循环经济背景下污水厂污泥中铝盐的分离与回收技术研究进展

污泥资源化是我国解决资源与环境问题、实现减污降碳的重要举措。污泥中铝盐组分的回收和循环利用是推动污水处理厂绿色发展的有效措施,也是同步提高污泥中磷、有机质等资源高效回收的重要途径。综述了铝系混凝剂在污水污泥中的物质流向和反应机制;基于污泥中铝盐的赋存形态分析,以铝盐释放-分离-回用的技术路线为核心,全面回顾了污泥中铝盐回收的相关技术与研究现状,探讨了其对磷回收的影响。重点分析了铝盐的多种分离技术,以克服污泥中磷、重金属在酸性条件下共溶的障碍,包括顺序沉淀、离子交换树脂、液液萃取、硫化物沉淀、Donnan膜以及电渗析工艺。提出了铝盐与磷的联合回收工艺,针对污泥中铝盐回收现状及问题,展望了铝盐回收效率进一步提高、全链条经济效益及铝盐混凝剂循环利用综合评估等热点研究方向,旨在推动构建资源化水平更高、更符合循环经济模式的污水及污泥处理系统。     

中美典型污泥处理处置工程能耗和碳排放比较分析

中美两国污水处理规模大、碳排放基数高,污泥的处理与处置是污水处理厂碳排放的重要组成部分,合理的污泥管理策略是未来污水厂碳减排的关键。实地调研了中美6个大型典型污水处理厂的污泥处理设施和污泥处置路径,分析了中美两国不同典型的污泥处理处置工艺能量回收和碳排放的表现特征。结果表明:在不考虑碳补偿的情况下,中美6个污水处理厂中,华东A(中温厌氧消化+脱水+填埋/土地利用)、华东B(脱水+填埋/焚烧)、华东C(脱水+焚烧)、Hyperion(高温厌氧消化+脱水+农用)、OCSD(中温厌氧消化+脱水+农用)和Blue plains(热水解+中温厌氧消化+脱水+农用)的污泥处理处置路线的碳足迹分别为1410,1881,1914,471,402,405 kgCO₂/t DS。考虑能源回收和资源化利用产生的碳补偿效果,中美6厂污泥处理处置的净碳排放分别为984,1681,1941,-183,-240,-315 kgCO₂/t DS。中美6个污水厂碳补偿率分别为30.2%、10.6%、0%、138.9%、159.7%和177.9%。污泥厌氧消化和产物土地资源化利用是碳减排的关键,提升污泥有机质含量能够强化碳补偿效应,该研究结果可为我国污水处理厂低碳转型、污泥处理处置的无害化、减量化和低碳化提供参考。     

酱油污水污泥脱水的影响因素及其作用机理

为提高酱油污水污泥的脱水性能及絮凝剂的利用率,降低污泥的处理成本,实验考察了酱油污水污泥的含水率、丝状菌、厌氧时间和pH等对污泥脱水性能的影响,明确对其进行机械脱水的适宜条件.结果表明:机械脱水前浓缩污泥适宜的含水率为97%,此时,调质后的污泥有最低的比阻和最高的药剂利用率,最佳用药量与干泥的质量比小于0.3%;丝状菌的数量和长度可以影响污水污泥中水分的存在形式,并改变污泥的脱水性能;在厌氧过程中,污泥的ρ(还原糖)和污泥脱水性能有较强的相关性;当pH接近污泥的等电点时,污泥的比阻变小.      

污水污泥热解技术研究进展

分析了高温热解法、低温热解法及直接热化学液化法3种最普遍的污泥热解处理方式,结果表明：污泥热解处理有许多优点,不但可以减少污泥的体积,处理彻底,实现其无害化处置,还可以产生热值很高的气体、油类等产物,实现污水污泥的资源化利用。提出了污泥热解技术的发展方向．     

“污泥+生物质”混合厌氧消化分类管理研究

污泥单独厌氧消化困难,产气量低,能量回收价值低.但“污泥+生物质”混合厌氧消化能够改善物料间的营养平衡,运行更平稳,既有效处理污泥,又能够提高甲烷产气量,更适合生产实际,符合行业发展趋势.分析了安阳市四家污水处理厂脱水污泥的重金属含量,依据土地利用限值标准,结合生产实际,把安阳市四个污水处理厂脱水污泥分类,分类混合厌氧消化处理后分类土地利用,既提高了污泥的土地利用,更强化了污泥土地利用的重金属管理.     

