制糖廢水處理站污泥的處理處置及工藝選擇

施曉明

（南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

制糖廢水處理站污泥的處理處置及工藝選擇

施曉明

（南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

文章概述當前國內外污泥處理處置技術研究現(xiàn)狀，借鑒城市污水處理廠污泥資源化利用方法與途徑，根據(jù)污泥處理技術的處理處置效果、適用性、經(jīng)濟性、環(huán)境影響等方面對污泥處理處置技術和工藝流程進行了比較，初步提出了制糖廢水處理站對污泥的資源化研究，開發(fā)出低能耗、低成本、高效率的能夠廣泛應用的資源化工藝。

制糖廢水處理站；污泥；處理處置；資源化

（一）引言

甘蔗制糖行業(yè)對整個國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會穩(wěn)定有著不可缺少的推動作用，廣西是全國最大的甘蔗糖主產區(qū)，產糖量連續(xù)多年居全國首位。由于甘蔗制糖業(yè)廢水排放量大，化學需氧量（COD）濃度高，成分復雜，廢水處理具有相當難度，廢水若不經(jīng)處理直接排入水體，將會對水資源造成嚴重污染，破壞生態(tài)環(huán)境。近年來，為了達到國家工業(yè)污染源“一控雙達標”的要求，對于不能達標排放的企業(yè)，采取了“關、停、轉”的措施，其中受沖擊較大的是當?shù)氐闹铺瞧髽I(yè)。因此各個制糖企業(yè)越來越重視環(huán)境保護和污水綜合治理。

目前國內對制糖廢水的末端處理均趨向于活性污泥法降解。活性污泥法降解工藝的投資較低，操作條件簡單，然而處理中產生的大量剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物質（如寄生蟲卵、病原微生物、重金屬）及未穩(wěn)定化的有機物，如果不進行妥善處理與處置，將會對環(huán)境造成直接或潛在的污染。污泥處理裝置的投入和運行費用巨大，可占整個污水處理廠投資及運行費用的25%～65%。因此，污泥的處理與處置成為環(huán)境領域的一大難題。文章對常用污泥處理處置技術進行比較和評估，以便為甘蔗制糖行業(yè)對今后污泥處理處置工藝技術的選擇提供參考依據(jù)。

（二）污泥的處理技術

1.污泥濕式氧化法

濕式空氣氧化技術（WO法）是將污泥置于密閉反應器中，在高溫高壓條件下通入空氣或氧氣作氧化劑，按浸沒燃燒原理使污泥中有機物氧化分解，將有機物轉化為無機物的過程，該法主要適用于處理各種難降解的有機污泥。

2.臭氧氧化

臭氧氧化使污泥減量的機理是臭氧的強氧化性能通過各種作用破壞污泥中微生物的細胞壁，使細胞質進入到污泥中。對回流污泥使用臭氧氧化，能使回流中 BOD增加，加大了細胞的可生化性，使剩余污泥量減小。

3.蚯蚓處理污泥

波蘭的BnrskO和Zambrow利用蚯蚓有效地處理廢水篩余物和污泥，得到一種無氣味、類似腐殖質且含有高營養(yǎng)的蚯蚓肥料。經(jīng)過蚯蚓凈化處理，污泥中的Cu、Zn、Ni含量均有明顯降低，污泥經(jīng)處理后轉變?yōu)闊o臭、疏松、高效的有機顆粒肥料，但處理污泥后的蚯蚓體內有重金屬富集，因此不宜作為飼料以免進入人體食物鏈。

4.膜生物反應器

膜生物反應器是指將膜分離技術中的膜系統(tǒng)與污水生物處理工程中的生物反應器相互結合而成的新工藝。膜生物反應器中污泥的停留時間很長，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料價格問題限制了該方法的推廣應用。

5.污泥人工濕地處理技術

污泥人工濕地處理技術是一種新型污泥處理技術，它是集污泥濃縮、脫水、降解于一體，可以大量節(jié)減基建投資和運行費用。據(jù)報道，丹麥采用人工濕地蘆葦床系統(tǒng)進行污泥脫水與礦化處理，污泥由于脫水及礦化在床中減少率年平均為90%～96%。人工基質為微生物的生長提供穩(wěn)定的依附表面，為耐水耐污植物提供載體和營養(yǎng)物質，并通過一些物理和化學途徑降解污泥。耐水耐污植物除直接吸收利用污泥中的營養(yǎng)物質及吸附、富集一些有毒有害物質外，還有輸送氧氣到根區(qū)和維持水力傳輸?shù)淖饔谩Ｎ⑸锏拇x作用是污泥中有機污染物降解的主要機制。同時它們相互聯(lián)系，互為因果，形成一個系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 污泥濕地處理工藝立面圖

6.等離子體處理

該法是最近研究成功，它利用電弧等離子體技術產生高溫突躍處理脫水污泥，使污泥中的有機物發(fā)生物理化學變化，從中快速制得可燃氣體，其主要成分是CO，產物氣體可直接點火燃燒。

