资源化（精选12篇）
资源化 篇1
我国水资源人均亩均占有量少, 并且时空分布极不均匀。作为一个水资源短缺的国家, 实践证明, 通过水窖等各种工程手段进行的小规模的雨水蓄积, 将雨水资源化对解决我国缺水问题具有举足轻重的作用。
1 概念与内涵
所有形式的水资源 (包括河川径流、地下水等) , 从根本上来说都来自雨水, 因而雨水利用不仅仅是指雨水集流的家庭利用和雨养农业利用, 而且还包括人工增雨、水土保持、水源地涵养、城市防洪和生态环境的改善等水资源利用的各个方面。
2 利用状况
在同干旱气候长期的斗争中, 希腊人、阿拉伯人、以色列人积累了收集利用雨水的丰富经验[1]。在我国, 早在2700年前春秋时期, 黄土高原地区己有引洪漫地技术[2]。我国在20世纪50年代开始利用窖水点浇玉米、蔬菜等, 突破了原来只用窖水作为生活饮用水的传统。80年代后期, 2001年水利部颁发了《雨水集蓄利用工程技术规范》, 标志我国在雨水蓄积利用这项技术上取得了初步成熟[7]。
3 技术手段
3.1 汇集技术
雨水汇集是指利用天然或人工修筑的汇流面, 汇集雨水形成的地表径流以备高效利用。
屋顶庭院雨水汇集主要解决部分缺水地区人蓄饮水问题。路面集水则主要用于灌溉[4]。此外, 城市路面及建筑物也被作为集流面, 收集雨水用于城市环境及地下水补灌的研究也正在展开[1]。
3.2 蓄存技术
3.2.1 雨水蓄存
雨水蓄存是雨水集蓄利用系统的中间环节, 是指将汇流面汇集的雨水通过导流渠 (管) 引入蓄水设施贮存, 等到需水时再从蓄水设施取水的过程。我国北方干旱半干旱地区使用较多的蓄水设施有水窖、塘坝、涝池等。水窖建筑容易, 使用方便, 蓄存的水质基本不受污染, 渗漏蒸发少, 目前较多采用。另外, 蓄水池、瓷缸、水泥罐等也普遍使用。
3.2.2 水质保障
降落于地表的雨滴本身带有空气中的一些尘埃及大气污染物, 再加上一般地区集流面没有适当的卫生防护设施, 使得汇集于蓄水设施中的雨水水质较差。据对甘肃中部干旱半干旱地区6个县的水窖水质调查分析, 发现水质均达不到我国通用的 (GB5749-85) 生活饮用水卫生标准[5], 因而应加强这方面的工作。饮用水水质的主要保护措施有:降雨前清扫集流面, 设置沉沙池、滤网, 蓄水窖加盖, 定期清洗水窖等。在采取保护措施的同时, 应对蓄存的雨水净化。
3.3 利用技术
雨水汇集蓄存, 其目的是为了利用, 而充分高效、经济合理地利用雨水是保证整个雨水集蓄利用技术体系取得最大效益的关键一环。
3.3.1 人蓄饮用
利用庭院屋顶收集雨水解决干旱半干旱山区、淡水缺乏地区的人蓄饮水问题是提高这些地区人们生活质量的关键步骤。如浙江省余姚市由于地表河道蓄水量少, 地下水水质差且污染严重, 井水咸、涩、臭, 所以这里居民家家都建有雨水集流设施[3]。
3.3.2 农业灌溉
水是农业生产的命脉, 在干旱半干旱地区, 降雨量少且分布不均匀及降雨期与作物生长需水关键期错位, 作物产量长期低而不稳。从时空上调节雨水分配, 使水分供给与作物需水期相吻合, 这就是集雨农业的出发点。此外, 集雨农业中的补灌必须用节水灌溉方式 (微喷灌、滴灌、渗灌、点浇、穴灌等) 并与农业节水措施 (覆盖、松耕等) 相结合, 有条件的地方应使用设施农业。
3.3.3 补充地下水
通过雨水贮留渗透计划, 有效地补充涵养地下水, 复活泉水, 恢复河川基流, 改善生态环境。将城市建筑物及平原地区的雨水直接拦蓄入渗或通过一定的渗漏过滤装置, 回灌地下水, 可补充地下水量兼有防洪作用[7]。
4 示范工程
就目前雨水利用主要集中在我国干旱半干旱的广大农村地区, 查阅相关资料, 对目前所存在的典型的示范工程进行简单的介绍。
4.1 甘肃“121雨水集流工程”
针对1995年甘肃遇到特大干旱, 中共甘肃省委、省政府动员社会力量, 实施“121”雨水集流工程:即计划要在1995~1996两年间, 一次性重点解决25万户、120万人的饮水困难。实现每户砌100m2左右的水泥面集流场地, 挖2口水窖、发展1处庭院经济, 故名“121”。
4.2 宁夏“窑窖集雨补充灌溉技术”
根据宁夏南部山区降水特点, 利用集水场和储水窑窖所构成的雨水收集系统蓄存暴雨或地表径流, 将无效降雨变为灌溉水源, 再采用田间节水灌溉技术, 可以实现改变小环境、减缓旱情的目的。
4.3 内蒙古“112集雨节水灌溉工程”
根据内蒙古自治区党委和政府“充分利用地表水、合理利用地下水、拦蓄天上水”的精神, 1995年自治区水利厅确定准格尔旗和清水河县为集雨节水灌溉工程试验示范旗 (县) , 启动实施了“112集雨灌溉工程”, 即一户人家建一处能够集蓄40m3左右雨水的旱井或水窖, 采用坐水点种和微灌等先进节水技术, 发展2亩抗旱保收田。
4.4 其它工程
其它的地区也有许多雨水利用的工程, 包括在南方的一些水资源相对于来说比较丰富的地区, 如四川的“川北微水工程”、广西的“水柜扶贫工程”、贵州的“渴望工程”、云南的“滇润工程”等等。
参考文献
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资源化 篇2
雨水资源化利用概述
摘要：水是人类生存与发展必须的物质基础,针对我国水资源紧缺的现状,近几年来人们对雨水资源的开发利用产生了极大的兴趣并取得了良好的效果.本文在对雨水资源化利用的概念与内涵进行阐述的基础上,结合古今中外在雨水集蓄利用的状况,总结了在雨水资源化利用的`过程中的一些工程技术手段.最后,对我国目前的一些典型的示范工程进行了总结与简单的介绍.作 者：侯贤贵 罗慈兰 HOU Xiangui LUO Cilan 作者单位：广东省汕尾市水利水电规划设计院,广东汕尾,516600期 刊：科技传播 Journal：PUBLIC COMMUNICATION OF SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：,(12)分类号：X703关键词：雨水利用 工程技术 示范工程
