電力儀器資訊:污水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)以及從污水表面漂出的浮沫中所得的殘渣稱為污泥(Sewage sludge，屬于一種固體廢棄物。目前，我國每年排放干污泥約為5%26times106t，且在不斷增加。污泥成分極其復(fù)雜，其中雖然含有大量氮、磷等多種大量元素、微量元素和有機(jī)質(zhì)等可利用成分，但也含有有毒、有害、難降解的有機(jī)物、病原菌、寄生蟲(卵及重金屬等。污泥的主要特性是含水率高(可高達(dá)99%以上，有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠體液狀，如果處置不當(dāng)將會對生態(tài)環(huán)境和人類造成很大的危害。因此。
如何合理處置污泥越來越受到各國的廣泛關(guān)注。對此，北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)整理了污泥能源化的前景。1污泥處置方法的選擇
關(guān)于處理后污泥的處置，通常有2種觀點。一種觀點認(rèn)為污泥處理后泥進(jìn)行填埋、投海、焚燒、堆肥、熱解、制建材等均可視為“處置”另一種觀點認(rèn)為只有填埋或海排才是真正意義上的“處置”，其他如堆肥農(nóng)用、焚燒、熱解及制建材等可被認(rèn)為是污泥的資源化利用。但不管哪種觀點更為正確，因該文重點討論污泥資源化中能量的利用，故將當(dāng)前國內(nèi)外污泥的3種主要處置方法(衛(wèi)生填埋，污泥焚燒，污泥投海與資源化利用進(jìn)行簡要比較。1.1衛(wèi)生填埋
該方法操作簡單。
投資費(fèi)用較小，污泥處理費(fèi)用較低，適應(yīng)性強(qiáng)，但是其侵占土地嚴(yán)重，而且如果防滲技術(shù)不夠，將導(dǎo)致潛在的土壤污染和地下水污染。隨著污泥量的日益增加，其產(chǎn)生的問題也更加突出，易造成二次污染，加重滲濾液收集處理系統(tǒng)和市政污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，另外，大量污泥直接堆積使得填埋作業(yè)面形成沼澤。1.2污泥焚燒
污泥中含有一定量的有機(jī)成分，經(jīng)脫水干燥的污泥可用焚燒加以處理，從而使有機(jī)物全部碳化，殺死病原體，最大限度地減少污泥體積。該方法的缺點在于處理設(shè)施投資大，處理費(fèi)用較高。另外，有機(jī)物焚燒也會產(chǎn)生有毒物質(zhì)。1.3污泥投海
該方法是一種操作簡單的處理方法。但是。
隨著生態(tài)環(huán)境意識的不斷加強(qiáng)，人們也越來越多地關(guān)注污泥投海對海洋生態(tài)環(huán)境可能造成的影響。美國于1988年已禁止污泥海洋傾倒，并于1991年全面加以禁止。日本對污泥的海洋投棄作了嚴(yán)格的規(guī)定。中國政府規(guī)定：1994年2月20日起不再在海上處置工業(yè)廢物和污水污泥。1.4污泥的資源化利用
該方法可以解決污泥處置中的難題，避免城市生態(tài)環(huán)境的污染，節(jié)約處置費(fèi)用，變廢為寶，使之具有良好的生態(tài)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是城市實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展以及實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然要求。因此，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開發(fā)利用、城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面來考慮，城市污泥處置的理想出路應(yīng)該是資源化利用[8]。
2污泥的能源化
污泥資源化利用的方法較多，如污泥農(nóng)用，污泥園林化利用，污泥堆肥利用，污泥生產(chǎn)建材制品，污泥能源化等。該文重點討論污泥的能量利用，首先分析國內(nèi)外污泥能源化的現(xiàn)狀，通過國內(nèi)外目前所研究的一些新技術(shù)及研究開展?fàn)顩r，探討其在國內(nèi)污泥能量利用中的應(yīng)用前景。2國內(nèi)外污泥能源化利用現(xiàn)狀
2.1國外。國外發(fā)達(dá)國家的污泥能源化技術(shù)發(fā)展相對比較成熟，也是從污泥的處理技術(shù)中逐漸探索形成的。目前較成型的技術(shù)有：①污泥發(fā)酵產(chǎn)沼氣發(fā)電②污泥燃燒發(fā)電③污泥熱解與制油技術(shù)④還處在研究試驗階段的污泥制氫技術(shù)[9]。2.2國內(nèi)。
我國在城市污泥處理、處置及資源化方面的技術(shù)才剛剛起步，目前仍然采用以土地利用為主，其他利用方式為輔的資源化方式，形式比較單一而且利用率也不高，與國外先進(jìn)國家相比尚有較大差距。目前，我國正面臨著巨大的能源與環(huán)境壓力，礦物能源和資源日益耗盡，開發(fā)并生產(chǎn)各種可再生能源，替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料是今后解決能源緊缺的一種有效途徑。因此，我國也逐漸開始重視對能量的回收利用，特別是污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)，為其能源利用提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。雖然國內(nèi)污泥能源化技術(shù)還沒有完全成型，與國外相比也還沒有廣泛的實際應(yīng)用，但是國外所研究的一些回收污泥中能量的前沿技術(shù)。
