1.按照来源的污泥可以分为哪几类?
市政污泥:主要指来自污水厂、自来水厂的污泥;
管网污泥:来自下水道排水收集系统的污泥;
河湖淤泥:来自江河、湖泊的清淤底泥;
工业污泥:来自各种工业生产过程中污水处理所产生的固体沉淀物。工业污泥由于原辅料特性和生产工艺的复杂性,通常需要根据相关目录认定或鉴别认定是否为一般工业固体废物或危险废物。
2.市政污泥的主要成分有哪些?
污泥主要由各种有机物,无机物,微生物组成。
有机物主要包括蛋白质、脂肪、糖类等大分子有机物和以氮、 磷、钾为代表的营养成分,还有极少量的有机类污染物,如多环芳香族碳氢化合物等含苯环的有机化合物。
无机物主要有灰分、重金属、无机矿物等,其中据统计表明,我国污泥重金属污染主要以 Zn 和 Cu 为主,其它重金属含量较低。因我国城市大量使用镀锌管道是生活污水污泥中 Zn 含量较高的原因之一。
微生物主要包括细菌、病毒、寄生虫卵等。
3.市政污泥中的水分组成有哪些?
污泥中的水分由间隙水、毛细水、吸附水和结合水构成,比例分别为70%、20%、7%和3%。
间隙水—是存在于污泥颗粒间隙中的游离水,容易去除;
毛细水—是由于产生毛细管现象形成的,存在于密集细小污泥颗粒周围的水,既可以在固体颗粒的接触面上,又可以在充满于固体本身的裂隙中,施加外力也较为易去除;
吸附水—由于其分子间的作用力与固体紧密,吸附附着在污泥颗粒表面的水分,附着力强去除较难,普通的脱水方法无法去除。可加絮凝剂,也可以采用热干化和焚烧等热力方法去除;
内部水—污泥内部或微生物细胞膜中的水分,内部水与微生物紧密结合,去除较困难,尤其是机械方法无法去除,必须破壁,可用生物技术使微生物细胞进行生化分解,也可以采用热干化和焚烧等热力方法使细胞膜破裂,让内部水扩散出来后再加以去除。
4.污泥的危害有哪些?
①从大气环境方面,污泥由于其含有有机质、细菌等极易腐败会散发异味,不使污泥稳定化无害化甚至露天堆放乱倒乱放,会对周围的环境空气产生影响;
②从地表水环境方面,不处理或露天堆放的污泥,下雨时其污染物随雨水径流入河、池塘等,对地表水产生影响;
③从土壤和地下水方面,没有稳定化无害化的污泥进入土壤,破坏土壤理化性质,影响土壤质量。若是含超标重金属的污泥,重金属积累于表层土,甚至其存在的有毒有害污染物在一定条件下由包气带向下迁移,污染潜水含水层。
④从人群健康方面,污泥含有重金属,细菌、病原体为有毒有害物质,直接施用或处理不到施用于农田,进入人类食物链,对人群健康产生风险。
5.市政污泥的产生量如何计算?
主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节,污泥产生量及其特性与原水水质特点和污水处理工艺有关,一般污水处理程度越高,污泥产生量越高。
①预处理工艺的污泥产量
污水预处理通常包括初沉池、水解池、AB 法 A 段和化学强化一级处理工艺等,其污泥产量计算如下式:
?X1= aQ(SSi-SS0)
式中?X1-预处理污泥产生量,kg/d;
SSi-进水悬浮物质量浓度,kg/m3;
SS0-出水悬浮物质量浓度,kg/m3;
Q-设计平均日污水流量,m/d;
a-系数,无量纲,初沉池a=0.8-1.0,排泥间隔较长时,取下限;
AB法A段a =1.0-1.2;水解工艺a=0.5-0.8;化学强化一级处理和深度处理工艺据投药量,a=1.5-2.0。
②带预处理系统的活性污泥法及其变形工艺剩余污泥产生量
?X2=(aQLr-bXvV)/f
式中?X2-剩余活性污泥量,kg/d;
f-MLVSS/MLSS之比值,在生活污水中,通常取值0.5-0.75;
Lr=La-Le,Lr-有机物浓度(BODs)降解量kg/m3,La-曝气池进水有机物(BODs)浓度kg/m3,Le-曝气池出水有机物(BODs)浓度,kg/m3;
V-曝气池容积
Xv-混合液挥发性污泥浓度,kg/m3
a-污泥产生率系数,kgVSS/kgBODs,通常取0.5-0.65;
b-MLVSS/MLSS 之比值,对于生活污水,通常取0.05-01;
③不带预处理系统的活性污泥法及其变形工艺剩余污泥产生量
?X3={YQ(So-Se)-KdVXv}/f+f1(SS0-SSe)
式中?X3-剩余活性污泥量,kg/d;
Y-污泥产率系数,kgVSS/kgBODs,20℃时为 0.3-0.6;
So-生物反应池内进水五日生化需氧量,kg/m3;
Se-生物反应池内出水五日生化需氧量,kg/m3;
Kd-衰减系数,d-1,通常可取 0.05-0.1;
V-生物反应池容积,m3;
Xv-生物反应池内混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)平均浓度,g/L;
f1-MLVSS/MLSS 之比值,对于生活污水,通常为 0.5-0.75;
f-悬浮物 (SS) 的污泥转化率,宜根据试验资料确定,无试验资料时可取0.7gMLSS/gSS;带预处理系统的取下限,不带预处理系统的取上限。
SS0-生物反应池内进水悬浮物浓度,kg/m3;
SSe-生物反应池内出水悬浮物浓度,kg/m3;
④消化工艺污泥总产量
无论是带预处理系统还是不带预处理系统的好氧生物处理工艺,在系统内污泥未达到稳定的情况下,工艺后面会带有消化稳定化处理系统。进入消化池的污泥是初次沉淀污泥和浓缩后的剩余活性污泥。消化池的污泥量决定于新鲜污泥的种类、有机物的降解程度等。计算公式采用下式进行计算:
W2=W1(1-n)(f1/f2)
式中:W2-消化后污泥质量,kg/d;
W1-原污泥质量,kg/d;
n-污泥挥发性有机固体降解率;n=qk/0.35Wf1,q为实际沼气产生量,m3/h, k为沼气中甲烷含量%,W为厌氧消化池进泥量kg/h, f1进泥中挥发性有机物含量;
f1-原污泥中挥发性有机固体含量百分比%;
f2-消化污泥中挥发性有机固体含量百分比%。
由上可知,据污水处理工艺分为带预处理和不带预处理,污泥产量的计算可以通过各工艺段相加得出。
1) 带预处理工艺
带预处理工艺的污泥产量主要由两部分组成,即预处理阶段产生的污泥和活性污泥法等工艺产生的污泥总和。即?X1+?X2。
2) 不带预处理工艺
一般指具有污泥稳定功能的延时曝气活性污泥工艺(包括部分氧化沟工艺、SBR 工艺),污泥龄较长,污泥负荷较低。该工艺只产生剩余活性污泥,其总污泥产生量就等于?X3。
注明:计算公式来源于《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》
但也可根据行业经验值大致估算,每1立方污水经处理后污泥产生量 (按含水率80%计)一般按0.04%-0.08%取值,通过2021年中国环境年报数据反推综合平均取值在0.05%。
6.污泥四化的定义是什么?