雨洪资源化利用研究 篇3
关键词 雨洪资源化；必要性；利用模式
中图分类号：TV213.9 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）15-0-02
雨洪资源利用又称雨洪资源化，是指在保证区域防洪及生态安全的前提下，运用综合工程措施、生物技术和管理手段等，对雨水和洪水实施拦蓄、调度和分流，将雨水和洪水转化为可供人类利用的水资源[1]。洪水在对人类文明的成果造成危害的同时，也具有提供水土资源与生态环境资源的双重性质[2]。雨洪资源化利用是实现由洪水的预防与控制向洪水资源化管理与利用转变的重要途径和方法，是合理利用和开发水资源、解决水资源紧缺问题的现实选择[3]。基于我国暴雨洪水的现状和雨洪资源利用的必要性，总结雨洪资源利用的现状和模式方法，希望对今后雨洪资源利用工作具有借鉴和指导意义。
1 雨洪资源利用的必要性
我国是一个淡水资源总量丰富，但人均占有量低的国家，淡水资源总量为28 000亿m3，人均只有2 300 m3，且时空分布极其不均衡[4]。加之近年来，水资源污染浪费严重，水资源紧缺问题已经成为我国社会经济发展的主要制约因素和瓶颈。我国具有典型的温带大陆性气候特征，降水受季风的影响非常严重，降水的年际变化大，容易形成非涝即旱旱涝交替发生的局面。2009年，我国未发生流域性暴雨洪涝灾害，全国暴雨洪涝受灾面积低于常年，直接经济损失偏轻，但降水极端性强，局地和区域性暴雨洪涝灾害多发，次生灾害严重[5]。
2 雨洪资源利用的模式
2.1 城市雨洪资源利用
2005年，我国城市化水平达到43%，但建制市中严重缺水城市达到100多个[6]，在此情况下，城市雨洪资源利用显得尤为重要。对城市雨洪的合理利用，有助于解决城市水资源短缺问题，减少城市内涝灾害，同时，还有助于改善城市排水系统，改善生态环境，实现水资源的可持续利用[7]。
国外对于雨洪资源利用的研究较为成熟，20世纪70年代，为了解决城市的防洪和雨水利用问题，美国的芝加哥市兴建了庞大的地下隧道蓄水系统，还兴建了屋顶蓄水及地表回灌系统。1963年，日本开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池；20世纪80年代，泰国建造了大量的家庭式集雨缸，瑞典、巴西和印度等国家采用修建小型水池、塘坝等工程措施，拦蓄雨水进行灌溉[8]。
我国城市在利用雨洪资源领域开展了一些有益尝试，北京、上海等发达城市已开展了较深入的研究[8]，深圳市[9]在雨洪资源利用中采取分区域进行的方式，泰安市[10]采用拦、蓄、用、排的有机结合的方式，实现雨洪资源的综合利用。
2.2 平原地区雨洪资源利用
平原地区人口稠密且社会经济发达，一旦遭遇暴雨洪水，损失相对严重。因此，在确保防洪安全的前提下，利用现有的水利工程开展多种措施，并配合与区域相适应的洪水资源利用策略，以达到变害为利的目的。田友[11]、胡四一[12，13]等展示了自己对淮河流域雨洪利用的研究见解，并提出了切实可行的策略。20世纪60年代以来，我国修建了一大批跨流域调水工程，产生了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，为缓解水资源供需矛盾发挥了巨大作用[14-16]。此外，利用蓄滞洪区实现洪水资源利用，还需从机制研究、政策和法规保障等方面不断推进。
2.3 山区的雨洪资源利用
山区集雨工程主要包括水窖、水池和小型塘坝，比较普及的是水窖，这对于加快农村产业结构调整、促进农村经济的发展有积极作用。西南喀斯特地区为例，按照国家水资源评价指标，西南喀斯特峰丛山区水资源总量大，人均、每667 m2地均水资源占有量均列全国首位[17]。然而，由于区域地质地貌的限制，可利用水资源有限。因此，雨洪资源的拦蓄利用具有广阔的前景。
山区的缺水属于工程型缺水，增加可利用水量和可供水量是解决山区缺水的方法和途径[18]。以小微型供水工程为主，以化整为零的方式解决山区整体性干旱缺水。山区大量种植水源涵养林，在河流源头起到涵养水源、减少泥沙入库等作
用[19]。此外，还可利用山区有利的地层结构修建地下水库[20]，利用地层中的天然储水空间储存水资源。
3 结语
雨洪资源利用的模式方法较多，各地区在进行雨洪资源开发利用的过程中，要根据本区域自然社会状况采取相应的方式。我国在开展雨洪资源利用方面具有较大发展潜力和空间，我国幅员辽阔，既有适合建设水源涵养林的山区，也有将雨洪资源用来回灌地下、建设地下水库的地形，还有众多的河网和水系。只有加强雨洪资源利用的理论研究和技术支持，才能更好地发挥雨洪资源利用的成效，满足我国社会经济发展的需要。
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美国的洪水资源化利用 篇4
1927年密西西比河下游发生了美国历史上最严重的洪水之一, 大约5.18万km2的土地变成一片汪洋, 70万人背井离乡, 200余人丧生, 倒塌或损坏的建筑物多达13.5万座。特大洪水促使政府和公众进行深刻的反思, 开始从一个全新的视角对洪水灾害进行深入系统地研究。
