Kompleksowa analiza usuwania osadu w oczyszczaniu ścieków

I. Definicja i generowanie osadu

1. Definicja
   Osad odnosi się do pół-stałych lub stałych pozostałości wytwarzanych podczas oczyszczania ścieków. Składa się z resztek organicznych, biomasy bakteryjnej, cząstek nieorganicznych, koloidów i innych substancji, charakteryzujących się wysoką zawartością wilgoci (początkowa ≥99%), wysokiej zawartości organicznej i biodegradowalności. Według Prawo zapobiegania i kontroli zanieczyszczenia wody , Szlam jest klasyfikowany jako produkt uboczny oczyszczania ścieków, z wyłączeniem badań przesiewowych, szumowiny i żwiru.

2. Źródła

   • Etapy leczenia :

• Obróbka wstępna (np. Ekrany, komory z żniczkami) wytwarza pokazy i piasek.
• Leczenie podstawowe (Pierwotne zbiorniki sedymentacyjne) generuje szlam pierwotny.
• Leczenie wtórne (reaktory biologiczne, wtórne wyjaśniacze) daje osad aktywowany.
• Leczenie trzeciorzędowe (Koagulacja chemiczna, filtracja) wytwarza osad chemiczny.
  • Rodzaje ścieków : Obejmuje osad miejski, przemysłowy i wodny.
  • Dawać : 5–10 ton szlamu na 10 000 ton ścieków (przy 80% wilgotności), w zależności od wpływowych procesów jakości i przetwarzania.

3. Skład i ryzyko
   Szlam zawiera patogeny, metale ciężkie (np. Ołów, kadm), trwałe zanieczyszczenia organiczne i inne zanieczyszczenia. Niewłaściwe obsługa może prowadzić do wtórnego zanieczyszczenia (eutrofizacja, wymywanie metali ciężkich).

Ii. Kluczowe metody i procesy usuwania osadu

Podstawowe cele są redukcja objętości, stabilizacja, nieszkodliwość i odzyskiwanie zasobów . Kluczowe etapy obejmują pogrubienie, odwadnianie, stabilizacja, suszenie i ostateczne usuwanie .

1. Zagęszczający
   • Zamiar : Usuń wodę śródmiąższową, aby zmniejszyć objętość (zawartość wilgoci z 99% do 94–97%).
   • Technologie :

     Metoda	Zalety	Ograniczenia
     Gracz grawitacyjny	Niska energia, prosta operacja	Duży ślad, uwalnianie fosforu
     Flotacja	Nadaje się do rozcieńczonego osadu	Wysokie zużycie energii
     Odśrodkowy	Wysoka wydajność, kompaktowa	Wysokie koszty kapitału i konserwacji

2. Odwadnianie
   • Zamiar : Zmniejsz zawartość wilgoci do 65–80% w celu łatwiejszego transportu.
   • Technologie :

• Metody mechaniczne : Prasy filtra pasa (dla osadu aktywowanego), naciski filtra płyt i ramki (wilgoć ≤60%), wirowania (ciągła obsługa).
• Naturalne suszenie : Zależne od klimatu, niski koszt małych roślin.
  • Studium przypadku : Projekt szlamu Shanghai Bailonggang wykorzystuje prasy filtracyjne pod wysokim ciśnieniem, leczącego 1500 ton dziennie; Oddechowany osad jest składany składowy lub spalany.

3. Stabilizacja
   • Zamiar : Degraduj organiczne, zmniejsz zapachy i patogeny.
   • Metody :

• Trawienie beztlenowe : Produkuje biogaz (50–70% metanu), ale wymaga systemów szczelnych.
• Kompostowanie aerobowe : Przekształca osad w humus dla rolnictwa.
• Stabilizacja wapna : Szybka inaktywacja patogenu, ale zwiększa ciężar osadu.

4. Wysuszenie
   • Zamiar : Osiągnij 10–40% zawartości wilgoci do odzyskiwania zasobów.
   • Technologie :

     Metoda	Zalety	Ograniczenia
     Suszenie termiczne	Duża redukcja objętości (90%)	Emisje o wysokiej energii, zapachu
     Suszenie słoneczne	Niski węgiel, niski koszt	Zależne od klimatu, powolne
     Mikrofalowy	Szybkie i jednolite suszenie	Wysokie koszty sprzętu

5. Ostateczna dyspozycja
   • Składowanie składowiska : Profesjonaliścite, ale wymaga ścisłych standardów (wilgoć ≤60%, organiczne ≤5%) i ryzyko wytwarzanie odcieków.
   • Spopielanie : Całkowite zmniejszenie objętości (10% pozostałości popiołu), ale wymaga leczenia wydechowego.
   • Zastosowanie lądowe : Composted Sludge w celu poprawy gleby, z zastrzeżeniem limitów metali ciężkich.
   • Ponowne użycie materiału : Cegły osadowe (np. Projekt Guangdong Heyuan produkuje 36 000 cegieł/rok)

Iii. Porównanie technologii

Iv. Aplikacje w świecie rzeczywistym

1. Centrum usuwania szlamu Jinjiang (Chiny) :
   • Wykorzystuje „suszenie ciepła turbiny z odpadami na odpady parowe”, przetwarzające 180 000 ton rocznie i produkując 36 000 cegieł dziennie.
2. Projekt Shanghai Bailonggang :
   • Największy zakład szlamu w Azji; Odwodnianie pod wysokim ciśnieniem do 40% wilgoci, z szlamem stosowanym do składowiska/spalania.
3. Projekt zgazowania Chongqing :
   • Wykorzystuje zgazowanie złoża fluidalnego, aby przekształcić 100 ton/dzień osadu w parę i energię elektryczną.

V. Emerging Technologies

1. Piroliza/karbonizacja : Przekształca osad na biochar w celu naprawy gleby lub paliwa (energooszczędny).
2. Leczenie ultradźwiękowe : Zwiększa odwadnianie poprzez kawitację (często w połączeniu z innymi metodami).
3. Technologia plazmowa : Rozkład w wysokiej temperaturze (zerowe zanieczyszczenie wtórne; stosowane w Szwecji/Japonii).
4. Systemy bioelektrochemiczne : Degradacja drobnoustrojów z wytwarzaniem energii elektrycznej (skala laboratoryjna).

Vi. Wyzwania i zalecenia

• Bariery techniczne : Wysokie użycie chemiczne (np. Poliakryloamid), energooszczędne suszenie.
• Potrzeby polityczne : Wzmocnij standardy recyklingu osadu (np. Wytyczne techniczne dotyczące leczenia szlamu ) i promować ponowne wykorzystanie popiołu w budownictwie.
• Optymalizacja kosztów : Zachęcaj do przetwarzania z roślinami mocy/cementu w celu zmniejszenia kosztów.