總結國內(nèi)外污泥碳化技術的發(fā)展經(jīng)驗,確定污泥碳化技術具有較高的應用價值,將其有效的應用于城鎮(zhèn)污泥處理之中,不僅能夠有效的處理污泥,還能夠得到有利用價值的碳。所以,城鎮(zhèn)污水處理廠應當高度重視并且積極引進污泥碳化技術,意在提高污水、污泥處理的水平。
1 城鎮(zhèn)污水、污泥處理現(xiàn)狀的分析
我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快的今天,人們的生活水平有極大程度的提高,相應的所產(chǎn)生的生活污水量與日俱增。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國城鎮(zhèn)生活污水設施的處理能力已達到了 2 億 m3/d,設城市污水處理率在 80% 以上,對生活污水予以有效的處理,以便提高水資源的利用率。但詳細分析我國城鎮(zhèn)污水處理的實際情況,確定大多數(shù)污水廠的污泥處理能力比較落后,難以實現(xiàn)無害化的處理。
回顧城鎮(zhèn)污水處理廠的建立及發(fā)展歷程,不難發(fā)現(xiàn)諸多污水廠在建設與處理污水的過程當中,著重于對污水的處理,而輕視污泥的處理,這就使得污泥的處理能力上進展比較緩慢,截至目前,也未能實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理??梢哉f 80%以上的污水廠雖然建設了污泥的濃縮脫水設施,能夠?qū)ξ勰噙M行一定的減量化處理,但是卻未達到穩(wěn)定化的處理。也就是說污泥當中所含有的病原體、持久性的有機物等污染物并沒有被徹底清除,那么這些污染物將會伴隨著污水而持續(xù)性的流通,進而擴大污染面積,給環(huán)境帶來嚴重的負面影響。所以,為了能夠促進我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,真正邁入小康社會,應當高度重視城鎮(zhèn)污水污泥的處理,尤其是盡可能的實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理,以便將污泥當中所含有的污染物徹底清除,從而更好的保護環(huán)境,營造健康美好的家園。
2 國內(nèi)外污泥碳化技術的研究進展
參考相關資料,確定污泥碳化技術具有較高的應用價值,能夠有效的處理污泥,分離并且消除污泥中含有的污染物。基于此,對國內(nèi)外污泥碳化技術的研究進展予以詳細的了解,為更加科學合理的運用該項技術提供幫助。
2.1 國外污泥碳化技術的研究進展
早在 20 世紀 80 年代,國外就開始進行污泥碳化技術的研究,到 90 年代美國、日本、澳大利亞等國家相繼展開了小規(guī)模的污泥碳化技術生產(chǎn)性實驗。比如 1977 年日本三菱就在污泥碳化廠進行了規(guī)?;奶幚?同年美國加利福尼亞州建立了污泥碳化實驗場,同樣進行了規(guī)?;奈勰嗵蓟幚怼6S著污泥碳化技術研究的不斷進步,在 2000 年美國的低溫碳化技術和日本的高溫炭化技術相繼成熟,并進行了大規(guī)模的商業(yè)推廣,使得該項技術在污泥處理中發(fā)揮了極大的作用。目前,美國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)構建了高速污泥碳化系統(tǒng),并且采用了立體多級設計的炭化爐來進行污泥處理,這使得污泥處理的速度較快、時間較短、占地面積較小,不僅能夠有效的消除污染物,還能夠保證整個過程安全、環(huán)保。
2.2 國內(nèi)污泥碳化技術的研究進展
相對于國外發(fā)達國家污泥碳化技術的研究來說,我國污泥碳化技術研究的起步較晚,是近些年才從發(fā)達國家中引入污泥碳化技術,進而推動國內(nèi)污泥碳化技術一點點發(fā)展起來。比如于 2005 年才將日本高溫碳化技術引入中國市場,但因相關領域及工作者未能正確認識到污泥處理的重要性,加之高溫碳化設備的價格昂貴,致使污泥碳化技術的研究、推廣受阻。此后到 2012 年我國各地才陸續(xù)引進污泥碳化技術,如武漢引進日本高溫碳化技術并建立了日處理能力在 10t 脫水污泥的生產(chǎn)線;湖北對日本連續(xù)高速污泥碳化系統(tǒng)技術予以引進、消化及吸收,這才促使近些年污泥碳化技術得到重視,并積極推廣應用。但總體來說,為了使污泥碳化技術能夠在我國各地廣泛的應用,應當在借鑒國外發(fā)達國家污泥碳化技術研究經(jīng)驗的基礎上,充分考慮我國污泥處理的實際情況,對污泥碳化技術加以優(yōu)化和創(chuàng)新,以便打造適應國內(nèi)實情的污泥碳化處理生產(chǎn)線,為科學、合理、安全、高效的處理污泥創(chuàng)造條件。