1928年, 密西西比河下游出台新的防洪法。该法授权修建水库大坝、整治河道、设置滞洪区、开辟泄洪道控制洪水, 结束了过去推行的“唯堤论”政策。与此同时, 美国政府对防洪政策认识也发生了重大转变:1928年之后把“控制”洪水确立为国家政策问题及联邦政府责任, 而在1927年以前认为防洪主要是地方政府的责任。
面对上世纪30年代的特大洪水, 以吉尔伯特·怀特为代表的一些有识之士大力倡导:防洪工程的建设应当考虑洪水风险, 辅之以土地利用管理、预报与预警系统和洪水保险, 以适合当地地理和经济环境。吉尔伯特·怀特说:“洪水是上帝的行为, 但洪水损失则主要因人而致。”他因在防洪方面的杰出贡献被誉为美国洪水管理之父。
1968年, 美国制订的《国家洪水保险法》与《国家洪水保险计划》体现了这种多元化的管理思路, “非工程”的基于风险理论的洪泛区管理和洪水保险构成了国家防洪政策和防洪安全保障体系的核心部分。这种防洪策略虽然还没有明确考虑洪水资源的利用, 但是放弃了单纯依赖工程控制洪水的观念, 客观上为洪水资源特性的发挥提供了条件。
1993年夏季, 美国突发特大洪水。整个密西西比河上游及密苏里河从6月中旬一直到9月中旬洪水泛滥成灾, 是各次大自然灾害中影响范围最广、历时最长的。经过这场大水, 人们意识到洪水是不能完全控制的, 应从根治洪水转向“管理洪水”, 研究“洪水资源化”。
在汛期有意识地利用田间、蓄滞洪区、湿地和河道蓄滞洪水, 把洪水转化为地下水。从1993年起, 美国在人烟稀少、资产密度较低的高风险区没有对水毁堤防加固或重建, 让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中, 结果既利用了洪水的生态环境功能, 同时减轻了其它重要地区的防洪压力。1995出台的全国洪泛区综合管理计划, 将恢复洪水高风险区的生态环境功能作为未来30年洪泛区管理的4大目标之一。
美国的防汛理念体现在摒弃过去的通过单一修建防洪工程来达到防灾减灾目标的做法, 认识到仅靠防洪工程确保安全既不可能也不经济;防洪观念转变为以一定防洪标准下的“风险选择”策略, 提倡进行以保护水环境为主的多目标综合治理, 即环境水利的概念;治水的主要特征表现为治理江河修建防洪工程首先从生态保护和环境治理的全局考虑, 把工程措施与水环境、社会环境紧密结合起来, 给河流保留足够的行洪通道, 并充分保证蓄洪区的蓄洪功能。经过多年的苦心经营, 美国建立了较高标准的防洪工程体系。在利用洪水方面采取了雨洪就地消化、在原渠道化的河道上人为造滩、营造湿地、培育水生物种以求形成类似于自然状态的“多自然河川”等措施。
我国污水资源化的研究 篇5
关于我国污水资源化的研究
我国面临着严重的.水资源危机,污水资源化把水污染防治与解决水资源短缺相结合,具有开源节流与减轻水污染的双重功能,越来越受到关注.文章主要探讨我国污水资源化中存在的问题并提出相关对策.
作 者：鲍孝容 BAO Xiao-rong 作者单位：武汉大学环境法研究所,武汉,430072刊 名：环境科学与技术 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：28(2)分类号：X52关键词：水资源 污水资源化 对策
城市污泥资源化利用途径探讨 篇6
【关键词】城市；污泥；污染；资源化利用；能源化利用
随着城市人口的增加，城市污水处理量也日益增加。大量污水處理厂投入运行，必将产生大量污泥，污泥是污水处理过程产生的沉淀物质以及污水表面的漂浮物，属于一种固体废弃物。污泥中含有大量无机及有机固体污染物和病原微生物及寄生虫卵重金属和有毒有害物质，因此，污泥的处理显得尤为重要。传统的处理方法有填埋、填海、焚烧、土地利用等，但随着其有害面的凸显，这些方法在应用上受到了限制。
1、当前城市污泥处理现状
污泥的处置与利用是当前环境科学中的重要课题。国际上，西方发达国家经济雄厚，技术先进，处理程度较高。各个国家和地区根据自己的实际情况来选择较为合适的处理方法。例如，西欧主要以间接热干化为主，美、英以填埋、农用为主，而日本主要采用焚烧。欧洲如德国、荷兰等国建有大型污泥预干化厂，预干化的污泥含水量达60％后，进入电厂焚烧或堆肥农用，实现能源再利用。
在我国，由于经费和技术上的问题，目前污泥尚无稳定而合理的出路，总的状况还是以填埋、堆放为主。有资料表明，建成的污水处理厂中90％以上没有污泥处理的配套设施。在一些地方，由于滥用污泥，使致重金属、有机物以及病虫害等直接危及人体健康，造成对环境的二次污染。
2、污泥资源化利用的途径
2.1 污泥的土地利用
（1）农田利用与堆肥
污泥中含有大量农作物所需的营养成分，如N、P、K和微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，所以相对于传统的污泥填埋或焚烧处理工艺，污泥农田利用是一种更合适的处置方法。污泥可以作为土壤调节剂，改善土壤的通气性和对酸碱的缓冲能力，提供养分交换和吸附的活性位点。然而，由于污泥中含有重金属和病原菌等有害物质，大量施用会对地下水和土壤造成严重污染，尤其是在秋冬季节，所以污泥直接农用受到了一定程度的限制。
污泥农用的另一种方式就是堆肥，是克服污泥直接农用中种种弊端的最佳预处理方法。污泥在堆肥过程中，温度可达50℃～70℃时，几乎可以杀死所有病原菌，大量细菌被降解成可以利用的有机质，重金属元素也得到了稳定处理，所以较之污泥直接农田利用不但肥效甚增、挥发分减少，而且污泥中的有机污染物和重金属也有所降低，减少了对土壤和农作物的污染，是一种有效的资源化方法。
（2）林地利用与绿化利用
