污泥再生利用研究與成套設(shè)備開發(fā)

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　1.污泥處置現(xiàn)狀

　　城市生活污水處理后的污泥，一般含水率約80%，富含有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)成分，又含有一定量的重金屬和病毒、病原體、寄生蟲卵等有害物質(zhì)，污泥處置不當(dāng)會造成嚴(yán)重的二次環(huán)境污染。目前國外污泥主要的處置方法是采用污泥的填埋、焚燒及填海，歐美各國主要是填埋和農(nóng)田利用，日本填海造地的污泥占70%以上；我國污泥主要的處置方法是采用污泥的填埋及焚燒。其處置方法均不能實(shí)現(xiàn)對污泥的綜合利用，存在一定的社會及環(huán)境問題，不是污泥處置的最佳出路。

　　對我國這樣一個(gè)發(fā)展中國家而言，綜合利用尤其是農(nóng)業(yè)利用無疑是較好的選擇，實(shí)現(xiàn)污泥的有效利用、變廢為寶，使之資源化并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，將成為污泥處置的發(fā)展方向。

　　2.污泥再利用的技術(shù)工藝路線

　　在城市生活污水水處理的污泥中，一般含水率約80%，有機(jī)質(zhì)成份含量約45%～55%.利用污泥制造有機(jī)復(fù)合肥過程是將污泥經(jīng)800℃～1000℃高溫烘干，殺滅病菌、蟲卵，保存有機(jī)厲份不受破壞且除去有害菌（進(jìn)行無害化處理），接入有益菌培養(yǎng)，消除污泥的臭味，增加污泥中的營養(yǎng)元素，再添加氮、磷、鉀有效成分，增加污泥中的養(yǎng)分含量，經(jīng)造粒、低溫烘干等工藝，將污泥制成具有生物活性、全營養(yǎng)、無公害的有機(jī)復(fù)合肥。從而為水處理后的污泥找到了很好的出路，并增加了污水處理廠和設(shè)備生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，使污泥變廢為寶，減少了環(huán)境污泥，保護(hù)了人類賴以生存的自然環(huán)境，同時(shí)又有利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

　　此外，可根據(jù)實(shí)際情況，在污泥高溫烘干工藝前，增加污泥的晾曬或?qū)a工藝，高濕污泥經(jīng)晾曬或堆漚工藝可降低污泥含水率，有效節(jié)約烘干能源，從而降低烘干成本；污泥也可直接進(jìn)入烘干機(jī)烘干，減少晾曬或堆漚的使用場地，從而節(jié)約占地面積。

　　3.污泥臭味解決方案

　　污泥未經(jīng)處理直接造肥其臭味是一個(gè)突出的問題。產(chǎn)生臭味的原因是因?yàn)槌鞘形鬯幚韽S的污泥含有部分帶有臭味的物質(zhì)，如硫化物、氨、腐胺類等，所以當(dāng)將之加工成肥料變成商品來儲存和施用時(shí)，仍會向四周散發(fā)臭味，繼續(xù)污染環(huán)境。這樣就大大降低了污泥肥料的商品價(jià)值，并將直接影響到肥料在市場的生存和發(fā)展，因此必須予以解決。

　　目前，對于這種臭味的去除方法主要有：化學(xué)方法、物理除臭法、生物除臭法。生物除臭是通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，達(dá)到除臭的作用。前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是較為簡捷，其缺點(diǎn)是除臭效果不太好，且不是增加了污泥的堿度就是增加了污泥的體積。生物除臭法的優(yōu)點(diǎn)是：除臭效果好；經(jīng)過微生物除臭還可進(jìn)一步降解污泥中各種大分子元素，增加其利于植物吸收的營養(yǎng)成份；通過污泥除臭依靠微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物熱，可使污泥進(jìn)一步干燥，降低污泥烘干成本；這些具有除臭功能的微生物多是土壤中的有益微生物菌群，它有改良土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、改善土壤生態(tài)環(huán)境，抵抗有害微生物的功能。缺點(diǎn)是：除臭所需時(shí)間較長，占地面積大。

