环境工程专业毕业论文11.docx

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环境工程专业毕业论文11

工程学院

毕业论文

作者：

系部:

环境工程系

专业班级：

环境工程技术

学号：

题目：

剩余活性污泥的资淜化利用及发展趋势

指导者：

评阅者：

年月日

摘要

活性污泥法是目前应用最广泛的污水处理方法具有效率高、占地少等显著优点。

但在污水处理过程中同时也会产生大虽剩余污泥。

国内1个普通二级处理厂，污泥处理所需投资约占总投资的30%-40%。

我国目前对于污泥处理和处萱的技术刚刚起步在国内现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到总盎的

1/4,且目前普遍采用的对千废弃物处理的优先顺序．减盎化、资源化和无害化的应用方面还处千实验、研究阶段。

对污泥消化后进行脱水、再进行填埋是国内大型污水处理厂中常用的处置方法。

该处置方法较经济，但同时也不可避免地占用大呈土地，浪费污泥中可回收利用的资源，增加对地下水造成污染的潜在危险。

针对这些缺陷，德国在1996年明确提出对废弃物处理的减排、无害化处理和资源化回收利用的处置顺序。

我国剩余污泥的处理也应遵循这一顺序，从而尽快达到环保和资源回收再利用的废弃物处置要求。

关键词：

剩余活性污泥处理技术减虽化资源化无害化发展趋势

1勹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.剩余活性污泥的来源

3.栠lj余活性污泥的利用：

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3.1资源化利用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.1制作水泥．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.2制作纤维板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3..13制作陶粒．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.4设备与环境问题与解决方法…………………........…...

3.3处理后最终废液．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.剩余污泥利用的特点………………………………….......

4.1剩余活性污泥处理的清洁生产方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．……

4.2污泥的减蛊化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3污泥的资源化利用………………………………

4.3.1污泥应用千农、林、畜牧业生产．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．…．．．．

4.3.2污泥应用于工业过程……………………………………．

4.4污泥的无害化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.污泥处理及处置的前景分析…………．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.引言

剩余活性污泥是污水生化处理过程中所产生的。

由千微生物在降解消化污水中有机物的同时自身生殖繁衍，每年就产生大蛊的剩余活性污泥，这些剩余活性污泥不仅被弃置不用，而且造成一定的污染。

采用活性污泥工艺进行污水处理的过程中会产生大呈剩余污泥。

若不加以控制，势必造成二次污染，这些控制手段包括污泥的减星、稳定和无害化处理以及资源化利用。

在污水处理过程中会产生大虽污泥，随若废水处理技术的发展和排放标准的日趋严格，污泥的产生县越来越大。

污泥含水率高，有恶臭，且含有有毒化学物质和病原微生物若不加以控制势必造成二次污染，这些控制手段包括污泥的减蛋、稳定和无害化处理以及资源化利用。

城市化进程加快，城市污泥排放虽日益增多，污泥中含有大蛋的有机物质、病原菌、寄生卵、重金属及盐类等成分，污泥的综合利用主要利用污泥中的有效成分将污泥做成肥料、饲料、能源燃料、化工原料、建筑材料等，实现变废为宝，这也是城市污泥处理和资源化的主要发展趋势。

2.剩余活性污泥来源

剩余活性污泥来源千污水的生化处理过程中。

当污水进人曝气池后，就开始和活性污泥接触，污水中的有机物立即吸附到活性污泥上，污水中的这些经过浓缩、有机高分子便被菌体分泌的胞外酶分解成分子呈较低的物质。

污水中的低分子有机物可直接由菌体细胞膜的选择渗透作用摄人体内，这些物质作为营养质被细菌所吸收。

污水中的一些有毒物质，也可以被某些细菌分解为无毒或毒性较小的物质。

有机物进人菌体后，通过细胞内酶的作用，被同化合成细菌自身的物质．使菌体不断生长和繁殖，井分泌出来粘性物质，构成菌胶团即活性污泥因此曙气池内的活性污泥就不断地增加。