加碱处理PAC污泥的释磷机理及磷回收研究

以加碱处理PAC污泥,考察了不同p H条件下污泥破解情况,研究了污泥中磷和铝的释放以及磷形态分布与变化以分析污泥释磷机理,最后对释放的磷进行回收.结果表明,相比于p H=11、12,p H=13更有效地促使污泥细胞破解和DNA释放,240min后细胞破解率达96.9%.同时,SOP(溶解性正磷酸盐,以PO_4~(3-)-P计)大量释放,其中大部分来源于磷酸铝和氢氧化铝的溶解.调节污泥初始p H=13,240min后污泥中91.2%的NAIP(非磷灰石无机磷)和69.2%的OP(有机磷)溶解释放.对加碱处理后的污泥脱水,取脱水滤液进行磷回收,p H=9.5,Ca/P=3时,30min后磷回收效果可达82.4%.研究认为,通过加碱促使PAC污泥大量释磷并回收,效果好、运行简单,具有实际应用潜力.     

基于煤粉的污泥调质与机械脱水的实验研究

基于煤粉具有疏水性能强、热值高等特点,采用真空抽滤脱水实验法考察了煤粉投加量、粒度对污泥调质与机械脱水效果的影响。通过测试污泥调质前后的比阻及其分子结构,初步探讨了基于煤粉的污泥调质与机械脱水的机理。结果表明:当煤粉粒度为150~425μm、煤粉投加量为2.5 g/100 m L污泥时,污泥经机械脱水后滤饼含水率由调质前的75.22%降至56.60%,抽滤时间从调质前的300 s降至120 s,污泥比阻值从调质前的2.65×106s2/g降至6.37×105s2/g,污泥热值从调质前的8.04 MJ/kg提高至17.92 MJ/kg;煤粉改善污泥机械脱水性能的机理主要表现在煤粉能显著降低污泥比阻并增强污泥疏水性能。可见,基于煤粉的污泥调质不仅能显著地改善污泥的机械脱水性能,还能提高污泥的热值,为污泥的能源化利用创造了条件。     

基于微波辐射研究城市污水污泥脱水特性

选用沈阳市仙女河污水处理厂和北部污水处理厂污水污泥作为微波脱水试验物料,分析物料性质、辐射强度、辐射时间以及添加剂投入量等对污泥脱水率和有机质损失率的影响. 结果表明:污泥中水分含量高的脱水效果最好,经过微波处理后的污泥有机质含量仍较高;辐射时间是最主要的影响因素,在540 W下辐射2～5 min即可达到良好效果;在合适的辐射时间下540～900 W都能达到良好的脱水效果,但在900 W时有机质的损失率较大,达到65.64%;添加剂投入量对污泥脱水基本不起作用,但可改变污泥微波干燥后的性状. 同时,运用灰色关联分析得到决定微波试验运行系统的主次因素,最后建立了影响因素对污泥脱水率和有机质损失率的经验公式.      

农村污水设施车载式剩余污泥脱水技术与设备研究

日益增长的农村污水设施剩余污泥已成为农村污水治理工作开展面临的新难题,农村剩余污泥适合采用多台污水设施共用车载式剩余污泥脱水设备进行脱水后收运集中处理,而农村道路的宽度和限高以及污水设施与道路间的距离等是主要的限制因素,因此急需研发适合农村作业环境的小型车载式剩余污泥脱水关键技术与设备.本研究的车载式剩余污泥脱水通过主要脱水设备负压运行方式,有效减小设备的尺寸,设备外观尺寸为5.995 m×1.905 m×2.56 m,吸污管道50 m.结果表明：可适应农村的作业环境,满足90%以上的农村小型污水处理设施使用.该设备行驶油耗7.2 L·h^-1,工作油耗1.88 L·h^-1;脱水后的污泥含水率80%左右.模拟案例表明,车载式剩余污泥脱水设备脱水收运方式比不脱水直接收运方式每台户用小型设施每年可节省污泥收运费103.3元,在一个安装了4400台小型污水设施的农村区域,每年可节省污泥收运费约45.5万元.     