污泥除了农用之外，还可以用在森林土壤的改良中。污泥中含有丰富的营养成分和微量元素，可以补充森林土壤由于长期使用而带来的营养成分不足，增强土壤肥力，改善树木的生长状况。自1973年，Murray等研究发现，施用污泥堆肥可使草坪土壤的吸热、吸水与保水、保温能力增大，草的发芽率增高，至今，已有很多学者投身污泥绿化利用的研究行列。薛澄泽等的研究证明，在不利于植物生长的高速公路绿化带施用污泥堆肥以后，可给绿化带土壤引入植物生长所需要的养分和有机质，改善植物的生长状况。随着这些研究的不断进展和社会的发展，污泥将越来越多地应用于长沙的园林绿化，包括林地、草地、高速公路的隔离带、市政绿化、育苗基地、高尔夫球场、草坪等的绿化，给人们营造更好的生活环境。
2.2 污泥能源化
（1）污泥消化制沼气
厌氧消化是利用无氧环境下生长于污水和污泥中的厌氧菌菌群的作用，使有机物经过液化、气化而分解成为稳定物质，病菌寄生虫卵被杀死，固体达到减量和无害化的方法。这些菌群可分为以下两类：兼性厌氧菌和转型厌氧菌。污泥消化过程分为两个阶段：一是酸性消化阶段，即高分子有机物首先在胞外的作用下水解与酸化；二是碱性消化阶段，即专性厌氧菌将第一阶段由兼性厌氧菌产生的中间产物和代谢产物分解成甲烷、二氧化碳和氨。
有机污泥经消化后不仅使有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且污泥数量迅减（在厌氧消化中，按体积计约减少1/2），污泥的生物稳定性和脱水性大大改善。污泥厌氧消化过程中产生的能量（甲烷）有时超过废水处理过程所需的能量，可以为厂区及附近居民提供能源。污泥消化在废水生物处理厂中是必不可少的，它同废水处理结合在一起，构成一个完整的处理系统，才能达到有机物无害化处理的目的。
（2）污泥制合成燃料
城市污泥中含有大量的有机物，约占70％～80％左右，脱水污泥的发热量也很高，因此可以将污泥制成合成燃料。苏铭华介绍了一种可以替代矿石燃料的技术，污泥质废弃物衍生燃料技术。将污泥废弃物衍生燃料以25％～30％的比例掺入矿石燃料中，已经在多家印染厂导热油锅炉试用，燃烧情况稳定。Otero采用热接种量分析法评估了污泥的掺入对煤燃烧的影响，结果表明在污泥掺入量≤10％时，煤的重量损失和热量损失都是可忽略不计的。
（3）污泥热解制油
污泥热分解是在无氧或低于理论氧气量的条件下，加热到一定的温度（高温500℃～1000℃，低温﹤500℃），在催化剂的作用下把污泥中有机物转化为碳氢化合物，由于干馏和热分解作用使污泥转化为反应水以及油、不凝性气体和炭3种可燃产物。该技术首先由Bayer等人提出，各国科研人员在污泥热解方面做了大量的工作，如Dominguez等采用微波热解污泥得到的气体比传统的热解方法要高。该方法不仅克服了传统污泥制油可能带来的环境影响和毒效应，还能保留原污泥中的养分如脂肪酸和氧化有机物。
2.3 污泥的建材利用
（1）污泥制生态砖
污泥制生态砖的方法有以下两种：一种是用干污泥直接制作生态砖；另一种是用污泥焚烧灰渣制作生态砖。用干污泥直接制砖时，应该在成分上做适当的调整，使其成分与制砖黏土的化学成分相类似。当污泥与黏土按质量比1：10配料时，污泥砖可达到普通红砖的强度。将污泥干燥后，粉碎成制砖的粒度要求，在其中掺入黏土与水，混合搅拌均匀，制坯成型焙烧。一般情况下，污泥焚烧灰的成分与制砖黏土成分接近，制坯时只需添加适量黏土与硅砂，比较适宜的配料质量比为：m（焚烧灰：黏土：硅砂）＝100：50：（15～20）。
研究发现在污泥质量分数达到20％时，制成的砖仍可符合国家标准；此外，通过毒物浸出测试表明金属的浸出浓度很低；并得出了880℃～960℃下，掺入10％含水量为24％的污泥所制的砖质量是最好的。
（2）生产生态水泥
污泥中含有硅、钙、铝等化学组分与水泥原料大致相同，因此污泥可以作为水泥生产的替代原料。生态水泥的制作工艺与传统水泥基本相当。一般生产1t生态水泥需要垃圾灰0.5t、脱水污泥0.3t、石灰石及黏土等原料0.3t。上述原料经过粉磨、均化、成粒，在1350℃温度下煅烧成熟料，再加入石膏，粉磨制成生态水泥。生态水泥的性能与普通水泥相近，只是凝结时间短，在配制混凝土时需要加入缓凝剂，另外，该水泥含Cl较高，只能配制素混凝土。利用污泥做生产水泥原料有以下3种方式：一是直接脱水污泥：二是干燥污泥；三是污泥焚烧灰。不管是哪种方式，关键是污泥中所含无机成分的组成必须符合生产水泥的要求。
（3）生产陶粒
污泥扣除烧失量后其化学成分与黏土相近，理论上可以代替黏土参与陶粒的配料。污泥陶粒最早是由S.Nakouzi等提出，以城市污水处理厂污泥为主要原料，掺加适量黏结材料和助熔材料，经过加工成球、焙烧而成的。污泥轻质陶粒的方法按原料的不同可分为以下两种：一是用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰制粒后烧结，但是此方法需要单独建焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效的利用；二是直接从脱水污泥制陶粒，含水率50％的污泥与主材料及添加剂混合，在回转窑焙烧生成陶粒。
2.4 污泥活化制吸附剂
剩余污泥中大约含有60％～70％的粗蛋白质，25％左右的碳水化合物，无机成分占5％左右。在一定的高温下以污泥为原料通过改性可以制得含碳吸附剂。制得的吸附剂有较高的COD去除率，是一种性能优良的有机废水处理剂，吸附饱和后如果不能再生，可以用作燃料在控制尾气条件下进行燃烧，使污泥中的有害因子被彻底的分解。赵毅等在最佳工艺条件下，即活化温度为500℃，活化剂为40％的氯化锌，活化时间20min，污泥与活化剂固液比为1：3，制备的活性炭附碘值达580mg/g；方平等人采用ZnCl2活化法制备的污泥含碳吸附剂去除水中Cu2＋，取得了较好的效果；也有研究实现了对SO2、H2S等的有效吸附。