当活性污泥的浓度太高时，污泥便不易和净化水分离，使出水中的BOD增值而混浊而且还会造成耗氧噩大，供氧不探讨。

足而影响处理效果，所以必须定期排泥，排出的这部厌氧发酵分泥称为剩余活性污泥。

根据曙气池进水盎和进水剩余活性污泥的厌氧发酵，也叫做厌氧消化，只水质来确定污泥负荷及活性污泥在曙气池中的停留有以有机物成分为主的活性污泥才能进行消化。

将时间即泥龄。

排泥呈则是通过污泥负荷、泥龄的计剩余活性污泥浓缩后，储存在密闭的罐或池内，在缺算得来的，以中国石化集团公司洛阳分公司动力分氧的条件下，一部分菌体逐渐转化为厌氧菌，在这些厂排水车间的生化处理装宜为例装宜设计的污泥厌氧菌的作用下，污泥逐渐被消化掉，同时放出热

蛊。

根据泥龄来确定每天生化的排泥呈。

3.剩余活性污泥的利用

3.1剩余活性污泥的资源化的利用

3.1.1制作水泥

随若我国对城市生活污水处理能力以及污水处理率的不断提高，污水处理厂的污泥产盎也不断增长。

由于其产盎较大，含水率高，同时含有大盎有机质、病菌、寄生虫和重金属等，如果处理处置不当，会给环境带来严重的二次污染。

随若环境法规的进一步完善，海洋处置、填埋、污泥堆肥、农用和污泥焚烧等传统的污泥处理方式由千自身的不足使污泥处理成为解决城市环境问题的热点而处理过程中实现污泥的资源化又成为了探索污泥彻底根治的最有效途径之一。

利用污泥作为水泥生产过程中一部分原料，或代替水泥生产过程中的部分用煤原料在国内外都有学者进行了研究．由千国外处理城市污水厂污泥主要是进行焚烧，所以其主要研究是污泥焚烧灰代替部分原料生产生态水泥。

对于目前我国实际状况，考虑污泥本身的特点，直接将其作为代替部分煤燃料或添加剂加入现有水泥生

产线将是解决污泥问题的又一新方法。

本研究在水泥生料中加入少蚕烘干后的污泥井在不同温度下进行缎烧，研究了制备得到的熟料各项性能，从而为水泥厂进一步协助处理城市污泥提供一定的理论依据。

剩余污泥做建材的流程图如图所

示o

荨卫互

利用少盎污泥作为添加剂生产生态水泥是可行的，污泥的掺入能够增加生料的易烧性，降低液相形成温度井明显减少CaO的生成。

同时污泥的加入能够增加C2S的含呈，井降低C3S的含噩，同时也影响熟料的晶格结构。

在1450的缎烧条件下，随若污泥加入呈的增加，水泥熟料的水化时间被延长，相应的水泥杭压强度受到影响井降低。

但从实际生产安全上，如果想利用现有水泥广的生产线处理生活污泥，必须严格控制污泥掺入呈不超过10"。

污泥制砖有两种方法:

（1）污泥焚烧灰制砖，

（2）干化污泥直接制砖。

将污泥焚烧后收集的灰与粘土混合制砖，污泥灰可占50%,砖的综合性能好。

这样不仅处理了污泥，在烧制过程中还能在还料密封毒性重金属，杀死所有有害细菌，且砖质轻、空隙多，具有一定的隔音、隔热效果，但制砖过程中，会产生恶臭现象，成为污泥利用的主要障碍。

采用污泥作原料生产生态水泥可彻底地解决城市污泥问题，是实现“零污染”最有效的途径。

发达国家利用废弃物生产生态环保水泥已有成熟的经验，日本40

多家水泥企业．其中50%以上工厂均处理各种废弃物，日本麻省水泥公司用下水道污泥及城市其他废弃物生产出高强度水泥，在欧洲水泥生产者联合会所属的水泥厂中每年焚烧处理100万t有害废物。

中国的科研工作者在利用各种污泥制生态水泥方面也做了不少工作，杨力远研究表明污水处理厂污泥代替部分粘土烧制的水泥熟料，其矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料全相同，且水泥水化和凝结、硬化过程以及水化产物结果都与常规硅酸盐水泥完全相同。

3.1.2制作纤维板

活性污泥中含有30%—35%,的球型蛋白质和一定糖类物质。

在加热加压

下蛋白质凝固变性而将纤维胶合起来。

在调制鉴中将污泥稀释韭加入碳酘钠、氧化钙、甲酷、硅酴钠等凝璨剂和助滤剂调节PH）=l,加温搅拌制得活性污泥树脂。

在拌合机中加入处理过的废纤维拌合后，预压成型湿板还控制含水70%.左右．恒温定时烘干板还含水率5%—8%,最后经高温高压热压后即为生化纤维板。

生化纤维板做天棚板九个月无变型。

做卷柜装饰板、办公桌面一年多无变形且可任意着色、涂面，可和木质纤维板一样使用。

污泥制生化纤维素是主要利用污泥中所含粗蛋白和球蛋白，它们能溶千水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液，在一定条件下，加热、干燥、加压后发生改性作用，从而制成活性污泥树脂在经漂白、脱脂后压制而成板材。

