近年來(lái),城市污水處理水平顯著提高,而活性污泥法是應(yīng)用廣泛的處理技術(shù),但它會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥,而由于剩余污泥處置不當(dāng)帶來(lái)的二次污染問(wèn)題也顯現(xiàn)出來(lái)。調(diào)查表明我國(guó)城市污水處理的剩余污泥大多做填埋處理,受到土地資源以及環(huán)境的制約。因此,如何實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、資源化、減量化是當(dāng)今亟需研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
1. 城市剩余污泥的特征
剩余污泥是指污水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物, 是污水處理廠的必然產(chǎn)物,含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等;常常伴有惡臭氣體,且數(shù)量巨大,增長(zhǎng)迅速,是亟待解決的城市廢棄物。
1.1 污泥中的有機(jī)物
城市剩余污泥中有機(jī)物含量約為55%~60%,其中N、P以有機(jī)態(tài)存在,可以緩慢釋放而且肥效具有長(zhǎng)效性。污泥中易降解的有機(jī)物:水溶物,半纖維素,粗蛋白質(zhì)。難降解的有機(jī)物:粗脂肪,纖維素,木質(zhì)素。
1.2 污泥中的無(wú)機(jī)物
污泥中除了含有大量氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素外,還富含多種微量元素如Ca、Mg、Zn、Fe、B、Mo等。同時(shí)城市污泥中含有種類繁多的重金屬如Cu、Cd、Ni、Cr、Hg等。在污水處理過(guò)程中,70%~90%的重金屬元素通過(guò)吸附式沉淀而轉(zhuǎn)移到剩余污泥中,而這些重金屬的毒性限制了污泥的農(nóng)業(yè)使用。
2. 我國(guó)污泥處置方法
目前我國(guó)污泥的處置方法主要有填埋、海洋處理、焚燒等,但這些都不能滿足環(huán)保、可持續(xù)的要求。
2.1 填埋處理
污泥的填埋是目前國(guó)內(nèi)最為廣泛的處理方式。我國(guó)進(jìn)行污泥處置的填埋場(chǎng)多為生活垃圾填埋場(chǎng),污泥本身含水率過(guò)高,以及疏松的質(zhì)地,易造成填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)量增大,填埋土層的不穩(wěn)定,填埋層塌陷的幾率增大。我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥,經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水后,大部分污泥的含水率僅能達(dá)到80%左右,無(wú)法滿足污泥填埋標(biāo)準(zhǔn)的要求。隨著我國(guó)土地資源日益緊張,開(kāi)辟新的填埋場(chǎng)地難度較大,填埋處理已經(jīng)不是污泥的最好出路。
2.2 海洋處理
海洋處置污泥簡(jiǎn)單可行,但是該方法對(duì)污泥沒(méi)有進(jìn)行任何預(yù)處理,僅僅利用海洋對(duì)污染物的收納吸收功能。此種處理方式容易引起海洋污染,對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈造成威脅,隱患極大,世界各國(guó)正逐步取消此種處理方法,以免今后對(duì)海洋環(huán)境造成更大危害。
2.3 污泥焚燒
污泥焚燒可最大限度實(shí)現(xiàn)污泥減量化處理,相對(duì)于填埋、海洋處理來(lái)說(shuō),前期投資較大,后期運(yùn)行管理要求較高,但是焚燒可以最為迅速以及徹底的進(jìn)行污泥減量化,并且處理后的殘余較少,便于后續(xù)處理。但是焚燒的缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn),可能存在尾氣污染,產(chǎn)生有毒氣體,并不是環(huán)保的處理方法。
3. 污泥資源化處置