3、污泥资源化利用的注意事项
污泥处理是污水处理的重要组成部分，只有污水处理的后继部分得到妥善处理，也就是污泥的处理与资源化利用相结合，才能避免污泥造成的二次污染，所以在污泥资源化利用的同时应该充分考虑其环境效益、社会效益及经济效益，从而应该注意以下几点：
(1)不是所有的污泥都可以通过堆肥化去除其有害成分，来成为土壤改良剂和植物营养源的，很多工业废水中含有许多重金属和有机物不能作为肥料和土壤改良剂。此外，剩余污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质，若长期将剩余污泥用于土地，会因为有害物质的积累而影响人体健康。
(2)当处理厂规模较小、污泥数量少时，采用污泥厌氧消化制沼气综合利用价值就不会大，这时可考虑采用污泥好氧消化处理。
(3)污泥制轻质陶粒要得到广泛的应用，还必须先解决成本和流通上的问题；利用污泥生产水泥时，要解决好污泥的储存、生料的调配及恶臭的防治等，确保生产出符合国家标准的水泥熟料；生态水泥含氯盐较高，会使钢筋锈蚀，然而水泥原料的脱氯技术已经开发成功，生态水泥的质量有望得到提高，其应用范围必将不断扩大。
4、结束语
总之，污泥的产量未来几年还会大量增长，污泥的處理将成为了环境治理工作的新难点、新挑战。因此，污泥的处理应从长远考虑，化废为宝，变废为宝，加强污泥资源化和能源化的开发利用，积极寻求新的利用途径，将大量的污泥变为有利于保护环境的可用物质，追求更高的经济效益和环保效益。
参考文献
[1]石吉,邵青,米晓.城市污水污泥的处理利用及发展[J].中国资源综合利用,2004年02期.
[2]班福忱,刘明秀,李亚峰,张吉库.城市污水处理厂污泥资源化研究探讨[J].环境科学与管理,2006年05期.
电石渣资源化利用分析 篇7
关键词：电石渣,资源化,循环利用,污染治理
电石渣是工业生产乙炔、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇等过程中电石(Ca C2)水解形成的以氢氧化钙(Ca(OH)2)为主要成分的工业废渣。因不便长途运输和集中处理,致使国内大部分生产厂家将电石渣就地堆放或填埋,因而占用大量土地。不仅如此,电石渣长期堆存渗透会造成土地盐碱化,污染水体,碱性渣灰的扬尘也会对周边环境造成污染,危及周边地区居民生活和身体健康。实践证明,可以通过技术革新和工艺改进,来推进电石渣资源化利用并会产生可观的经济效益和显著的生态效益。
1 电石渣资源化利用的途径
1.1 作为生产建材的原料
1.1.1 生产水泥
相关研究表明,电石渣再次循环利用生产水泥是最佳的资源化方向和途径,也是在技术上最为成熟的方法和途径,因而也是在实践中最为常用的资源化利用方式,而且也取得了良好的生态和经济效益。目前,传统的湿法生产水泥的工艺逐渐被新型环保节能工艺所取代,并逐渐形成了以“湿磨干烧”法为主、多种方式共存的局面。传统湿法工艺存在工艺流程复杂,操作控制难度大,投资高、热耗高、产量低、环境治理难度大等问题,国家各项政策鼓励采用新型干法“干磨干烧”工艺处理电石渣,从产业政策、循环经济、节能环保和技术发展等诸多方面比较各种利用电石渣生产水泥熟料的工艺,新型干法预分解生产工艺具有很大优势。
1.1.2 生产免烧砖
自2003年起,国家开始全面禁止使用实心粘土砖墙体材料。利用电石渣等固体废渣生产新型建材如制碳化砖,也可以结合粉煤灰等其他工业废渣生产免烧砖、蒸压砖及加气混凝土砌块等,这在缓解废渣堆放等造成污染的同时,实现了土地资源的节约、集约利用。
相关研究表明,以建筑垃圾粉料、再生细骨料、电石渣和石灰为基本原料,引入改性剂S,采用蒸压护养工艺,可以制备承重墙体砖[1];通过改变电石渣掺量、激活剂C掺量的比例,利用自制的无机催化激活剂有效激发电石渣和粉煤灰的活性,研制出了电石渣掺量高且性能优良的免烧电石渣-粉煤灰砖,不仅克服了该类建材砖早期强度低等问题,而且孔隙率降低,密实性提高,完全满足JC239-2001《粉煤灰砖》对MU15砖的要求[2]。
1.1.3 其他普通建筑材料
利用电石渣含有大量氢氧化钙(Ca(OH)2)的特性,通过细致分析电石渣的有害成分,将电石渣转化为氧化钙,同时除去水分及硫化氢(H2S)、磷化氢(H3P)、乙炔(C2H2)气体,最终除去电石渣刺鼻气味,并使其颜色由灰暗变白[3],可将其作为内墙涂料填料。此外,目前运用的新型墙体材料“混凝土空心小砌块”,其主要原材料为沙石、水泥及工业废渣(包括煤灰、炉渣、钢渣矸石及电石渣)。
1.2 替代石灰石制备化工产品
利用电石渣代替石灰石制备化工产品是实现电石渣资源化的可行途径。相关研究尝试用电石渣和盐湖氯化镁(Mg Cl)为原料制取氢氧化镁(Mg(OH)2)[4]。另外,通过采用合适的净化工艺生产碳酸钙系列产品已经在技术上实现了很大的突破,特别是在制备纳米碳酸钙粉体方面已经获得了长足的发展。纳米碳酸钙是一种新型固体材料,由于碳酸钙粒子的纳米化、白度高、填充量大和具有补强效果等特点,在橡胶、塑料、造纸等领域有着广泛的应用[3]。目前,国内生产纳米碳酸钙的厂家均是通过开采石灰石获得原料,如能利用废弃的电石渣制备纳米碳酸钙,不仅能消除电石渣对环境的危害,还能获得可观的经济效益[5]。
1.3 利用其强碱特性实现环境治理
1.3.1 制备脱硫剂或固硫剂