3.1.3制作陶粒

陶粒特别是轻质陶粒优点多、需求虽大，因此，开辟新的陶粒原料，开发新的轻质陶粒有重要意义。

城市污泥产虽巨大，将其用于陶粒生产可取得较大的经济和环境效益。

金宜英等研究了污水厂污泥制陶粒的烧结工艺及配方，污泥的醉倒掺加虽为so%.3s·oc预热20min,1060它烧结15min。

广州华穗轻质陶粒制品厂采用城市污水处理厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒获得成功，处理盎已达300t/d.年产陶粒1818万而，年产轻质陶粒砌块18万m又污泥制陶技术的主要问题是当污泥中有大呈的重金属时要注意炉窑的烟气处理与控制以及对产品重金属浸出的监控。

3.1.4制作复合肥

一般农田，由于连续耕作，植物根系对矿物质的不断获取，土壤的有机质和

矿质都很缺乏。

另外，土地长期使用无机肥也会带来不利影响。

污泥中含有污泥中含有的氮、磷、钾、微盎元素等是农作物生长所需的营养成分，有机腐殖质可改善土壤结构、提高保水能力和抗侵蚀性能，是良好的土壤改良剂。

良好的

堆肥，具有改土、培肥、促进作物生长和增加产呈的效用。

堆肥改土作用具体可体现在以下几个方面增加土壤有机质，改善土壤结构，提高土壤功能，促进植物根系增长。

石油化工污水处理过程中产生的剩余活性污泥处理是环保工作中的一大难题，通过对污泥成分、肥效的分析及对活性污泥制肥的工艺简介，阐明了剩余活性污泥制复合肥技术的可行性和广阔前景。

随若我国石油化工工业的深入发展，人们对环境质呈的要求也越来越高，在污染治理和资源综合利用方面开展专项研究势在必行。

仅从燕化公司的污水处理来看，现有的工业、生活污水处理场能力大，出水水质已达到北京市二类水体标准。

但对应用活性污泥法处理污水产生的大呈剩余活性污泥的妥善处理，成为环境保护工作的一大难题。

污泥是污水处理过程中产生的废弃物，污水处理过程中大部分污染物被氧化分解，但还有部分浓缩聚集在污泥中。

燕化公司污水净化广主要处理燕化公司炼油厂、合成橡胶厂、化工一厂、化工二厂、化工三厂、聚醋广等生产厂产生的炼油化工污水和燕化十几万居民的生活污水，目前设计日处理虽超过15万

m3。

污水处理过程中产生的污泥有两类，即初沉池污泥和剩余活性污泥．其中剩余活性污泥占绝大部分。

按设计值计算，1996年污水净化厂将产生含水率85

％的污泥27703t,折合干基4155t,而实际上产生含水率85%的污泥13024t.

