第29卷第1期2010年 2月四 川 环 境S I CHUAN ENV I RONM ENTVol 29,No 1February 2010试验研究收稿日期:2009-07-25作者简介:张丹丹(1983-),女,河南焦作人,同济大学环境工程专业2006级在读硕士研究生,主要从事污水处理与资源化研究。

湿式氧化法在法国污泥处理处置中的初步应用张丹丹,李咏梅(同济大学环境科学与工程学院,上海 200092)摘要:文章简述了法国污泥处理处置的概况,介绍了湿式氧化法在法国污泥处置的初步应用,包括污泥处理的工艺流程、处理结果及湿式氧化技术的优缺点。

指出我国应多途径探索经济高效的污泥处置技术,促进污泥资源化发展。

关 键 词:湿式氧化;城市污泥;处理处置;资源化中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1001-3644(2010)01-0009-03P re li m i n ary Application ofW et A ir Oxidation i n Sl u dge Treat m ent and D isposal in FranceZ HANG Dan -dan ,LI Y ong -m e i(C olle ge of Environmen t al Science&Engineering ,T ongji University,Shanghai 200092,China )Abstract :In the arti c le a sho rt overv ie w about se w age sl udge treatm ent and disposal w as g i ven .It i ntroduced t he preli m i nary app licati on of w et a ir ox idation i n sludge treat m ent in F rance ,i nclud i ng the pro cess o f sl udge trea t m ent ,pro cessi ng results ,adv antages and disadvantages of this techno l ogy .It po i n ted out thatm ore econom i ca l and e fficient techno l og ies o f sl udge treat m ent should be exp l o red ,t o pro m ote the deve lop m ent o f sl udge rec l am ati on i n Chi na .K eyw ords :W e t a ir ox i dation ;m un i c i pal se w ag e sl udge ;treat m ent and disposa;l rec l a m a ti on .1 法国污泥处理处置的概况1 1 污泥产量的变化近年来,随着水质排放标准的日益严格,以及污水管网的服务人口不断增加,法国的污泥产量不断增长[1]。

从1992年至2000年,法国的污泥产量增加了50%。

至2005年,法国的干污泥产量为110万吨。

目前在法国,大约有12000个污水处理厂,其中干污泥的平均产量约为15Kg /人 年[2]。

1 2 常用的处置方法在法国,污泥作为固体废弃物,其总量的增加给环境带来了很大压力,而且陆续制定的相关法规也加重了污泥的处理处置难度。

常用的污泥的处理处置方法主要有四种:农用,焚烧,填埋,投海。

当欧盟禁止污泥投海的处置法规生效后(1998年12月31日),其他处置方法所占份额有所增长。

90年代初,填埋是一种最经济的处置方法,法国约50%的污泥量被填埋,只有约27%的污泥量被农用[3]。

然而随着欧盟于1999年公布的固体废弃物土地填埋法令以及法国2002年7月1日实施的75-633法令(当污泥不可再回收利用或当地污泥农用受到限制时,污泥才可填埋)后,相关的填埋限制降低了填埋的经济性,填埋的污泥量减少,而农用作为较便宜的处置方法,农用的污泥量不断增加。

目前在法国,约有60%的污泥量被农用[4]。

当污泥中重金属或其他有毒物质含量高而不适用于农用时,常采用污泥焚烧。

在法国,15%到20%的污泥量被焚烧[4]。

如表1给出了法国莱茵-默兹区工业废水处理厂污泥采用焚烧、填埋和农用处置的平均成本。

填埋、农用、焚烧,这些传统的污泥处置方式在实际应用中发挥了一定的作用,但随着环境标准的日益严格化,其弊端就明显暴露出来了(例如表1 法国莱茵-默兹区工业废水处理厂污泥采用焚烧、填埋和农用处置的平均成本(2005)T ab 1 A verage costs of sludg e treat m ent fro m i ndustria lw aste w ater trea t m ent plants of D istrict R h i n-M euse(2005)(欧元/吨)污泥处理处置方式成 本焚烧150填埋250农用70来源:B IPE填埋易污染地下水和散逸臭味,农用易造成有害物质积累影响人类健康,焚烧易造成烟气污染等。

[5])因此,一些新的污泥处理处置技术正在研究发展中,而湿式氧化法作为一种污泥减量化、无害化和资源化的新技术开始广泛为人们所关注。

2 湿式氧化法初步应用于法国城市污泥处理2 1 湿式氧化法的介绍湿式氧化法于上世纪50年代发展起来,50年来被广泛地应用于高浓度难降解有机废水的处理。

这种方法是将待处理的污水置于密闭的容器中,在高温(125 ~320 )和高压(0 5~10MPa)条件下,用空气或过氧化氢或纯度较高的氧作为氧化剂,按照湿式燃烧原理将污水中有机物降解的处理方法。