电石渣具有强碱性,自然堆放会造成环境污染。因此,利用电石渣的强碱性能有效吸收在工业生产过程中形成的各种有害的酸性气体,不仅可以解决工业废弃物排放堆放的问题,还可以减少煅烧石灰石过程中的二氧化碳(CO2)排放。目前,电石渣作为循环流化床(CFB)锅炉脱硫剂已经在电力行业广泛应用。当然,电石渣脱硫工艺依然存在一些问题。例如电石渣较石灰石化学成分变化较大,不利于脱硫剂的稳定;渣浆中含有大的固体颗粒物,对脱硫系统设备磨损较大。此外,在电石渣-石膏脱硫系统中,由于电石渣中杂质含量较多,会造成石膏脱水性能差,影响石膏的综合利用率等。
1.3.2 处理(中和)酸性废水及浆水回用
利用电石渣的碱性特点处理(中和)酸性废水,可改进生产工艺实现电石渣浆水循环利用。在降低生产成本的同时,可以实现生产全过程的闭路循环和碱性废水的零排放。电石渣可以作为中和剂,代替烧碱中和在生产聚氯乙烯过程中产生的含有氯化氢(HCl)、硫酸(H2SO4)等杂质的废水,还可以作为碱性废物中和处理部分高浓度有机废水(如糠醛废水),起到以废治废的目的。采用电石渣作催化剂、次氯酸钠(Na Cl O)和空气作混合氧化剂,可以催化氧化废水中的硫化物;以绿矾作还原剂、电石渣作中和剂,用还原-絮凝沉淀法处理含铬、镍等重金属离子的电镀废水;以电石渣、硅酸钠、硫酸铝、浓硫酸为原料制备了一种高效复合混凝剂———聚硅酸钙铝(PACSS),并将其应用于造纸中段废水的处理。
1.4 其他综合利用途径
随着基础设施建设的不断推进,科学技术的不断发展,电石渣的资源化显现出更为综合高效的特点。如在三峡库区的建设中,使用少量石灰(电石渣)作道路路面的基层和底基层,可以大大减少外运材料的数量,大幅削减工程造价。
充分利用不同工业废渣在提供碱性物质和膨胀性物质、调整胶结性水化物与膨胀性水化物生成速率协调性等技术工艺方面,有针对性地选择煤矸石、电石渣和磷石膏;利用工业废渣制备的软土固化剂,较普通水泥可使固化土强度提高数倍。以苯丙乳液为成膜物质,添加以电石渣为原料动态水热合成的硬硅钙石为阻隔型隔热填料,可制备出具有良好隔热性能的外墙乳胶涂料。在利用工业废渣制备充填胶凝材料的过程中,电石渣能在一定程度上激发钢渣、矿渣的水化活性,向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3d、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3d、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%[6]。
2 电石渣资源化利用与产业化发展的条件
2.1 国家产业政策的有力支持
国家产业政策支持为电石渣资源化创造了良好的外部条件。国家《烯烃工业“十二五”发展规划》和《石化和化学工业“十二五”发展规划》中都提出关于加快产业结构调整升级的相关政策。指出,要实现产业上、下游之间联合,走联合化工生产的道路,把电石生产过程中产出的废弃物综合利用,实现清洁文明生产。同时,调整产品结构,加快淘汰严重污染环境、资源消耗高、安全隐患多的落后生产工艺装备和产品(如淘汰单台炉容量小于12 500千伏安的电石炉及开放式电石炉、氯化汞含量6.5%以上的高汞催化剂和使用高汞催化剂的乙炔法聚氯乙烯生产装置),推进石化化工产业结构调整和优化升级;通过优化产业布局,按照炼化一体化、园区化、集约化的发展要求,综合考虑资源和市场条件,优化氯碱、纯碱、轮胎等产业布局,实现电石企业的集中分布,进而实现污染的集中治理。
基于有利的政策条件,立足现有的常规资源化途径和成熟技术,目前企业致力于开发更具商业价值、高附加值、市场前景广阔的新型资源化途径。在原有工艺的基础上,将电石渣的综合利用朝着更精细、更适用的方向发展,使技术上突破支撑产业链的延伸。在利用电石渣制备碳酸钙的工艺上,从纯度、白度等各方面提高碳酸钙的品质。从利用电石渣制备碳酸钙,到制得形态可控的纳米碳酸钙粉体,再到石膏晶须的生产,在不断丰富化工产品,开发更具市场应用前景的产品的同时,还能高效地利用废弃的电石渣制备高附加值的产品,消除电石渣对环境的危害,获得可观的经济效益,实现了电石渣资源化高层次发展。
2.2 产业发展的巨大空间
伴随着快速城镇化和公共交通基础设施的发展,为电石渣在公路基层建材方面的应用提供了广阔空间。循环利用电石渣及浆液,可以节省煤渣砖的制备成本(相比制水泥的成本),减少制备粘土砖所需原料资源的过度开发,可以从源头上解决土地资源渐趋短缺的问题,实现固体废弃物的循环利用。电石渣综合利用不仅体现在建筑原料的生产中,在环境治理方面如中和酸性废水、脱硫剂等,也逐渐显现出巨大的市场潜力。
综合比较各种资源化的途径,用电石渣制砖替代实心粘土砖虽然可以改善传统建材工业高消耗的状况,但生产成品会受到生产规模和市场半径的限制。与此同时,电石渣无论是用作铺设路基使用的材料、烟气脱硫剂(固硫剂)还是其他个别行业的非常规利用途径等,都存在使用量有限的问题,其利用效果和数量,相比替代石灰石制水泥相去甚远。鉴于水泥生产能消纳大量电石渣的研究事实,从成本收益以及生态效益的角度综合考虑,在电石渣产生规模相对较大的企业中,特别是电石法PVC生产企业中,以利用电石废渣生产水泥作为目前电石渣再利用的最佳途径,在减少石灰质原料使用量的同时,使得电石渣综合利用产业化成为可能。
2.3 绿色发展的有益尝试
绿色发展要求循环和低碳。电石渣资源化以废物减量化、能耗最小化为主要目的,以传统产业为基础,通过改进现有技术工艺,发掘新的资源化途径,提高电石行业废渣的利用量和附加值,使资源消耗限制在资源再生的阈值之内,并以市场为导向,最终实现电石渣资源化的产业化发展。
