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污泥減量化與處理處置技術研究與應用現(xiàn)狀

文檔作者：李鶴超1,2 肖本益z 嚴紅文檔來源： 1．大連大學環(huán)境與化學工程學院 2．中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月06日
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上一篇：污泥減量技術的研究進展

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2014年第5期(總第104期)
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ENERGY AND ENERGY CoNSERVA丁10N 2014年5月
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污泥減量化與處理處置技術研究與應用現(xiàn)狀
李鶴超1,2肖本益z，嚴紅
(1．大連大學環(huán)境與化學工程學院，遼寧大連116622；2．中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085)
摘要： 從現(xiàn)階段污泥問題出發(fā)，對國內(nèi)外有關污泥減量化、污泥處理與處置方面的研究成果與應用現(xiàn)狀進行了闡述，
介紹了各種技術的優(yōu)缺點，并對未來污泥減量技術與處理處置技術的發(fā)展進行展望。
關鍵詞： 剩余污泥；污泥減量；污泥處理處置
中圖分類號：TU992．3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2014)05—0090—02
Research and Application Situation of Sludge Reduction Technology and Sludge Treatment and
Disposal Technology
LI He—cha01一，XlAO Ben—yi2，YAN Hon91
(1。College of Environmental and Chemical Engineering，Dalian University，Dalian 116622，Liaoning，China；
2。Research Center for Eco—Environmental Sciences，Chinese Academy of Science，Beijing 1 00085，China)
Abstract：Starting from the problems of sludge at present，describes the research findings and application situation of the
reduction，treatment and disposal of sludge at home and abroad，introduces the advantages and disadvantages of various
technologies，and look into the future of the development of sludge reduction technology and sludge treatment and disposal
technology，
Key words：excess sludge；sludge reduction；sludge treatment and disposal
0引言
隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展，污水產(chǎn)生量
不斷增加，而目前應用最廣泛的活性污泥污水處理法
會產(chǎn)生大量污泥。而且，污泥中通常含有許多有毒有
害物質(zhì)，若不進行妥善處理、處置，將會對環(huán)境和人
