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1、城市垃圾-城市污泥资源化,一、概论,1、城市污泥分类,按污泥来源分 污水处理厂污泥 生活污泥 净水厂污泥 工业污泥 河道底泥 油田污泥,（1）含有多种重金属 城市污泥重金属种类繁多，主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Mn （2）含有多种病原体 污水净化处理过程中，其中的病原体大部分被颗粒吸附而富集到污泥中。主要病原体有细菌类、病毒和蠕虫卵，其中以沙门氏菌、蛔虫和肠道病毒最为常见。,2、城市污泥性质,（3）含有持久性有机污染物 污水处理过程中，一些难降解的、稳定性强的有机污染物会通过细菌吸收、矿物颗粒表面吸附等多种途径进入和富集于污泥，富集系数高达几个数量级。 污泥中有机污染物的主要来源：印染
2、、纺织、化工等。 （4）含有丰富的养分和有机质 污水净化处理过程中，其中的病原体大部分被颗粒吸附而富集到污泥中。主要病原体有细菌类、病毒和蠕虫卵，其中以沙门氏菌、蛔虫和肠道病毒最为常见。,3、污泥处理处置技术,污泥处理处置的主要方式包括投海、填埋、焚烧、制建材和多种形式的土地利用等。目前，世界各地主要采用污泥处置的方式实际上只有填埋、焚烧和土地利用。,二、城市污泥的土地利用,污泥的土地利用，是指通过覆盖、喷洒、注射或者合并等方式，将污泥用于土壤表面或土壤当中，以改善土壤条件或者提高土壤肥力。,污泥的土地利用方式,污泥的林地利用,污泥的农业利用,污泥用作草皮基质,污泥在矿山废弃地复垦上的利用,1
3、、污泥的林地利用,污泥的林地利用包括森林、园林绿化、市政绿化、高速公路隔离带等，其可促进树木、花卉、草坪的生长，提高其观赏品质，并且不易构成食物链污染的危害。因此，污泥的森林和园林绿地利用是一种很有前途的利用方式。,（1）污泥在林业应用的发展 近几年来，我国污泥在森林与园林绿地上应用得到了发展。 （2）污泥的林地利用特点 供给植物养分。污泥中含有相当于厩肥的氮和磷。也有钾、钙、铁、硫、镁及锌、铜、锰等微量元素。其氮、磷均为有机态，可以缓慢释放而具有长效性。 提高土壤有机质含量，改善土壤化学性质。污泥中含有20%40%的有机物质，而且是经过了生物降解的有机腐殖。可提高土壤的阳离子代交换量，改善土
4、壤的对酸碱的缓冲能力，提供养分交换和吸附的活性点，从而提高对化肥的利用率。,改善土壤的物理性质。污泥堆肥因本身密度小及能增加土壤的空隙度而显著减少土壤的容重。可增加土壤总的空隙容积，并改善空隙大小分布。减少土壤地面冲刷，减少因径流引起的植物养分损失。可增加土壤的持水能力从而提高土壤水分含量，还可增加土壤的透水性及防止土壤表面板结。可改良土壤结构，使土壤疏松，给土壤水分和空气以快速进出的通道。黏重的土壤施入污泥堆肥后，可有利于团粒的形成及提高团粒的水稳性。 改善土壤的生物学性质。污泥可增加土壤根际微生物的群落，从而增加其生物活性，有利于养分的释放。, （3）污泥的林地利用存在的问题 尽管污泥林地
5、利用比农田土壤优越的多，但同时存在着寄生虫卵污染。重金属残留富集和硝酸盐淋失等问题。 目前，污泥林地利用时应采取的措施有： 把污泥制成有机-无机复合肥料，适当添加钾肥补充污泥肥料中钾的不足，以提高肥效、降低运输成本、减少有害物的含量。 在经济政策上给予使用污泥复合肥的单位或个人优惠，如免费提供试用肥料样品，免费为施用污泥复合肥料的区域或地块作土壤营养状况分析等。,2、污泥的农业利用,污泥中含有大量有机质、氮、磷等植物营养成分，有机质质量分数达到20%40%，全氮质量分数达到2%8%，全磷（P2O5）质量分数达到1.5%5%，它是一种兼容堆肥与化肥之优点的特殊高效肥料。近年来，我国对污水污泥的农