　　考慮到國內(nèi)許多中小型污水處理廠沒有消化工序，產(chǎn)生的是生污泥，利用生物除臭的方法可以起到污泥消化工序的作用，所以采用生物除臭法較好。試驗(yàn)表明，利用有益微生物可清除污水處理廠中污泥的臭味，增加了其利于植物吸收的營養(yǎng)成分（如：速效有機(jī)碳的含量）。同時(shí)通過污泥除臭過程中微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物熱，可使污泥得到進(jìn)一步干燥，降低污泥干化成本，增加污泥肥料的市場競爭力。

　　4.污泥烘干有機(jī)質(zhì)損失試驗(yàn)分析

　　通過烘干試驗(yàn)，污泥經(jīng)烘干機(jī)高溫烘干，烘干高的氮含量2.7%，磷含量為2.45%，鉀含量為0.67%，有機(jī)質(zhì)含量為43.7%，烘干后，氮損失為9.3%，有機(jī)質(zhì)損失為5.7%，其它營養(yǎng)成分變化不大，因此，污泥烘干前后營養(yǎng)成分損失不大。物料造粒后的烘干，烘干后物料的營養(yǎng)成份損失量粗蛋白減少量＜6%，氨基酸減少量＜2%，氮（N）減少量＜2%，磷減少量＜0.5%，能夠達(dá)到預(yù)期效果。

　　5.污泥烘干煙氣排放的分析測試

　　污泥的高溫烘干生產(chǎn)工藝采用煙氣爐作為干燥熱源，破碎式烘干機(jī)作為烘干設(shè)備，除塵采用濕式水膜除塵系統(tǒng)，污泥的含水率為80%左右，烘干后污泥的含水率13%，因此煙氣的主要成份為水蒸汽，又由于煙氣爐作為熱源，以煤作為燃料，在烘干過程中，產(chǎn)生少量的污泥粉塵，因此煙氣中又含有少量的二氧化硫及粉塵。經(jīng)過環(huán)保監(jiān)測，2T煙氣爐排放污染物二氧化硫濃度342毫克/標(biāo)，煙塵濃度140毫克/標(biāo)m3，煙氣黑度小于林格曼黑度一級，各項(xiàng)結(jié)果均達(dá)到了《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GWPB3-1999.

　　6.大田試驗(yàn)

　　通過污泥、有機(jī)復(fù)混肥、無機(jī)復(fù)混肥分別對玉米、小麥、棉花的田間試驗(yàn)表明，以污泥為唯一肥源的玉米，穗粒數(shù)增長5.1%，千粒重增長4.7%，畝產(chǎn)量增長10.1%；以有機(jī)復(fù)混肥使用效果最好，穗粒數(shù)增長11.5%，千粒重增長11.6%，畝產(chǎn)增長20.75%.以污泥為唯一肥源的小麥穗粒數(shù)增長10.4%，千粒重增長2.15%，畝產(chǎn)量增長26.0%；以有機(jī)復(fù)混肥使用效果最好，穗粒數(shù)增長22.32%，千粒重增長4.3%，畝產(chǎn)增長44.2%；以污泥為唯一肥源的棉花，畝鈴增長率5.1%，鈴重增長4.7%，畝產(chǎn)量增度10.1%；以有機(jī)復(fù)混肥與無機(jī)復(fù)混肥為肥源棉花效果基本相同，但使用有機(jī)復(fù)混肥可以減少使用無機(jī)化肥，從而減少化肥對土壤的毒害作用，且有機(jī)復(fù)混肥具有有機(jī)肥的長效性，連年使用效果更佳。施用污泥后，玉米、小麥、棉花中對人類有害的各項(xiàng)重金屬符合《糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GBB2715-81），其在籽粒中的含量也均符合國家糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)表明：污泥作為肥料使用是安全的。