類健康造成威脅。污泥問題已成為目前污水處理廠所
面臨的一個重要問題和挑戰(zhàn)。針對這一問題，本文對
國內(nèi)外有關污泥減量化、污泥處理與處置方面的研究
成果與應用現(xiàn)狀進行了資料調(diào)研和綜述，以期為中國污
泥減量、處理處置技術的研究和推廣應用提供參考。
1污泥減量化技術
污泥減量化技術是指在保證污水處理效果的前提
下，通過物理、化學和生物等手段，使處理相同量污
水時，生物處理系統(tǒng)中污泥產(chǎn)量減少的技術，從而從
根本上減少污泥量。污泥減量化可以通過以下四種途
徑實現(xiàn)。
收稿Et期：2014—03—27
第一作者簡介：李鶴超，1988年生，女，內(nèi)蒙古海拉爾人，
2011年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學環(huán)境科學專業(yè)，在讀研究生。
·90·
1．1 降低污泥中微生物的凈合成量
在污水生物處理系統(tǒng)中降低污泥中微生物細菌合
成量，可以通過解偶聯(lián)技術實現(xiàn)，通過抑制微生物合
成腺苷i磷酸(ATP)，從生化角度來講是合成代謝和
分解代謝解偶聯(lián)，即代謝解偶聯(lián)Il】。目前實現(xiàn)解耦聯(lián)
的方法主要有添加解耦聯(lián)劑、高S0／XO和改變污泥所
處的環(huán)境條件等三種方法。
解耦聯(lián)劑一般為脂溶性水分子物質(zhì)，如2，4一二硝
基苯酚(DNP)、對硝基苯酚(PNP)、3，3’，4’，5一四氯
水楊酰苯胺(TCS)等。解耦聯(lián)劑通常是較難生物降
解或?qū)ι锞哂卸拘缘幕衔?，生物對解耦?lián)劑的降
解和去除不完全，會給水處理帶來新的污染[1．2】。在高
S0／X0條件，微生物在分解代謝中產(chǎn)生的ATP的速率
要大于在合成代謝中消耗的速率，ATP會累積，引起
能量的消散，從而降低微生物產(chǎn)率系數(shù)。由于要求的
有機物濃度遠高于實際污水，且會大大增加投資和處
理成本，高SO／XO條件目前還不能用于實際的污水處
理。好氧一沉淀一厭氧(Oxic—Settling Anaerobic，
OSA)是目前常用一種工藝[1,21，是在傳統(tǒng)活性污泥工
藝的污泥回流過程中插入?yún)捬醭?，使污泥微生物的環(huán)
境條件交替改變，達到降低污泥減量的目的。
萬方數(shù)據(jù)
2014年第5期李鶴超，等：污泥減量化與處理處置技術研究與應用現(xiàn)狀2014年5月
1．2增加生物體的自身氧化速率
利用各種溶胞技術，使污泥中微生物迅速死亡并
分解成為可被其它微生物所利用的基質(zhì)，從而強化微
生物的隱性生長來實現(xiàn)污泥減量的目的[21。目前研究
較多的增加生物體自身氧化速率的污泥減量化技術主
要是用物理、化學或生物方法(如超聲波、熱處理、
臭氧、堿處理等)將污泥破碎、溶胞，釋放出細胞內(nèi)
所含的物質(zhì)，提高污泥的生物可降解性，然后將破碎
的污泥重新回流到曝氣池中，通過生物處理系統(tǒng)中污
泥的代謝進行分解，達到減量目的121。
1．3維持生物代謝
微生物首先在滿足了自身代謝所需能量后才能將
剩余的能量用于生物合成，因此，可以通過增加污泥
停留時間(SRT)和降低污泥負荷率(F／M)，使供給
的能量只能維持污泥微生物代謝的需要，而無法滿足
其增殖需要，從而使污泥產(chǎn)生量減少，達到污泥減量
的目的M。在膜生物反應器(MBR)中，由于膜組件
的截留作用，微生物被完全截留在反應器內(nèi)，實現(xiàn)了
污泥停留時間和水力停留時間的完全分離。因此MBR
可在高容積負荷、低污泥負荷、長污泥停留時間下運
行，從而降低污泥的產(chǎn)量。成本分析表明，目前MBR
系統(tǒng)的成本由原來的污泥處理處置費用轉(zhuǎn)變?yōu)槟そM件
費用，膜組件成本成為MBR應用的一個阻礙。
1．4增強微型動物對細菌捕食
污水生物處理系統(tǒng)相當于一種人工生態(tài)系統(tǒng)，在
生物鏈中除了細菌，生物處理系統(tǒng)的污泥中還存在原
