污泥生態(tài)轉(zhuǎn)化床及利用生物方式將污泥轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥凈化處理技術(shù)，具體涉及由污泥生態(tài)轉(zhuǎn)化床將污泥消化分解并吸收轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污泥是由水和污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)。污泥中含有很高的有機(jī)質(zhì)、大量的氮磷鉀等速效養(yǎng)分，同時含還有許多植物所必需的微量元素，因此污泥是有用的養(yǎng)分資源，是很好的土壤改良劑和肥料。污泥土地利用包括農(nóng)田、林地、草地及污染土壤的修復(fù)與重建。同時污泥中的重金屬和病原菌是限制污泥循環(huán)利用的主要障礙。在采用非農(nóng)業(yè)類的土地利用時也需要考慮對生態(tài)環(huán)境和人類健康的污染風(fēng)險，防治污泥中的有害成分如重金屬重新進(jìn)入生態(tài)環(huán)境。
[0003]污泥處理指的是污泥進(jìn)行濃縮、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過程。目前國內(nèi)外常用的成熟的污泥穩(wěn)定工藝有:厭氧消化、好氧消化、熱處理、加熱干化和加堿穩(wěn)定，常用的污泥處置是土地利用、焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、建筑材料等。目前國內(nèi)外常用污泥處理方法主要有以下三種:
[0004](一 )污泥焚燒
[0005]經(jīng)焚燒處理后，污泥體積可以減少85 %?95 %，質(zhì)量減少70 %?80 %。高溫焚燒還可以消滅污泥中的有害病菌和有害物質(zhì)。污泥焚燒主要可分為兩大類:一類是將脫水污泥直接用焚燒爐焚燒；另一類是將脫水污泥先干化再焚燒。污泥焚燒要求污泥有較高的熱值，因此污泥一般不進(jìn)行消化處理。一般當(dāng)污泥不符合衛(wèi)生要求，有毒物質(zhì)含量高，不能作為農(nóng)副業(yè)利用時，或污泥自身的燃燒熱值高，可以自燃并可利用燃燒熱量發(fā)電時，可考慮采用污泥焚燒。焚燒所需熱量，主要靠污泥含有的有機(jī)物燃燒所產(chǎn)生的熱能。焚燒最大優(yōu)點是可以迅速和較大程度地使污泥減容，并且在惡劣的天氣條件下不需存儲設(shè)備，能夠滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。污泥的焚燒處置不僅是一種有效降低污泥體積的方法，設(shè)計良好的焚燒爐不但能夠自動運行，還能夠提供多余的能量和電力，因此幾乎所有的發(fā)達(dá)國家均期望通過焚燒處置污泥來解決日益增長的污泥量和以前通過填理處置的部分污泥。北京市目前的污泥焚燒能力僅有北京水泥廠每天500噸的能力(18萬噸/年)。而北京地區(qū)污泥量目前約80萬噸每年，有70%以上的污泥沒有出路。
[0006](二)污泥的農(nóng)田利用
[0007]污泥的農(nóng)田利用很早就得到應(yīng)用。這種利用和處置方式致使污泥最終剩余物問題得到真正解決，因為其中有機(jī)物重新進(jìn)入自然環(huán)境。污泥中含有豐富的各種微量元素，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長。同時污泥中也含有大量病原菌、寄生蟲(卵)、以及鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性核素等難降解的有毒有害物。一般來說，污泥要作土地處置必須經(jīng)無毒無害化處理，否則，污泥中的有毒有害物質(zhì)會導(dǎo)致土壤或水體的二次污染。因此各國對土地利用的污泥標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)格。污泥農(nóng)用必須做到以下幾點:首先，嚴(yán)格控制污水廠污泥的有毒有害物質(zhì)及病原微生物，使其達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)；其次，應(yīng)特別注意污泥中重金屬的含量，根據(jù)其土壤背景值等情況，嚴(yán)格按照計算得到的污泥施用量進(jìn)行施用；再次，一般來說農(nóng)田使用污泥數(shù)量都有一定限度，當(dāng)達(dá)到這一限度時，污泥的農(nóng)用就應(yīng)停止一段時間再繼續(xù)進(jìn)行；最后，農(nóng)田利用應(yīng)在安全施用量之下控制使用，同時整個利用區(qū)需要建立嚴(yán)密的使用、管理、監(jiān)測和監(jiān)控體系，還必須時刻關(guān)注區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化，并根據(jù)發(fā)生的變化做出相應(yīng)的調(diào)整，以保持污泥農(nóng)用的安全性，保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此污泥農(nóng)田利用存在著很大的管理問題。
[0008](三)污泥的衛(wèi)生填埋