國內(nèi)同樣也在開展試驗，旨在為日后的工程實踐提供指導(dǎo)。2.2污泥發(fā)酵產(chǎn)沼氣發(fā)電技術(shù)
2.2.1傳統(tǒng)產(chǎn)沼氣發(fā)電技術(shù)。共分為2個階段：第1步將污泥厭氧消化，即污泥在厭氧條件下，由兼性菌和專性厭氧菌(甲烷菌降解有機(jī)物，分解最終產(chǎn)物為二氧化碳和甲烷第2步是燃燒甲烷氣使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，將消化氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)檩S動力，然后用發(fā)電機(jī)使之轉(zhuǎn)化為電能。2.2.2國外沼氣發(fā)電現(xiàn)狀。采用該技術(shù)使?jié)撃苻D(zhuǎn)換為電能在歐美國家自1920年就開始實施了，目前仍在積極推行之中，如美國的能源農(nóng)場。日本也于1982年開始實施，至今已有10多個污水處理場進(jìn)行了上述潛能的開發(fā)利用。在西歐。
如德國、丹麥、奧地利、芬蘭、法國、瑞典等，采用污泥回收能量進(jìn)行城市并網(wǎng)發(fā)電的占其能源總量的比例為10%左右，預(yù)計21世紀(jì)末將增加到25%。2.2.3國內(nèi)沼氣發(fā)電現(xiàn)狀。目前，天津市紀(jì)莊子污水廠和北京高碑店污水廠就是采用比較完善的污泥厭氧消化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣用于沼氣攪拌和發(fā)電，沼氣發(fā)動機(jī)的熱水作為消化污泥加熱的熱源，實現(xiàn)了熱聯(lián)供電和資源的綜合利用。高碑店污水處理廠是北京市最大的污水處理廠，日處理污泥量達(dá)4000m3，該廠通過技術(shù)改造和調(diào)整工藝，最大限度地收集沼氣，每天沼氣發(fā)電已經(jīng)可以保持在3%26times104kW%26bullh左右。年發(fā)電有望突破107kW%26bullh。
相當(dāng)于5000戶家庭1年的用電量。我國在“九五”、“十五”期間研制出20～600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6～0.8m3/(kW%26bullh，沼氣熱值%26ge21MJ/m3，其性價比有較大的優(yōu)勢，適合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。2.2.4技術(shù)存在不足。(1沼氣在發(fā)酵產(chǎn)生過程中，可能產(chǎn)生某些雜質(zhì)氣體，如H2S。H2S不僅對人的身體健康有很大的危害，對管道、儀表及設(shè)備還具有很強(qiáng)的腐蝕性。因此，需要對沼氣進(jìn)行凈化，并進(jìn)行脫硫�？梢杂糜谡託饷摿虻姆椒ㄓ�2種，即生物法和物化法。以往物化法廣泛用于H2S的去除中，且有著豐富的實際經(jīng)驗。
但運(yùn)行費(fèi)用高，投資大，容易產(chǎn)生二次污染。生物法設(shè)備簡單，能耗低，產(chǎn)生的二次污染少，適合處理低濃度氣態(tài)污染物。沼氣凈化后還需要注意對氣體的儲存，防止泄露，因甲烷屬于溫室氣體，極易對大氣產(chǎn)生危害。(220世紀(jì)80年代，國外有研究者指出，水解是厭氧消化的限制步驟，污泥細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)對胞內(nèi)易降解物質(zhì)的水解有抑制作用，所以，污泥消化產(chǎn)氣往往需要較長的時間進(jìn)行發(fā)酵。因此，需要加快水解作用，加快產(chǎn)氣速度，提高產(chǎn)氣量。2.3污泥熱解與制油技術(shù)
污泥熱解與制油技術(shù)主要由污泥的熱分解技術(shù)與污泥的油化處理技術(shù)2個部分組成。2.3.1熱分解技術(shù)。
1970年美國EAP公司開發(fā)研究出一種新的城市廢棄物處理技術(shù)，即熱分解技術(shù)，使得垃圾處理向著“無害、安全、減容、資源化”方向又邁出了可喜的一步。隨后，各國環(huán)境保護(hù)工作者競相開展該項研究工作，有的已達(dá)到實用化階段。熱分解技術(shù)不同于焚燒，它是在氧分壓較低狀況下，對可燃性固形物進(jìn)行高溫分解生成氣體產(chǎn)油分、炭類等，以此達(dá)到回收污泥中的潛能。也就是通過熱分解技術(shù)，廢棄物中含碳固形物被分解成高分子有機(jī)液體(如焦油、芳香烴類、低分子有機(jī)體、有機(jī)酸、炭渣等，其熱量就以上述形式貯留下來。熱分解處理工藝技術(shù)核心部分是熱分解氣化爐，廢棄物在此得以干燥和熱分解。
產(chǎn)生可燃性氣體(熱分解生成氣、各種液態(tài)產(chǎn)品及固態(tài)物如焦渣等。據(jù)日立造船公司研究結(jié)果表明，熱分解生成氣組分及發(fā)熱量如表1所示。2.3.2制油技術(shù)�？梢苑譃�2種方法。
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