其中用空气做氧化剂的技术又叫做湿式空气氧化法(W et a ir ox i d ation,简称WAO)[6,7]。

城市污水厂的污泥是一种有机物含量很高的流变体,从物质结构方面与高浓度有机废水十分相似。

通过湿式氧化过程,污泥中大部分有机物可被分解掉,同时污泥颗粒内和颗粒间结合水被脱除,达到污泥稳定和减容的目的[8]。

2 2 湿式氧化法在法国的发展应用湿式氧化法作为一项新的污泥处理工艺,于上世纪90年代在法国发展起来。

法国图卢兹G i n estous城市污水处理厂(服务人口为50000人)于1996年开始研究湿式氧化法工艺在污泥处理中的应用,并于2001年开始在本厂的污泥处理单元进行试验,试验成功后,这项技术开始在欧洲其他城市发展起来,不同规模的污水处理厂相继采用湿式氧化法工艺处理污泥,例如米兰污水处理厂(服务人口为160000人),布鲁塞尔污水处理厂(服务人口为1100000人)等。

2003年,经过近10年多方面的研究商讨,法国香槟地区埃佩尔奈市镇社团组织(la Co mm unau t de Co mm unes Epernay Pays de Cha m-pagne)开始重建Eper nay-M ar deu il污水处理厂,并于2005年开始运行(服务人口为80000人),成为法国第一家正式将湿式氧化法应用于污泥处理的城市污水处理厂。

2004年,法国规模最大的污水处理厂Sei n e-Aval d Ach res(服务人口为6000000人)拟采用湿式氧化法处理污泥,目前处于试验阶段。

2005年,法国A ix-en-Provence城市污水处理厂(服务人口为150000人)污泥处理单元采用湿式氧化法,目前水厂正在建设中。

2009年3月,法国诺曼底大区的Rennes污水处理厂(服务人口为360000人),再对多个处理工艺进行试验比较后,决定采用湿式氧化法处理污泥,目前污水厂正在重建中。

2 3 湿式氧化法在法国的应用案例图卢兹G i n estous污水厂,Epernay-M ardeuil污水厂,A i x-en-Provence污水厂及Rennes污水厂均采用同样的湿式氧化法工艺(A thos工艺)处理污泥,由于Epernay-M ardeuil污水厂已经正式运行该工艺,因此将作为本文重点研究的应用案例。

2 3 1 污泥处理工艺Eper nay-M ar deu il污水处理厂污泥处理能力为4m3/h,所应用的A thos工艺,属于传统的非催化湿式氧化工艺。

该工艺在污泥处理领域的创新之处在于:在湿式氧化流程后联合传统的生化处理。

它采用更加温和的反应条件,以纯氧或空气作为氧化剂来处理城市污水厂剩余污泥。

经过约1h的湿式氧化反应,污泥原料被分解为三个部分:固体残渣,易于生化降解的废水和主要成份为CO2及N2的尾气[7,9],见图1。

图1 A thos工艺原理简图F i g 1 Pr i nc i ple of A t hos T echno l ogy这个反应过程在于对污泥进行加热,在中等温度、高压及氧气作为氧化剂的条件下,相当于在一个巨大的高压锅里反应,污泥中的有机物被氧化分10 四川环境29卷解,剩下水和无机颗粒,经过降压和冷却后,水和无机颗粒于沉淀池内分离。

2 3 2 污泥处理流程在Epernay -M ardeuil 污水厂内,经过水处理单元后产生的剩余污泥,立即经过离心机进行浓缩,然后在一个污泥消化池内进行消化,生成生物气体并再利用产生池内必要的热量。

随后污泥被直接送往A thos 完全混合反应器内,如图2所示,在250 、5M Pa 的条件下不断通入纯氧,通过加热燃烧进行氧化反应。

固体残渣经过沉淀池与水分离,并经过压滤机脱水,最后成为饼状的 科技沙粒 (Tec hnosable)。

处理后的废水被送往该厂的水处理单元进行生化处理。

另外,此工艺还配备有热量回收装置,在热量交换器内,加热污泥并冷却出水,A thos 反应器内消耗的热量被重复回收利用,并继续维持反应器内所需的温度和压强。

图2 A thos 工艺流程图F i g 2 P rocess of A t hos T echno l ogy2 3 3 污泥处理结果Epernay -M ardeuil 污水厂内,剩余污泥经过A thos 工艺处理过后,分解为三个部分:废水、尾气和固体残渣。

经过对进口污泥、处理后废水及固体残渣的一些指标的测定后,得出:废水中的COD 去除率达80%以上,固体残渣中的总有机碳含量少于5%且悬浮固体含量减少75%以上。

对固体残渣做重金属(总铜、总铅、总镉、总镍、总铬)浸出浓度的测试,结果表明重金属固化程度非常高。

固体残渣经过脱水形成 科技沙粒 ,1000Kg 、浓度4g /L 的进口污泥最终压滤成为10Kg 的 科技沙粒 ,表2[13]给出了这种沙粒化学成分的测试结果。