6、业利用进行了不少的研究工作，其中包括污泥对农作物的增产效果和对土壤作物与人体健康的影响。随着研究的逐步深入，污泥的农业利用也日渐广泛。,脱水污泥经过堆肥处理后，可实现减量化、稳定化、无害化的要求。,污泥堆肥产品生产有机-无机复合肥的工艺流程：,污泥堆肥产品,干化,烘干,粉碎,混合,造粒,干燥,干计量包装,无机肥料、添加料,水分,（1）干化、烘干和粉碎 堆肥的腐熟产品为减少成本先经自然干化后被送入烘干粉碎设备中进行烘干粉碎，在粉碎过程中无机肥和一些添加剂被适当的加入，也可以适当加入粉煤灰用来增加微量元素。为确保污泥中的有机物质不被高温损坏，烘干温度需加以控制，因此烘干温度在6080时较适合。 （
7、2）混合 粉碎后的物料进入混合设备，通过设备中进水管道的喷液装置，控制物料保持合适的含水率，各种物料在混合设备中被充分混合均匀。,（3）造粒 充分混合后的物料，含有植物所需的各种有机物和微量元素，通过布料系统均匀的进入造粒装置，在机械力的作用下制成颗粒状的有机-无机复合肥。 （4）干燥 经过造粒设备制粒后的有机-无机复合肥，还含有过量的水分，抗压强度较低，不宜运输、存储，必须经过干燥处理。这时干燥温度也不能太高，不能超过热敏性物质的分解温度，以避免复合肥的养分损失。 （5）计量包装 有机-无机复合肥具有较强的吸潮性，干燥完毕计量后，一般用密封性较好的编织袋包装入库。,4、污泥在矿山废弃地复垦上
8、的利用,矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的不经一定处理便无法使用的土地。 包括：由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的废石堆砌地；矿体采完选出精矿以后留下的采空区和塌陷区形成的采矿坑废弃地等等。,3、污泥用作草皮基质,城市污泥在矿山废气地复垦上的应用： （1）改良矿山废弃地的理化性质和防治水土流失 由于城市污泥具有透水性、抗蚀性、抗冲性，施用城市污泥有机肥能迅速提高矿山废弃地的有机质含量和改变其结构性能，从而达到防治水土流失目的。 （2）有利迅速有效恢复植被 施用城市污泥有机肥既能迅速供肥，又能持久供肥，从而有利于植被恢复。 （3）有利于提高矿山废弃地中微生物的活动性 施用城市污泥，
9、一方面是输入了大量的有机质和矿质养料，有利于促进土壤中原有生物的活动和繁殖；另一方面又因为其本身主要是微生物群体组成的活性污泥（1g污泥含有细菌高达数万亿个），从而直接大大提高了土壤中的微生物数量。,三、城市污泥的建筑利用,1、污泥制砖,制砖的两种工艺方式,污泥焚烧灰制砖,干化污泥直接制砖,（1）污泥焚烧灰制砖 将污泥焚烧后搜集的灰与黏土混合制砖，其中污泥灰的掺量可高达50%，砖的综合性能好，但没有利用污泥的热值。污泥焚烧灰制砖的工艺流程图如图：,生活污泥,浓缩,脱水,干燥,焚烧,筛选,黏土,磨细,混合,污泥焚烧灰制砖工艺流程图,（2）干化污泥制砖 干化污泥直接制砖的缺点是污泥中有机物质在高温