总体来看,从生产建材原料到制备化工产品,再到环境治理,对电石渣的利用已经形成了一整套成熟的资源化途径。但就目前的技术工艺来讲,电石行业的资源化大多着眼于传统的末端治理,有别于循环经济关于减量化、再利用、资源化的要求。要做到“管端预防”,需要从政策层面,对电石行业的产业结构、产业布局做出具有前瞻性的规划和调整,充分发挥炼化一体化的优势,挖掘产业链潜力,实现行业间、企业间、经济主体内部、各工艺之间的物料循环,实现资源节约和资源再生。强化“生产者责任延伸”制度,加大电石行业废弃物回收再利用;从技术层面,鼓励技术合作,围绕产品升级、装备国有化等加大技术改造的力度和投入,评估适用技术的优先级,淘汰落后产能,释放市场空间,提高行业整体技术装备水平,促进电石产业转型升级,其中包括积极推广干法乙炔和大型密闭式电石炉的使用,从源头减少电石渣的产生。
3 电石渣产业化发展的难题
3.1 政策应进一步深化
工业与信息化部的《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》提出,到2015年我国大宗工业固体废物综合利用量将达16亿吨,综合利用率达到50%,其中工业固体废物综合利用率达到72%,主要再生资源回收利用率提高到70%,年产值达5 000亿元,提供就业岗位250万个。这里,大宗工业固体废物是指各工业领域在生产活动中年产生量在1000万吨以上、对环境和安全影响较大的固体废物,主要包括:尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥和电石渣。由于电石渣综合利用情况较好,利用率接近100%,规划中未对电石渣做出详细的规定。
从推进电石渣资源化的根本目的出发,国家层面推出的各项政策旨在更好地解决大宗工业固体废弃物处置和堆存问题,在缓解相关企业安全和环保压力的同时,为工业又好又快发展提供资源保障。鉴于电石渣再次循环利用生产水泥已经被公认为“最为彻底、技术上也最为成熟的方法”,环境保护节能减排的经济、社会效益显著,电石渣的综合利用的微观政策导向主要还是集中在电石渣替代石灰石原料生产水泥方面。
然而,研究表明,电石渣利用的其他相关技术的研发和试点应用也已经相当成熟,如利用电石渣制备固硫剂中和SO2等废气的排放,利用电石渣制备高附加值的化工产品等等。除了电石渣生产水泥的鼓励政策以外,再无其他降低行业准入门槛、推进相关技术应用的引导政策,这使得诸多电石渣综合利用相关技术的研发和推广都只能停留在理论层面,鼓励技术产业化规模化发展的政策缺位不利于技术推广和电石渣资源化利用的市场化。
3.2 技术市场存在困境
在市场经济的交易活动中,买卖双方对于相关信息的了解和掌握存在差异。掌握信息比较充分的一方,往往处于有利地位,而信息匮乏的一方,则处于不利地位。论及电石渣资源化产业化发展的市场困境,有必要从资源化技术供需双方的信息不对称问题入手,做更为深入的探讨。
要实现电石渣资源化利用的产业化发展,关键在于技术的创新和选择,特别是技术供需双方在社会、经济利益上的平衡。技术供应方对技术研发和创新具有话语权,并对相关技术可能产生的社会、经济和生态效益掌握更为充分完备的信息,他们对于技术应用方、合作方、需求方的选择具有一定的甄别性,关注的是合作企业,即技术承接方的行业资质、经济规模以及合作双方的利益分配等问题。而技术需求方亦即电石渣固废的生产者,需要相关技术的支持和后续服务的保障以实现电石渣的资源化利用,但考虑到相关技术高额的初始投入、后续维护成本的不断追加以及相关技术实际应用效果的不可预见性,使技术需求方处于相对被动的地位。信息不对称导致交易双方的利益失衡,技术的选择和应用不匹配,资源化技术无法得到更好更快的应用和推广,最终导致资源的浪费。
从产业发展的时间跨度上来看,我国固废资源化处理的产业化发展还处于起步阶段,无论是技术研发主体还是技术的承接方,对于资源化技术的应用和推广大多采取观望的态度。
3.3 社会认知程度低
长期以来,电石渣非资源化处理方式饱受诟病,由此造成的危害已波及社会各个层面,伴随着“民主环保”理念的日益普及和深化,与电石渣资源化相关的环保、低碳对策也将由技术语言逐渐向政策语言和行动转变。
鉴于电石渣传统处理方式和运输方式中存在的很多弊端,应当从“民主环保”的角度考虑推进电石渣资源化的问题。电石渣的综合利用可以从根本上减少因自然堆放而造成的土地资源的肆意浪费和占用,克服因长期无有效防渗漏措施的自然堆放造成的土地盐碱化,水体污染等。实现电石渣等工业固体废弃物的就地循环利用,将有效减少在运输过程中造成的因渗漏导致的路面污染。因此,电石渣资源化利用所生产的资源节约-环境友好的产品一定会获得更多的社会支持和认可。但是,目前从产品设计的减量化,到产品生产的无害化,再到成品质量的可信度,对这些问题的认定,依然缺乏行之有效的公众参与机制和社会监督机制,这也是众多环境问题无法得到有效根治的弊病所在。
4 产业化发展的对策研究
4.1 政策鼓励,机制创新
近年来,伴随着电石行业的快速发展,国家相关部门出台了一系列的产业政策,包括行业准入、鼓励电石渣生产水泥、建立循环经济试点和制定清洁生产标准等措施。行业龙头企业的发展、装备的集聚化和循环经济发展模式的建立和推广,对高污染、高能耗、高排放的传统生产模式的转变起到了良好作用。三废治理并实现资源化利用也逐渐为电石产业自身的发展赢得更大的发展空间。