除了傳統(tǒng)處理方法之外,污泥應(yīng)用于其他行業(yè)的研究也逐漸增多,例如用于制備蛋白滅火劑,建筑用磚等,這些研究為污泥實(shí)現(xiàn)資源化、減量化指明了方向,實(shí)現(xiàn)了環(huán)?沙掷m(xù)的思想。
3.1 制備污泥蛋白
剩余污泥含有較多的蛋白質(zhì),經(jīng)酸、堿水解后可制備水解蛋白質(zhì)(肽類)。水解蛋白質(zhì)具有發(fā)泡特性,經(jīng)攪拌、通風(fēng)處理后可產(chǎn)生大量泡沫(具有滅火特性),如添加穩(wěn)定劑、防腐劑、抗凍劑等即可制成蛋白質(zhì)泡沫滅火劑。此滅火劑與傳統(tǒng)的化學(xué)泡沫滅火劑、干粉滅火劑、 動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解液滅火劑的滅火效果相當(dāng),并具有制備費(fèi)用低、使用時(shí)無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。所以開(kāi)發(fā)剩余污泥的減量化、無(wú)害化、資源化的技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
3.2 制備建筑用磚
污泥含有大量無(wú)機(jī)質(zhì),在處理后也可以作為建材的原料。污泥制磚的方法有兩種,一種是用干化污泥直接制磚;另一種是用污泥焚燒灰制磚。用干化污泥直接制磚時(shí),應(yīng)對(duì)污泥的成分作適當(dāng)調(diào)整,使其成分與制磚粘土的化學(xué)成分相當(dāng)。制磚粘土要求的化學(xué)成分為SiO2:56.8%~88.7%;Al2O3:4.0%~20.6%;Fe2O3:2.0%~6.6%;CaO:.3%~13.1%;MgO:0.1%~0.6%;其他0~6.0%。用污泥焚燒灰制磚,焚燒灰的化學(xué)成分與制磚粘土的化學(xué)成分是比較接近的。制坯時(shí)加入適量的的粘土與硅砂。最適宜的配料比約為焚燒灰∶粘土∶硅砂=100∶50∶(15~20)。由于增加了污泥焚燒工序,使成本增高,操作管理難度增加,因此常用干化后的污泥制磚。
3.3 制備PHA
聚羥基脂肪酸脂(PHA)是一些細(xì)菌在不平衡生長(zhǎng)條件下(如氮或磷缺乏時(shí))合成的胞內(nèi)能源和碳源貯藏物質(zhì),可以利用純種或混合微生物合成。PHA具有許多優(yōu)良特性,如完全生物降解性、生物相容性和壓電性,從而成為傳統(tǒng)不可降解塑料的理想替代品。利用剩余活性污泥,使用土著PHA合成菌回注法生產(chǎn)PHA,再使用生物淋濾法去除污泥中重金屬和降低污泥致病性,使污泥適合農(nóng)田施放,從而實(shí)現(xiàn)了剩余活性污泥的完全資源化利用,避免了二次污染,具有廣闊的發(fā)展前景。
3.4 制造活性炭
萬(wàn)洪云利用在活性污泥法處理廢水過(guò)程中產(chǎn)生的好氧污泥和厭氧污泥制造活性炭的過(guò)程,選擇出最佳的制作條件, 并進(jìn)一步測(cè)試了產(chǎn)品的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用剩余活性污泥制造活性炭這一方法是可行的,并且在最佳條件下制成的活性炭的吸附性能比較令人滿意。
此外,也有文獻(xiàn)研究了污泥用于污泥燃燒發(fā)電以及制造水泥等用途,這些方法都很好的實(shí)現(xiàn)污泥的資源化、減量化。
4. 結(jié)語(yǔ)
污泥的處理處置已成為環(huán)境綜合治理工作中的新難點(diǎn)、新挑戰(zhàn)。污泥產(chǎn)量在未來(lái)的幾年中還將有大量增長(zhǎng),但是目前國(guó)內(nèi)污泥處理處置水平很低,污泥經(jīng)過(guò)常規(guī)的濃縮脫水后,主要是棄置,難以達(dá)到污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化的要求,并帶來(lái)環(huán)境的二次污染和污水處理正常運(yùn)行的困難。因此,如何進(jìn)行環(huán)保的處理污泥,實(shí)現(xiàn)污泥資源化、減量化成為新課題,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新任務(wù)。文中列出一些污泥資源化的研究,為實(shí)現(xiàn)污泥資源化、減量化提供新方向。