江苏省印染污泥现状分析

对江苏省四大纺织基地进行调研,掌握了17家典型的印染企业污水处理量、污泥脱水及处置方式.同时,取样分析了印染污泥中重金属镉(Cd)、铅(Pb)、总铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)及含水率、低位热值、灰分和氯离子含量的变化情况.研究表明:采用板框压滤脱水的印染污泥平均含水率可达66.42%,便于焚烧处置;将近1/2的污泥低位热值低于污泥助燃焚烧的限值,需对污泥处理工艺和脱水方式加以改进;污泥处理过程中含氯药剂的加入使得Cl-含量波动较大,焚烧时需加强对二英的监测;17家印染企业污泥中重金属平均含量均低于江苏省城市污泥重金属平均含量,但Zn的含量却远高于评价标准.本文可为江苏省印染污泥焚烧及污染防治工作提供技术支持.     

剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展

焚烧渐渐成为剩余污泥终极处理、处置方式,而焚烧产生的污泥灰分中又包括了污水中绝大部分(>90%)的磷.因此,从焚烧灰分中回收磷也为污水磷回收提供了最佳位点.从污泥灰分中回收磷已存在一些适用技术,但灰分中重金属含量对工艺选择有重要影响,这可能会限制灰分直接用作农作物肥料的可行性与价值.因此,磷提取并纯化是灰分磷回收的重要技术步骤,同时也需兼顾工艺经济成本与环境影响.为此,本文从磷提取与磷纯化角度总结了目前灰分磷回收技术的国际研发进展,涵盖生物法、湿式化学法和热化学法;分析比较了不同方法在技术经济、环境影响及适用灰分方面的差别.生物法行之有效、环境影响小,但完成磷回收时间漫长;湿式化学法研发、应用最为广泛,但对环境影响较大;与污泥焚烧统筹合建可使热化学法更具经济性.然而,3类不同技术工艺并不具有相互替代性,需根据灰分成分进行合理选择.此外,前端污水处理以及中端污泥前处理也应与末端灰分磷回收相结合,尽量避免过多化学药剂投加带来的污泥灰分金属含量增加.污泥单独焚烧亦是决定灰分磷回收效率的关键.欧洲政策已明显支持污泥焚烧并从灰分中回收磷,政策和做法值得我国借鉴、学习.     

Characteristics and aluminum reuse of textile sludge incineration residues after acidification

Leaching solution of sludge incineration residue demonstrated a good pollutant removal efficiency for textile wastewater and can be reused as a textile wastewater treatment agent for pre- and post-processing.     

污泥处理和处置技术新进展

通过对国外在活性污泥处理与利用技术新进展的调研，重点介绍浓缩，脱水，厌氧生物处理，焚烧，农用、湿式氧化，湿式氧化，制油，热干燥等技术的研究与应用的情况，以使活性污泥达到减量化、稳定化，无害化和资源化。     

污水处理场废渣的减量和资源化

分析了一些油厂污水处理场废渣量大，难处理、废渣脱水效果差和焚烧最终处理费用高等问题，对池底油泥、浮渣和剩余活性污泥三种废渣分别提出了减污措施，确定了按质分流收集、脱水处理和资源化方案，并论证了用炼油厂延迟焦化装置的焦碳塔直接回炼痈水浮渣及油泥以取代焚烧处理法的可行性和工业化试验结果。     

杭州市污水处理厂污泥处置技术探讨

杭州地区污泥产生量已达89．8万t／a,污水厂污泥处置问题日益突出。在分析杭州市现有污泥处置技术及经济性的基础上,结合杭州市的实际情况,提出杭州市各地区污泥处置的途径为干化焚烧、水泥窑处置污泥、建材利用、堆肥等多种处置途径结合。     

泥处理处置路径碳排放分析

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的核算准则,结合生命周期评价(LCA),对我国常见的污泥处理处置路径包括填埋、焚烧、热解、好氧堆肥、厌氧消化和湿式空气氧化进行了碳排放核算,并对敏感因子污泥有机质含量进行了影响分析.结果表明,对于有机质含量40%~50%的脱水污泥(含水率80%),净碳排放排序为填埋>焚烧>热解>厌氧消化>好氧堆肥>湿式空气氧化;而对于有机质含量60%~70%的脱水污泥,排序为填埋>焚烧>热解>好氧堆肥>湿式空气氧化>厌氧消化.对不同污泥处理处置组合路径进一步分析表明,独立焚烧相对于污泥水泥窑协同处置和燃煤电厂混烧碳排放更低.水解-厌氧消化-土地利用组合路径因提高有机质利用率而降低碳排放.1t脱水污泥处理处置全生命周期碳排放分析的结果表明,当污泥有机质含量低于60%时,上述路径都会产生2.07~494.45kg CO₂eq/t不等的碳排放;当污泥有机质含量达到60%时,热水解-厌氧消化-土地利用组合路径可以实现负碳排放,为-37.91kg CO₂eq/t,厌氧消化及湿式空气氧化路径接近于零碳排放;当有机质含量达到70%时,湿式空气氧化､厌氧消化及组合路径均可以实现负碳排放.     