[0009]污泥的衛(wèi)生填埋始于60年代，是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場地防護(hù)處理，需要有嚴(yán)格的管理制度的和科學(xué)的工程操作方法。目前已經(jīng)是一項比較成熟的污泥處置技術(shù)?；痉绞绞浅鞘形勰嘟?jīng)過簡單的滅菌處理，直接傾倒于低地或谷地制造人工平原。它對前期的污泥處理技術(shù)要求較低，一般進(jìn)行消化減容即可。如不進(jìn)行消化處理，也可讓其自然干化。因此它需要大面積的場地和大量的運輸費用，且地基需作防滲處理以免污染地下水，故近年來污泥填埋處置所占比例越來越小。美國環(huán)保局統(tǒng)計，今后幾十年內(nèi)美國，6500個填埋場將有5000個被關(guān)閉。這意味著填埋并不能最終避免環(huán)境污染，而只是延緩了產(chǎn)生時間。
[0010]當(dāng)前污泥處理存在的問題:
[0011]1.濃縮脫離之后含水率為80%的污泥本身來講不具備發(fā)電的能力，干化后的污泥可以直接進(jìn)行焚燒，由于污泥有機(jī)物含量較低，焚燒過程中產(chǎn)生的能量不足以維持污泥干化和焚燒過程中的能力消耗，污泥干化焚燒處理技術(shù)僅能實現(xiàn)能量基本平衡，也就是干化后的污泥所產(chǎn)生的熱量勉強(qiáng)可以完成自身的燃燒，能量輸出極少。一般將污泥濃縮后厭氧消化再脫水，同時產(chǎn)出沼氣，是國際上應(yīng)用較多的技術(shù)。目前在北京有高碑店污水處理廠和小紅門污水處理廠使用此種技術(shù)，高碑店污水處理廠用污泥發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣并網(wǎng)發(fā)電，小紅門污水處理廠則用鼓風(fēng)機(jī)消化發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，減少生產(chǎn)用電。污泥產(chǎn)生沼氣的同時，其中的有機(jī)成分也會相應(yīng)減少，熱值也相應(yīng)減少，對于后續(xù)處理來說，堆肥影響不大，但可能在一定程度上對焚燒處理有所影響。
[0012]2.污泥土地利用在美國、加拿大等北美洲的發(fā)達(dá)國家以及挪威、波蘭等歐洲中等發(fā)達(dá)國家、發(fā)展中國家均有較大規(guī)模的使用。國內(nèi)早在“七五”期間就開始了污泥農(nóng)業(yè)利用的嘗試，天津、上海、北京、大連、秦皇島、深圳等城市都進(jìn)行了污泥堆肥、干化造粒和復(fù)合肥的研究和實踐，但規(guī)模小，農(nóng)業(yè)利用仍處于起步階段。重金屬是限制污泥農(nóng)用的重要因素，污泥中的重金屬如果在土壤中累積到一定水平，進(jìn)入食物鏈后會危害人體健康、污染地下水和影響生態(tài)安全。污泥作為一種物質(zhì)，本身含有營養(yǎng)元素和營養(yǎng)物質(zhì)，在能夠利用的情況下，可以優(yōu)先利用，但是它的安全處置是首要任務(wù)。
[0013]3.污泥填埋需要占用大量土地、影響填埋場作業(yè)且不能根治污染，土地填埋也受到嚴(yán)格的限制。歐盟規(guī)定填埋必須和焚燒相結(jié)合，僅焚燒灰可填埋。污泥處理的優(yōu)先順序是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化處理后作為資源回用已成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，具體方法包括堆肥、堿性穩(wěn)定化、熱干化、焚燒等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有污泥處理技術(shù)能耗高、物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化不徹底的不足，將污泥通過生態(tài)自然的措施轉(zhuǎn)化為高能量和高附加值的生態(tài)材料的技術(shù)，實現(xiàn)“資源回收、能源轉(zhuǎn)化、環(huán)境友好、生態(tài)自然”的良性循環(huán)。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0016]—種污泥生態(tài)轉(zhuǎn)化床，包括池體107、種植層102、承托層103、轉(zhuǎn)化介質(zhì)層104、防滲層106、配泥系統(tǒng)、排空花管202和轉(zhuǎn)化床植物101 ；
[0017]防滲層106鋪設(shè)在池體107底面和側(cè)壁表面；
[0018]池體107內(nèi)由下至上依次鋪設(shè)轉(zhuǎn)化介質(zhì)層104、承托層103和種植層102 ；
[0019]轉(zhuǎn)化介質(zhì)層104包括白云母和輔助介質(zhì)，其中，白云母占總重量的10%?15%，輔助介質(zhì)為生物陶粒、沸石、石灰石、礫石、火山巖中的一種或多種；
[0020]配泥系統(tǒng)包括布泥花管304，該布泥花管鋪設(shè)在轉(zhuǎn)化介質(zhì)層104 ；
[0021]承托層103由碎石組成；
[0022]種植層102由粗砂和種植土組成；轉(zhuǎn)化床植物101種植在種植層102 ；
[0023]排空花管202鋪設(shè)在池體107底部。
[0024]如上所述的污泥生態(tài)轉(zhuǎn)化床，優(yōu)選地，所述防滲層106為高密度聚乙烯防滲膜或防水毯，在防滲層106與轉(zhuǎn)化介質(zhì)層104之間設(shè)置厚度為30mm?50mm的粉砂保護(hù)層105。
[0025]如上所述的