10、下燃烧导致砖的表面不平整、掺量低和抗压强度低等。但利用了污泥的热值，且价格低。干化污泥制砖的工艺流程图如下所示：,压力成型,烧结,污泥砖,生活污泥,浓缩,脱水,干燥,磨细,筛选,黏土,磨细,混合,干化污泥制砖流程图,压力形成,烧结,污泥砖,城市污泥制砖的优点：,处置污泥量大,部分替代外加煤,降低污泥处置成本,污泥焚烧灰和干污泥制砖对比,2、污泥生产水泥,污泥中主要化学成分SiO2、Fe2O3和Al2O3，这和水泥原料中硅质原料相同。在水泥生产过程中，污泥不仅有可能部分替代黏土用于配料，而且还起到提供热值作用。,水泥窑头窑尾污泥双掺组合生产工艺流程图：,污泥干化,干化污泥,生料均化,水泥储备,水
11、泥配料站,水泥回转,熟料,水泥原材料,湿污泥,混合材石膏,湿污泥,水泥成品,计量,计量,4、污泥制生化纤维板,3、污泥制备熔融材料和熔融微晶玻璃,5、污泥生产陶粒,脱水污泥,干燥,均化,部分燃烧,除尘,排气燃烧,粉碎、混炼,辅料、外加剂,排气处理设别,造粒,轻质陶粒,冷却,烧结,防尘,污泥陶粒生产工艺流程图,1、污泥干化焚烧,四、城市污泥的燃料化技术,烟气（850950）,砂床,辅助燃烧器,炉膛,拨散器,空气布风管和风帽,砂,二次风,污泥,绝热炉墙,间接水平转碟式干化机,流化床炉,2、污泥制氢,污泥中含有大量有机质，可以作为获取氢能的来源。污泥制氢除了生物化学方法、热化学方法，还有高温气话制氢
12、、超临界水气话制氢等技术。,3、污泥低温热解,污泥低温热解污泥热解是利用污泥中有机物的热不稳定性，在300500、无氧或缺氧条件下对其热解干馏，使有机物产生热裂解，经冷凝后产生利用价值较高的燃气、燃油及固体半焦，产品具有已储存、易运输及使用方便等优点。污泥低温热解产生的衍生油黏度高、气味差，但发热量可达到29-42.1MJ/kg，而现在使用的三大能源，及石油、天然气、原煤的发热量分别为41.87MJ/kg、38.97MJ/kg、20.93MJ/kg。可见，污泥低温热解油具有较高的能源价值。,4、污泥改质燃料化新技术,在污泥燃料化技术研究过程中，为了提高污泥的品质，进行综合利用，人们尝试通过特殊
13、手段改变污泥的特性，降低其含水率、提高其热值。,（1）污泥水热处理 将污泥和温度为150300、压力为1.53.0Mpa的饱和蒸汽加入到密闭的容器中进行反应，并进行搅拌，改善污泥的脱水和干燥性能，同时完成污泥的杀菌消毒和除臭过程。经水热处理的污泥可通过机械方式很轻易脱水50%60%，半干污泥可以作燃料。在水热处理过程中产生的分离液含有丰富的营养物质，可以作为肥料用于农业生产。,（2）污泥油炸处理,5、干化焚烧技术与发电相结合,干化的污泥可以直接燃烧发电，也可以按照一定的掺烧比例燃烧发电，组成如图所示的系统。把污泥的干化焚烧和发电结合，具有系统合理配置和能源有效利用的双重优势。,五、城市污泥填料
14、技术,污泥填料生产工艺流程图,烧成,粉碎,筛分,成品,添加剂,骨料,骨料,粉碎,粉碎,粉碎,混合,成形,风干,（1）成型 根据原料不同，需要采用不同的预处理和成型工艺，成型工艺包括干法、半干法、塑性法和泥浆法。成型工艺采用干法，即首先原料（除污水处理厂污泥外)均经过玻璃研钵手工磨细，取80目标准筛的过筛物；然后将原料充分拌合均匀；最后通过手工挤压成粒径为15mm左右的湿料球。 （2）风干 让湿料球自然风干，控制料球含水率在15%20%，并保证在1.52.0m高度处让料球自由落下而不破碎。,（3）烧制过程 采用实验高温电路进行实验性燃烧。整个烧制过程经过预热、焙烧和冷却3个阶段。预热和烧制过程历时约115min，冷却过程历时与温度有关。料球在9501080时发生软化和液相化且具有适当黏度，与此同时，内部产生气体使其膨胀；然后填料进入冷却阶段，原粒表面液相冷却成一层薄外壳，内部呈现多孔结构。 （4）粉碎 将冷却至室温的填料半成品破碎成粒径为510mm的小颗粒。 （5）筛分,谢 谢!,