污水处理系统剩余污泥碱处理融胞效果研究

研究了碱处理对污水生物处理系统剩余污泥的融胞效果及其影响因素.结果表明,碱处理能够使污泥细胞中有机物溶出,成为溶解性物质,从而使污泥液相的溶解性化学需氧量增加.pH值高于11.0时,污泥的絮体和细胞2种结构被破坏,而pH值低于11时,仅能破坏其絮体结构.碱处理过程中,起作用的是OH^-离子,但同时加入的金属离子也会影响污泥融胞的效果.碱处理能减小污泥的重量,VS的最大去除率可达48.01%(TS约为40.40%,pH值13.0左右时).污泥粒径随着碱处理pH值的升高而减小.污泥浓度、pH值和处理时间均是影响碱处理效果的重要因素,正交试验表明,在高pH值下,污泥浓度越高,碱处理污泥融出的SCOD总量越多,但折算为相同pH值下,单位污泥融出的SCOD基本不变.     

污泥焚烧大气污染物排放及其控制研究进展

污泥焚烧技术是处理城市污泥的一种有效方法,但由于焚烧过程会产生严重的大气污染,因而也是一种备受争议的方法。论文对污泥焚烧大气污染物的排放种类、产生机理及其减排控制技术等进行了国内外文献综述,结果表明污泥焚烧产生的大气污染物主要包括粉尘、重金属、二英、酸性气体等,其中重金属汞和二英最受人们关注。研究表明在污泥焚烧过程中重金属的迁移转化主要受重金属的种类、存在形态、焚烧环境等因素的影响,针对重金属的控制目前主要采用"活性炭喷射+除尘"的组合技术进行控制;污泥焚烧过程中二英的生成和释放主要由污泥的组成和特性、燃烧条件、烟气组成、颗粒去除装置的运行温度等因素决定,其控制技术目前主要有焚烧过程控制和活性炭吸附等方法;而针对粉尘和酸性气体的控制目前已有成熟的技术可以应用。此外,通过国内外已有工程实例分析表明只要采用合适的烟气治理技术,完全可以控制和避免污泥焚烧烟气污染的产生。同时提出了适合我国国情的污泥焚烧烟气处理工艺流程。     

印染污泥焚烧烟气污染控制案例分析

以广东省某两家印染厂的印染污泥焚烧项目为主要研究对象,从污泥处理技术路线、焚烧设备及烟气处理流程等各方面入手,对各厂印染污泥与煤混烧烟气中颗粒物、NOx、SO2、酸性气体(HF、HCl)和重金属等污染物的进行采样分析,并对各厂现有烟气污染物控制设施的运行效果进行调研,结果表明,布袋除尘的效果较为理想,除尘效率可达99%以上;使用印染废水作为吸收液的湿法脱硫技术对SO2及酸性气体的去除效果不理想;SNCR对NOx具有一定的去除效果,是一种较为经济、高效的脱硝技术;焚烧后,大部分重金属最终以飞灰的形式被除尘器去除,但仍有部分重金属如Hg在出口烟气中的浓度仍然很高,需要采取必要的措施控制烟气中的重金属. 此外,基于印染污泥焚烧实例分析,提出适于印染污泥与煤混烧烟气处理工艺流程.     

杭州市城镇污水处理厂污泥处置对策研究

随着城镇污水处置工程的快速发展,杭州地区相继建成并投入运行了15座城镇污水处理厂,目前污泥产生量已达89.8万t/a,污水厂污泥处置问题日益突出。本文在分析杭州市污泥处置现状及其存在的主要问题的基础上,结合杭州市的实际情况,指出杭州市未来污泥处置的发展方向为干化焚烧、卫生填埋、建材利用等多种处置途径相结合,并从污泥专项规划、处置技术、价格补偿机制、扶持政策、监督管理等方面提出了推进杭州市污泥处置工作的对策和建议。