折合干基1953.6t。

这样大豆的污泥一部分运往附近农村的林场和果园当作肥料使用，另一部分露天堆放自然风干。

不论那种方法，在运送、使用的过程中都会产生二次污染。

污泥的最终处置大致有农用、填埋、焚烧、弃海、综合利用等几种方法。

焚烧法投资大，处理费用高。

我将介绍综合利用的方法处理剩余活性污泥。

污泥中含有丰宫的有机物质，只要控制好重金属及其它有害物质浓度，注意杀死病原菌和寄生虫卵，污泥农用则是一种化害为利的有效途径。

石油化工污水处理过程产生污泥中的有害物质除矿物油外，柔、镐、3、4-

苯井芘芳经等污染物含呈远低于国家规定的农用污泥控制标准且含有丰宫的有机质和N、P、K。

只要对污泥稍做处理即可达到农业有机肥的标准。

单纯以污泥为肥料直接施用在耕地上，在母产盎5-10t的情况下，有害物质在土壤中没有明显的残留和积累，其农产品中的残留呈也符合国家规定的食品卫生标准。

用污泥制成的复合肥，其中污泥含呈为30%,污泥施用昙仅为上述情况的0.06%-0.12%。

据此可以推测，复合肥的施用不会造成任何有害物质在土壤和农产品中残留和积累，其使用是安全可靠的。

由此可以看出，污泥肥料化能够彻底消除污泥产生的二次污染。

根据农作物对肥料吸收的情况，一般把肥料和土壤内养分总含盎分为速效性与迟效性两类。

污泥中速效N含呈为1600mg/L左右，高千一般肥料，可做追肥，与全呈相比，速效N含呈仅占2%-3%,因此，污泥又是迟效肥料，更适于做基肥。

利用污泥制成的复合肥，由千含有大虽的有机质，能够起到农家肥的作用，井且疏松土壤，达到改良土壤结构的目的，同时充分利用污泥中的各种养分，不会造成长期使用无机化肥使土壤板结等现象。

由千施用噩少而不会形成污泥中有害物质的污染。

污泥生产复合肥的工艺与化肥生产复合肥的工艺基本相似。

将污水净化厂产生的含有大盎有机质的污泥以一定比例配以N、P、K等微虽元素，经过破碎、机械混合、造粒干燥即可得复合肥。

将脱水后的污泥（含水约85%）送至干化厂自然干化后送入污泥棚，将污泥棚中的污泥和N、P、K肥分别经过计盎送入混料机，井按需要添加适蛊的微盎元素，搅拌混合均匀经提升至破碎机形成较小的颗粒，直接落到筛分机进行筛分，粒径符合要求的物料送至造粒机，再经过加热器脱去颗粒中的水分、冷却形成成品。

复合肥生产装萱的投用不仅解决了污水净化厂大虽剩余活性污泥的处理难题，彻底消除污泥产生的二次污染，同时带来了一定的经济效益。

目前国外化肥正向缓效化、复合化、高效化、专用化、流体化方向发展。

污水净化广利用污泥生产的复合肥中既含有大星的有机质和N、P、K三素，

又有农作物生长所必须的中、微呈元素，且同时污泥中迟效养分含蛋也很高

在化肥缓效化和复合化上完全符合化肥发展的新趋势和我国化肥工业发展方向。

如果能在专业化方面进行研究，生产出有机－无机型复合专用肥，其开发前景就更为广阔。

3.1.5制作活性炭

它是利用污泥为原料经高温炭化、活化制成，炭化是把污泥热解为碳渣，活化是根据各种要求把活化物变为所需的多孔结构物。

目前活化法有气体活化法和化学药物活化法。

利用污泥制取活性炭是一项污泥资源化利用的处置途径。

活性污泥中含有大

盎的碳，大约占总呈的40.9%。

城市污水处理厂污泥制备活性炭的方法，包括如下步骤a.将加入0.5-3%添加剂的城市污水处理厂污泥进行干燥，使污泥含水率降至10%左右：

b用浓度为20-60%的氮化锌作为活化剂溶液，取污泥与活化剂溶液重盎比1:

1,浸渍12-48小时后，在105-C条件下干燥20-50分钟：

c加入5-30%锯末、果壳、果核作为增炭剂：

d.混合均匀后放入高温炉中升温至活化温度soo-ao·oc进行炭化活化，炭化活化时间为15-50分钝e经冷却洗涤、干燥得到活性炭。

3.1.6制作S02吸附剂

利用剩余活性污泥制备S02吸附剂的主要介绍物理活化法，此法主要是将含水率较高的污泥放入烘箱，在105它下烘24h后，得到含水率低千10%的干污泥。

在不锈钢加热管中装填干污泥约30g,置于高温管式电阻炉中进行热解，热解时利用氮气隔绝空气，加热速率控制在5°C/min。

热解温度为55·oc,时间1

h,之后进行研磨，回收粒径为0.6-0.8mm产物，即得到污泥吸附剂。

或取干污泥（烘24h后）于55·oc炭化2h,通入水蒸气（流呈约为200ml•min）,温度保持在55·oc,活化2h,产物烘24h得到的污泥吸附剂孔径分布比较宽，微孔所占比例较小，以过渡孔结构为主，比表面积较小。