3 城鎮(zhèn)污泥處理廠污泥碳化技術的研究
總體來說,污泥碳化技術具有較高的應用價值,并適用于國內(nèi)的城市污泥處理之中。當然為了能夠有效的運用污泥碳化技術,實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化處理,還應當掌握污泥碳化技術的基本原理,根據(jù)城鎮(zhèn)污水污泥處理的實際情況,而科學合理的運用此項技術,提高城鎮(zhèn)污水污泥的處理水平。
3.1 污泥碳化技術的基本原理
相較于干化或者直接焚燒等處理方法而言,污泥碳化技術具有能源消耗、剩余產(chǎn)物中含碳量高、發(fā)熱量大等特點,所以該項技術非常適用于城市污泥處理之中。當然,污泥碳化技術之所以具有較高的應用效果,主要是該項技術應用的過程當中能夠在一定的溫度和強度下,通過裂解的方式將生化污泥中細胞的水分強制脫出,使污泥中碳含量比例大幅提高,在經(jīng)過干餾和熱解的作用下,將有機物轉(zhuǎn)化為水蒸氣、不凝性氣體及碳。目前,污泥碳化技術主要包括低溫碳化、高溫碳化等類型。
3.2 高溫碳化技術的應用
所謂高溫炭化技術主要是在溫度為 649~982℃之間且不加壓的情況下, 對污泥進行干化處理, 使之含水量達到30% 左右,之后利用碳化爐進行高溫碳化造粒,進而得到碳化顆粒。科學、合理的運用高溫碳化技術來處理城鎮(zhèn)污泥, 那么在工藝操作的過程中, 能夠直接利用污泥所含有的熱值及碳化爐中產(chǎn)生的合成物來支持后續(xù)的干化操作,以便得到碳化顆粒;又因為該項技術能夠?qū)ξ勰噙M行干化處理, 所以其能夠使污泥量減少, 并且處理之后達到無害化、資源化的目的。所以,高溫碳化技術具有較高的應用價值。當然,高溫碳化技術也并非毫無缺點,其在具體的應用過程當中會造成能源消耗大的問題。這是因為污泥干化處理主要是將污泥當中的水分蒸發(fā)出去,而水分蒸發(fā)需要大量的熱能的支持,這勢必會浪費大量的能源;投資大,這是因為高溫碳化包括干化和碳化兩部分,為了使兩部分都能夠良好的操作,那么對高溫碳化系統(tǒng)的投資至少要高于純干化系統(tǒng)的投資,加之炭化爐技術比較復雜,碳化顆粒制造要在高溫 800℃以上進行,所以需要消耗大量的材料,相應的整個投資非常大。
3.3 低溫碳化技術的應用
與高溫炭化技術不同,低溫碳化技術沒有干化環(huán)節(jié),只有碳化環(huán)節(jié)。在具體碳化處理的過程當中,需要將壓力設置為 10MPa 左右,溫度調(diào)至 315℃,使污泥呈現(xiàn)液態(tài),之后對其進行脫水處理,使之含水量在 50% 以下,之后進行干化造粒,又因碳化顆粒熱值在 3600~4900 大卡 / 公斤之間,所以此時可以按照一定比例與其他燃料相混合,能夠發(fā)生熱化分解反應,如此能夠?qū)⑽勰嘀械亩趸寂c固體分離,得到應用價值的碳質(zhì)(如圖 1 所示)。由此我們可以看出,低溫碳化技術所具有的優(yōu)點,如能量消耗少、生產(chǎn)的碳化物具有較高的燃值等。但是我們在具體應用低溫碳化技術的過程中,同樣要注意規(guī)避其缺點,比如污泥碳化物的熱值并不能應用在污泥碳化系統(tǒng)之中,需要對污泥裂解液脫水后的生物濃液進行有效的處理,避免出現(xiàn)新的污染物。
圖 1 低溫碳化技術工藝
4 結語
經(jīng)過本文一系列分析,確定城鎮(zhèn)污水、污泥處理水平雖然有較大程度的進步,但現(xiàn)階段污泥處理還未達到穩(wěn)定狀態(tài),這就意味著污泥處理后,污水之中依舊殘留著污染物,伴隨著污水而流通,造成更大范圍的污染。對此,應當高度重視污泥碳化技術的應用,根據(jù)城鎮(zhèn)污泥處理實際需要,合理的選用高溫碳化技術或低溫碳化技術,以便科學化、合理化、有效化的處理城鎮(zhèn)污泥。
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