　　因此，污水處理廠經(jīng)二級處理產(chǎn)生的生污泥經(jīng)過高溫殺菌干燥后，可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?？刂坪檬褂昧考床粫谥参镏性斐芍亟饘俑环e。無論是單施、還是與無機(jī)肥料、菌肥混制成活性有機(jī)復(fù)混肥施用，對植物生長都有較顯著的促進(jìn)作用。其中以與無機(jī)復(fù)混肥制成的活性有機(jī)復(fù)混肥效果最好。它具有無機(jī)肥料、有機(jī)肥料及菌肥的綜合優(yōu)點(diǎn)，不但養(yǎng)分含量高、供肥強(qiáng)度強(qiáng)、且養(yǎng)分全面、比例合適、肥效期長、對土壤和農(nóng)作物沒有毒害作用，能夠改善土壤微生態(tài)環(huán)境、提高地力。

　　因此，將含水率約80%、有機(jī)質(zhì)成份含量約40～55%的高濕污泥，經(jīng)晾曬、堆漚然后烘干或經(jīng)800℃～1000℃直接高溫烘干，殺滅病毒、蟲卵，保存有機(jī)成份不受破壞且除去有害菌（進(jìn)行無害化處理），然后經(jīng)生物除臭，再添加氮、磷、鉀有效成份，增加污泥中的養(yǎng)分含量，經(jīng)造粒、低濕烘干等工藝，將污泥制成具有生物活性、全營養(yǎng)、無公害的有機(jī)復(fù)混肥是污泥處置的最佳出路。同時(shí)，我們成功地進(jìn)行了污泥制肥成套設(shè)備的研究與開發(fā)。目前已制成一條年產(chǎn)5000噸有機(jī)復(fù)合肥的生產(chǎn)線，并安裝運(yùn)行于保定市污水處理廠，它是一條利國利民、保護(hù)人類賴以生存的自然生態(tài)環(huán)境、提高污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益的有益途徑。

　　7.經(jīng)濟(jì)效益分析

　　利用污泥開發(fā)制造有機(jī)復(fù)混肥，可使城市污水處理廠省去污泥的衛(wèi)生填埋或焚燒費(fèi)用，提高資源利用率（污泥填埋占用可耕地）。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心的研究表明：每平方米城市污水處理廠污泥引起環(huán)境損失值為38元，這不包括其中的運(yùn)輸費(fèi)用。保定市污水處理廠年產(chǎn)污泥約為2.7×104立方米，每年引起的環(huán)境損失值為103萬元，若將污泥加工成活性有機(jī)復(fù)混肥，年產(chǎn)量為5000噸，年創(chuàng)利潤為100多萬元，因此，利用污泥開發(fā)制造有機(jī)復(fù)混肥在經(jīng)濟(jì)上是可行的，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　8.社會效益分析

　　目前，我國擁有已建成及在建、擬建的污水處理廠近千家，隨著國家對環(huán)保要求的提高、人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及城市化進(jìn)程的加快，對污泥的處理與利用成了一個(gè)迫切的需要解決的問題，污泥處理不好會造成對環(huán)境的二次污染，造成一系列的社會問題。利用污泥制造有機(jī)復(fù)合肥可使污泥化害為利，既減輕了國家對污泥處理的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，又對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用，發(fā)展前景廣闊；同時(shí)，杜絕了污泥焚燒和填埋造成的二次污染。

　　9.工程應(yīng)用

　　目前，該成套設(shè)備生產(chǎn)線已在保定市污水處理廠投入正式生產(chǎn)。該成套設(shè)備處理污泥能力為3t/h，每日20小時(shí)計(jì)算，日處理污泥60噸，每年處理污泥20000噸，生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥5000噸。該成套設(shè)備生產(chǎn)線工藝先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，整體性好，便于運(yùn)輸及安裝調(diào)試，自動(dòng)化程度較高，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該項(xiàng)目符合國家能源環(huán)保政策。