在一定的S02浓度、气流速度、温度、氧气和水含呈、活化剂浓度、活化时间的影响下脱硫效果不同，所以在脱硫过程中要对以上因索进行合理的调整。

剩余活性污泥中含有较多的碳（活性污泥的组成可用分子式C5H7N02表示理论含碳盎53%）.客观上具备了制备活性炭的条件。

人们可以选择污泥的最佳炭化、活化条件，以达到提高污泥活性炭的质呈、降低成本的目的。

目前污泥炭化

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3.2.2焚烧

了以恃剩余万泥的体积减少到采小化，这对十日益紧张的土地资泌寀锐兄很

重要的。

焚烧后剩余污泥中的水分、有机物等都被分解，只剩下很少噩的无机物成为焚烧灰，而这些焚烧灰可以作为建筑材料。

此法的缺点是投资大，管理复杂，焚烧前必须脱水（有臭味），费用较高。

焚烧时易产生二氧化硫、二恶

英等气体污染空气。

另外，焚烧成本也十分昂贵。

3.2.3抖书每

利用水体消纳污泥，不需进行严格的无毒无害处理，也无需脱水，并且容蛋大。

但此法易造成了海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链构成威胁，井且也没从根本上决环境问题。

因此我国政府已千1994年初接受了三项国际协议，承诺于1994年2月20日起不再在海上处理工业废物和污水污泥。

3.2.44高速生物反应器技术

高速生物反应器技术是在利用土壤处理污泥的基础上发展起来的。

该技术将污泥的脱水、消化和干化相结合，将土壤处理的整个过程放宜在室内一个封闭的循环系统中进行。

整个操作系统是由进料塔、生物反应器和其它一些循环装宜组成。

其核心部分是生物反应器，它是由二个区域组成，上半部分是污泥与土壤相混和的区域，使污泥负荷达到均一化，污泥的有机部分在这一区域中被生物降躲下半部分是气、液分离区，使液体不滞留于土壤中，以增加氧的传递率。

高负荷率的污泥通过该系统的处理，污泥中有机组分将降解70%-80%,悬浮固体浓度去除率达45%-60%相比千其它生物处理技术系统所需能盎较少，可以连续运行，井能保持最佳温度以利千微生物的降解，特别适用于受自然条件限制或土壤湿度大的污泥处理过程中（4）。

与普通的好氧和厌氧消化相比，高速生物反应器具有反应容积小，运行费用低，微生物浓度高，系统抗冲击能力强的特点，从沉淀池排出的5000-30000mg/L浓度的污泥都可以直接进入该系统中，而不需要任何的预处理。

3.2.5虴蜕生态床法

采用虴蜕微生物人工生态系统对剩余污泥进行了稳定处理。

虴虳以污泥中的悬浮物和微生物为食料，通过生态系统的食物网关系使剩余污泥物质得到稳定，虳粪具有自然气孔率很高的微小团粒结构，一方面可促进土壤中的好氧微生物繁殖，使土壤的固氮、代谢等作用得到加强另一方面对土壤原生粒子的分

离、分散作用大，使土壤人为的趋原性得到较稳定的缓冲。

虳粪中宫含氮、磷、钾等营养元素以及虳激酶、宽敏酸等可促进植物流体质更生和运动的物质。

同时虴虳对剩余污泥中的重金属有宫集作用，从而有效的减少了重金属污染。

3.2.6湿式氧化技术

湿式氧化技术是将溶解和悬浮在水中的有机物及还原性无机物，在液态下加压、加温井利用空气中的氧气将其氧化分解的一种有效的处理方法。

用WO法处理剩余污泥，反应温度对总COD的降解效果影响很大。

在3o·oc和30min的停留时间下，总COD可去除80%,反应温度对剩余污泥氧化作用的影响大于活性污泥中溶解氧浓度的变化对湿式氧化效果的影响。

污泥经湿式氧化处理后，有机物在分解氧化的同时分别进入气、液、固三相。

对湿式氧化后气体组分进行气相色谱分析：

02、N2占85.8%,CO2占13.9

%,S02占0.07%。

由于有机物氧化分解，湿式氧化后CO2的体积百分数从0.21%

增加到13.9%,仅产生少呈的S02,无二次污染问题，故可直接排入大气。

3.2.7制作泡沫灭火器

活性污泥含有高达60%-70%的蛋白质，加酘碱调节pH后水解、浓缩，再添加稳定剂、防腐剂等即可配制成为蛋白质泡沫灭火剂。

剩余污泥的灭火成分主要是蛋白质，其灭火机理实际上与动、植物蛋白质泡末灭火剂相同。

3.2.8低温热解

污水污泥低温热解是一种发展中的能虽回收型污泥热化学处理技术，借助污泥中所含的硅酴铝和重金属（尤其是铜）的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物，最终产物为燃料油、气和碳。

低温热解制油是指在微正压、250-500