（三）污泥資源化

1.污泥農林利用

活性污泥含有大量的有機質和N、P、K、Mg、Ca、S、Fe等植物生長元素，是一種良好的肥料和土壤改良劑。田間實驗表明，污泥用于農田后能改良土壤的物理化學性質，增加土壤營養(yǎng)成分，提高土壤可耕作性；在綠化工程中施用無害化處理的活性污泥，綠化植物長勢好、綠期延長、觀賞性提高，既可遠離食物鏈，又可就近消化污泥，減少運輸費用，還能減少化學肥料的用量；制糖廢水污泥中不含有重金屬，是污泥能農林利用的主要因素。

2.污泥制作動物飼料

制糖廢水活性污泥本身含有有機物，如蛋白質、脂肪、纖維素、及少量吸收元素，都是動物所需的營養(yǎng)物質且不含有重金屬及其他有害物質。污泥中70%的粗蛋白質是以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸和纈氨酸為主、且各種氨基酸之間相對平衡，是一種很好飼料蛋白。

3.污泥的建材利用

污泥建材利用是污泥資源化方式的一種，其內容包含了利用污泥及其焚燒產物制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維等。污泥制磚有干化污泥直接制磚和污泥灰渣制磚兩種方法。用干化污泥直接制磚時，當污泥與黏土按質量比 1∶10時，污泥磚可達普通紅磚強度；利用污泥灰渣制磚時，由于灰渣與制磚黏土的化學成分比較接近，制磚時只需添加黏土與硅砂，比較適宜的配料質量比為灰渣∶黏土∶硅砂=100∶50∶(15-20)。由于焚燒溫度高達1200℃，污泥中病原體被徹底毀滅，燃燒過程中產生的有害廢氣（如二堊英）被徹底分解，又無殘留灰渣，徹底避免了對環(huán)境的污染，同時為建材生產廠提供了再生資源，降低建材產品的單位成本。

4.污泥的沼氣利用

目前，我國不但缺乏廢水處理站的建設資金更缺乏運行費用，廢水處理站的電費開支始終占據(jù)了很大部分，有的廢水處理站建成后因缺乏運行費用而停產，有的開工不足，而按我國目前的技術水平，利用沼氣解決廢水處理站的能源要求是可以做到的。污泥發(fā)酵產生的污泥氣可作燃料，消化池所產生的污泥氣能完全燃燒，保存運輸方便，是一種清潔燃料。污泥氣發(fā)熱量為20850-25020kJ/m3，1m3氣體約相當于1kg煤，污水廠用污泥氣發(fā)電可降低電耗和運行費用。污泥氣的主要成分是 CH4和 CO2，將污泥氣凈化，除去 CO2，即可得到CH4。

5.污泥制備碳源和生物活性炭

在生物處理系統(tǒng)內，初沉污泥是最具發(fā)展?jié)摿Φ目衫锰荚础Ｍㄟ^生物熱解、化學水解及生物水解等，可將其中的固態(tài)有機物轉化為易于生物利用的低分子溶解態(tài)有機物（即快速碳源），重新投加于污水處理系統(tǒng)，從而獲得較高的脫氮除磷效率。

日本以脫水污泥濾餅為原料，開發(fā)出了高性能活性炭。在500℃～600℃下碳化脫水，經(jīng)酸洗除雜質，再用堿活化。該法制得的活性炭其細孔的比表面積是市售品的1.8倍以上，吸附能力大大增強。

6.污泥的其他利用

污泥低溫熱解制油技術是在無氧微正壓條件下，加熱污泥至一定溫度（300～600℃），污泥中的脂類、蛋白質等有機物經(jīng)過蒸餾和熱分解作用轉化為油、反應水、非凝性氣體和污泥炭等4種可燃產物。

（四）甘蔗制糖行業(yè)污泥處理的技術

伶俐糖廠廢水處理站根據(jù)污泥量，污泥性質等作具體分析。結果表明，每天得到剩余污泥7t，且制糖廢水中不含重金屬及其他有毒有害物質，因此可考慮將現(xiàn)行的污泥簡單填埋處理方式改變成為綜合資源化利用的方式。即將部分剩余活性污泥通過化學水解和生物水解，將其中的固態(tài)有機物轉化為碳源，重新投加于活性污泥法處理系統(tǒng)，降低廢水處理站固定投加碳源的成本，其余的剩余污泥通過無害化處理后可送給與糖廠簽訂種植甘蔗協(xié)議的農戶作為高效有機復混肥和土壤改良劑，減少合作農戶的種植成本，增加農戶每畝種植甘蔗的收入，糖廠自身也可以通過污泥的利用大大減少了污泥填埋所需的各項支出和土地占用，既促進農業(yè)生產發(fā)展，又實現(xiàn)農業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

（五）結語

甘蔗制糖行業(yè)廢水處理站污泥處理與處置必須遵循“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”的處置原則，不能將污泥處理與處置僅限于“減量化、穩(wěn)定化、無害化”，因把“資源化”作為污泥處置的最終目標。只有進行綜合利用，才能有效地徹底解決污泥對環(huán)境污染。因此，應加強污泥資源化的開發(fā)利用研究，尋求新的應用途徑、加工技術，變廢為寶，從而取得良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

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2010-12-19

施曉明（1983－），女，廣西南寧人，南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠環(huán)保工程師。