生動物和后生動物等微型動物。其中，原生動物和后
生動物會捕食污泥微生物。當能量從低營養(yǎng)級傳遞到
高營養(yǎng)級，系統(tǒng)中生物鏈越長，能量損失越多，合成
的新生物量就越少，因而污泥產(chǎn)生量也就越少f2’31。
污泥減量化的研究，可以使污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)良
性運行，減少污水處理過程中出現(xiàn)的二次污染，使污
水更具有環(huán)境友好性，盡管污泥減量化研究在理論上
和實際應用上已取得一些成果，但在今后較長時間
內(nèi)，污泥減量化研究還需從機理和技術方面進行全
面、系統(tǒng)的研究，進一步推動污泥減量化的實際應用。
2污泥的處理技術
對污泥進行處理，實際上是使污泥減量化、無害
化的過程，以便于最后的污泥處置。污泥處理方法很
多，因國家情況不同而存在一些差異。目前污泥處理
主要包括濃縮、消化(厭氧消化和好氧消化)、干燥
脫水等13一。
污泥濃縮主要是去除污泥中的間隙水，是污泥處
理的第一步。濃縮是減少污泥體積最經(jīng)濟有效的方
法，但濃縮通常難以將污泥含水降低到90％以下。污
泥的濃縮方法主要有三種，在中國污水處理廠污泥中
所占比例分別為：重力濃縮71．50％、機械濃縮21．40％
和氣浮濃縮7．10％r31。
污泥消化分為好氧消化和厭氧消化兩種，而厭氧
消化是一種較普遍采用的穩(wěn)定化技術，是一種較好的
處理方法，具有能耗低、污泥穩(wěn)定化效果好等優(yōu)點，
因此得到廣泛的實際應用。由于污泥厭氧消化存在停
留時間長、反應器體積大等不足，目前污泥厭氧消化
的研究重點為強化污泥厭氧消化，主要是通過各種物
化、生物溶胞技術，縮短污泥水解、酸化階段的時
間，來改善污泥的厭氧消化I31。
經(jīng)濃縮、消化處理后的污泥含水率仍然很高，還
要進一步進行干化處理。干化技術可以通過熱干化法
和堿性干化法實現(xiàn)13一，體積可減少約80％，并可以避
免污泥產(chǎn)品發(fā)霉發(fā)臭，利于儲藏和運輸。20世紀90
年代，熱干化技術在英國的Bransands和西班牙的巴
塞羅那發(fā)展迅速【4】。而堿性干化是在污泥中加入石灰
或水泥窯灰等堿性物質(zhì)，使污泥pH>12，殺滅病原
體、降低惡臭和鈍化重金屬，同時減少污泥含水量，
實現(xiàn)污泥干化【41。在污泥進行干化處理工藝選擇時，
應盡量降低能耗和干化設備投資費用、節(jié)省運行成
本，并應結合本國污水處理廠的現(xiàn)狀。
3污泥處置技術
污泥處置的傳統(tǒng)技術主要有4種：填埋、投海、
土地利用和焚燒【5．61。另外，因環(huán)境壓力和經(jīng)濟壓力日
益增大，污泥的資源化利用也逐漸成為研究熱點，如
利用污泥中的有機質(zhì)進行低溫熱解制可降解塑料、制
生物柴油，利用無機質(zhì)做建材等13,6l。
污泥填埋是一項比較成熟的技術，是在自然條件
下，利用土壤微生物，將生物固體中的有機物質(zhì)分
解，使污泥體積減少而逐漸穩(wěn)定的過程。污泥投海是
利用海洋的環(huán)境容量和稀釋、自凈能力來處置污泥，
污泥一般不需要進行嚴格的無毒化處理。污泥土地利
用是指污泥應用于農(nóng)田、菜地、果園、林地、草地、
綠化用地等。污泥土地利用不僅可以利用土壤的自凈
能力對污泥進行無害化處理，而且污泥中的有機質(zhì)、
腐殖質(zhì)還可以改善土壤結構。污泥焚燒是在一定溫
度、氣相充分有氧的條件下，使污泥中有機物質(zhì)通過
燃燒反應轉(zhuǎn)化為CO：、H：O、N：等氣相物質(zhì)。土地利
用在大部分國家的使用都較高，而污泥投海由于對海
洋環(huán)境危害很大，因此目前已經(jīng)較少國家采用[51。
傳統(tǒng)的處置方法存在很多局限，需要開發(fā)新的污
泥處理處置技術。在中高溫(300℃～500℃)、常壓
(或高壓)和缺氧條件下，借助污泥中所含A1：SiO，和
重金屬的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?