减量化:是指使污泥的体积减小和污泥的质量减少。
稳定化:是指使污泥稳定不易腐败,主要针对有机质,通过物理、化学、生物的作用,使有机物分解,减少有机组分含量,改善污泥脱水性能,以便于污泥的贮存和利用,抑制细菌代谢。
无害化:是指通过化学或高温消灭或减少污泥中的致病菌、寄生虫卵数量及多种重金属离子和可能的有毒有害有机污染物,降低污泥臭味。
资源化:是指从污泥中提取物质作为原材料或者燃料的,变废为宝,做到污泥处理和处置的可持续发展。
7.市政污泥的热值有多少?
污泥的热值与污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺有关。各类污泥的热值,见表7-1。
表 7-1 各类污泥与煤的热值
类型 |
热值 (以干污泥计) / (MJ/kg)
|
初沉污泥 |
15-18
|
初沉污泥与剩余活性污泥混合 |
8-12
|
厌氧消化污泥 |
5-7
|
烟煤 |
27-37 |
褐煤 |
23-27 |
注明:污泥热值数据来源于《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南 (试 行) 》
由上表看出,污泥是具有一定的热值,虽低于煤,但是若能够充分的利用,也是防止资源流失的方法。
污泥集中或单独焚烧可以利用污泥的热值,但须先进行干化,在引燃时再添加少量辅助燃料,而后可以达到自燃的条件。若未干化处理的污泥直接焚烧将会由于过多的含水量难以点燃,导致热量平衡负数。
目前我国对污泥热值的利用方式主要是协同焚烧,因不能损坏原有设备功能,此方式对污泥处理的量有限。而河北辛集市建成了全国首个纯污泥焚烧发电项目,2020年9月3日成功并网发电,设计产能为日处理含水率97%污泥8720吨,年发电量8640万千瓦时,可满足15万人的用电需求。
8.污泥热干化、热解、焚烧有何区别?
污泥热干化:是指通过污泥与热媒之间的传热作用,脱除污泥中水分的工艺过程。热干化有直接加热和间接加热两种方式。
污泥热解:是指在利用污泥中有机物的热不稳定性,在无氧或缺氧条件下加热使得含有碳有机物发生热化学分解,以获得热解气、焦油、炭黑的过程。根据目标产物的不同,热解一般可以分为炭化、液化和气化。任何主化学反应都不会单一存在,因此会伴随着其他副反应,产生其他的副产物。热解碳化以炭黑为主要产物目标,也会伴随着其他副反应产物,如产生少量的热解气和油;热解液化以油为主要产物目标,也会伴随着其他反应副产物;热解气化以可燃气为主要产物目标,同样会伴随其他反应副产物。三者的基本反应原理相同,但三者的的反应具体要求、条件、特定设备等均有差异。
污泥焚烧:是指在一定温度和有氧条件下,污泥分别经蒸发、气化和燃烧等阶段,其有机组分发生氧化(燃烧)反应生成 CO2 和 H2O 等氧化性气相物质,无机组分形成灰渣等固相惰性物质的过程。
9.针对目前的政策形势市政污泥最终去向和资源化方式有哪些?
①在土地利用方面,污泥的最终去向和利用是国土绿化、园林建设、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地。
②在建材利用方面,污泥的最终去向和利用,包括干化后制造水泥,制砖,制陶粒等轻质辅料,干化后铺路;热解制造燃油燃气炭黑等。
总之污泥的最终去向和资源化路径,与前端的处理技术方式息息相关。
10.不同的污泥处理方式到终端处置的流程费用有何不同?
①填埋:浓缩→脱水→干化费→运输费→填埋费;
②堆肥:浓缩→脱水→运输费→堆肥费→运输及接收费;
③协同焚烧:浓缩→脱水→运输费→接收处理焚烧费→运输费→填埋费/免费;
④集中焚烧:浓缩→脱水→运输费→干化费→焚烧费→运输费→处理费/免费/自投资;
⑤仁天环保装备处置:浓缩→脱水→干化费→运输费→处理费/免费/自投资;
说明:/代表或,终端费用差异源于综合利用方向不同和地域性差异。