也是利用污泥中有機物的一種新處置方法13,q。污泥中
(下轉(zhuǎn)123頁)
·91·
萬方數(shù)據(jù)
2014年第5期黃明寓，等：廣西鐵礦成礦規(guī)律及找礦方向研究2014年5月
似的對稱性。但礦床特征不會完全相同。依照廣西山
字型構造控礦的對稱性這一特性，可以有效地運用在
成礦預測，提高找礦準確度，加快找礦速度，對找礦
具有指導意義。
圖1 廣西鐵礦成礦區(qū)及找鐵礦遠景區(qū)示意圖
4找礦方向
結合目前的成礦規(guī)律和實地勘查，廣西鐘山縣紅
花鎮(zhèn)老虎沖這個地段是一個很好的找礦前景，老虎沖
礦區(qū)地處這個地段的主要礦種有磁鐵礦和赤鐵礦兩種。
已經(jīng)有很多勘探工作者在老虎沖這一地區(qū)展開過許多
礦產(chǎn)探明工作，這個地段礦區(qū)地層、巖性及地質(zhì)結構
復雜，巖漿活動也很頻繁，這些前提條件都標明了老
虎沖一帶的成礦優(yōu)越性。這個礦區(qū)的形態(tài)是以小型褶
皺和斷裂為主要特點，這種形態(tài)特點對底層、含礦層
有改變和破壞作用。礦區(qū)中的褶皺是以北西、北東走
向的背、向斜為主。主要在含礦層位于泥盆統(tǒng)信都組
地層中發(fā)育，一般是寬緩的不對稱性，礦區(qū)斷裂比較
先以北東、北西走向為主，后為近東西向、近南北向
兩組。斷裂形成時間以近東西較早，然后是北西向，
近南北向斷裂形成的時間較晚。礦區(qū)中目前大概有1 1
條斷層。
老虎沖一帶的主要礦產(chǎn)是接觸變質(zhì)型磁鐵礦、沉
積變質(zhì)型硫鐵礦和接觸變質(zhì)矽卡巖型磁鐵礦等黑色金
屬礦體。其中產(chǎn)于中泥盆世信都組含綠泥的石砂泥巖
是磁鐵礦和赤鐵礦，通過巖體高溫產(chǎn)生了變質(zhì)作用，
因而形成了層次狀、透鏡狀磁鐵礦體。地質(zhì)勘探工作
者經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)主要含磁鐵礦，礦體主要產(chǎn)于
中泥盆統(tǒng)信都組二、三段含綠泥石砂巖中，由于受層
次控制，劃分為五個含礦層，圈定了五個礦體，礦區(qū)
中的鐵礦體基本產(chǎn)出于中泥盆統(tǒng)信都組地層，泥盆系
底層中含有大量的Fe、Pb、Zn和S，通過控礦斷裂
為成礦提供了物質(zhì)來源。巖漿巖活動頻繁和良好的分
異，為成礦提供了豐富的物質(zhì)基礎，巖漿火化了圍巖
的．成礦物質(zhì)也提供了大量礦物質(zhì)。根據(jù)綜上所述可了
解到，礦標志在地表反映較少，所以老虎沖地區(qū)的基
巖地質(zhì)圖研究直接找礦標志具有重大指導意義。
-5縮語
根據(jù)以上所述，結合自己的考察和實際工作經(jīng)
驗，對廣西鐵礦成礦規(guī)律進行了深人分析和研究，結
合廣西鐘山縣老虎沖鐵礦成礦的地質(zhì)特征、礦石地質(zhì)
特點、礦石結構特點、礦區(qū)內(nèi)控礦條件、礦床成因和
找礦標志等做出了詳細論述和實際考察分析，可以準
確地了解廣西鐵礦的地理形態(tài)，對該地段鐵礦進一步
的勘探工作提供了有利的指引和借鑒。
(責任編輯：劉倩倩)
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(上接91頁)
除了有機物外，往往還含有少量無機物，如Si、Fe、
Al和ca等，可以利用這些無機物制作建材，如磚、
水泥、輕質(zhì)陶粒、生化纖維板和熔融石料等[61。
4結語
針對污泥問題的嚴重性，必須加大污泥減量及處
理處置的研究，推動新技術的實際應用和工業(yè)化，進
一步降低污泥處理和處置費用。研究應用過程中應立
足于本地區(qū)的實際情況，在兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會
效益和經(jīng)濟效益平衡的前提下，審慎地、全面地論證
各種方案實施的可行性，從中選出污泥減量、處理與
處置的最佳方案。
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07-06