因此,以减少工业固体废弃物实现资源有效利用为目的,以实现生态安全和环境改善为最终目标,在已有政策的基础上,配套相关的机制创新,将对电石渣资源化的产业化发展产生更为积极的影响。立足现有成熟的技术和市场需求,可以采用固废处置-生态补偿、固废回用-脱硫补助相结合的办法,以强化生态保护为主要手段,辅之以经济激励手段,在有效推进污染减排的同时,加快产业转型升级的步伐,进而改善城乡环境质量,实现经济环境的双赢。
4.2 市场导向,业内联合
市场机制作为市场经济的实现机制,在推进电石渣资源化处理的产业化发展方面,在实现资源的有效配置特别是推进技术供需双方的匹配以及优化存量产业的发展方面,都将起到至关重要的作用。针对资源化技术产业化利用和推广过程中可能产生的信息不对称问题,参考相关行业规划,电石渣的资源化应当从推进产业结构调整、促进企业兼并重组、优化产业布局入手,在提高电石等行业产业集中度的同时,突破现有生产经营格局,鼓励石化、化工企业和煤炭、电力等企业联合,形成若干个以大型企业为主体的“煤电化热一体化”产业集群和大型煤化工生产基地。产业联盟的构建,在推进固废的环境负外部性内部化的同时,也将大大提升工业固废的资源化处理效率。
从促进绿色低碳发展的角度来看,电石渣资源化是发展循环经济的具体体现,在鼓励利用焦炉气和电石炉气生产高价值产品的同时,提高资源综合利用水平。利用电石渣在一定条件下能实现良好的脱硫和固硫效果,积极开展硫化物回收利用等工作,改善大气环境。在提高资源综合利用率方面,应当重点抓好磷石膏、碱渣、电石渣、铬渣等固体废物无害化科学治理和综合利用,重点推广磷石膏制建材、碱渣脱硫、电石渣制水泥等多种氯产品联产工艺技术,构建循环经济产业链。
4.3 公众参与,社会共建
随着生态和环境问题不断升温,公众的环境意识不断增强,参与环境保护的积极性不断高涨,不同层面的环境保护行动也逐渐增多。2008年5月《环境信息公开办法(试行)》的正式实施,开启了民主环保、信息公开的第一步。而2011年一场关于PM2.5监测的大讨论进一步加快了公众的环保意识由开始“被动防御”向“主动介入”转变。如果说良好的空气质量、适宜的人居环境,作为公共产品是政府必须确保的公共服务,那么,由此引发的针对生态环境问题的群体性事件为环境质量的提高奠定了更为广泛的监督基础。从信息公开、公众参与,到社会组织的不断努力,公民已经成为参与环境影响评价、践行环境保护决策、最终受益于环保措施的主体力量。
通过公众参与、企业推介、专家指导相结合的方式实现环境污染等社会公共问题的复合型治理模式已渐趋成熟。
就电石渣等工业固体废弃物的资源化综合利用而言,以公众听证会的形式明确工业固体废弃物对民众宜居所产生的污染和威胁,以企业展销会(推介会)的形式论证资源化利用技术的可行性和产品的普适性,以专家评审会(鉴定会)的形式认定工业固废资源化利用所产生的经济效益和生态效益,将为工业固废资源化的产业化发展营造一个良好的社会氛围。
参考文献
[1]闫秀华,李世扬.电石渣综合利用生产砌砖[J].聚氯乙烯,2007(5):43-44.
[2]陈文娟,李恩明.利用电石渣内墙涂料的研究[J].无机盐工业,2011,43(2):55-56.
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[4]李阳,姜丽娜,李洪玲,等.利用电石渣和氯化镁制氢氧化镁工艺研究[J].无机盐工业,2011,43(9):55-56.
[5]马国清,李兆乾,裴重华.电石渣的综合利用进展[J].西南科技大学学报,2005,20(2):50-52.
建筑垃圾资源化利用研究 篇8
关键词：建筑垃圾,资源化,综合利用
一、建筑垃圾
建筑垃圾是指建设施工过程中产生的垃圾。它具有数量大、组成成分种类多、性质复杂等特点。从广义上来说, 建筑垃圾的组成一般包括以下6个部分:1) 建筑物拆除下来的砖;2) 旧建筑拆除后不能再使用的废弃部分;3) 建筑物建造施工过程中产生的废弃物, 如未用完的材料、落地砂浆、混凝土、有色金属制品、钢筋头、塑料制品、小五金等;4) 建筑物建造施工中, 开挖基础的基坑土、边坡土或碎石等;5) 家庭装修过程中产生的各类废料;6) 道路翻修产生的废料。
二、建筑垃圾的特性
从时间上看, 随着时间的推移和科学技术的进步, 除少量有毒有害成分外, 所有的建筑垃圾都可以转化为有用资源。从空间上看, 某一种建筑垃圾不能作为建筑材料直接利用, 但可以作为生产其他建筑材料的原料而被利用。从危害性看, 建筑垃圾具有持久危害性。建筑垃圾如果不做任何处理直接运往建筑垃圾堆放场, 那么建筑垃圾一般需要数十年才可趋于稳定。即使建筑垃圾已达到稳定化程度, 但仍然会占用大量土地, 并继续导致持久的环境问题。
三、建筑垃圾对环境的影响
建筑垃圾污染环境的途径多、污染形式复杂, 一旦建筑垃圾造成环境污染或潜在的污染变为现实, 消除这些污染往往需要较复杂的技术和大量的资金投入, 耗费较大的代价进行治理, 并且很难使被污染破坏的环境完全复原。建筑垃圾对环境的危害主要表现在以下几个方面
1) 侵占土地。目前我国绝大部分建筑垃圾均未经处理而直接运往郊外堆放, 占用了大量生产用地, 从而进一步加剧了我国人多地少的矛盾。
2) 污染水体。建筑垃圾如不加控制让其流入江河、湖泊或渗入地下, 就会导致地表和地下水的污染。
3) 污染大气。建筑垃圾废石膏中含有大量硫酸根离子, 硫酸根离子在厌氧条件下可容除木质素和单宁酸并分解生成挥发性有机酸, 这些有害气体排放到空气中就会污染大气。
4) 污染土壤。建筑垃圾及其渗滤液所含的有害物质对土壤会产生污染, 有害物质在土壤中发生积累, 使土壤中有害物质超标。
5) 影响市容和环境卫生。许多地区建筑垃圾未经任何处理, 便被施工单位运往郊外或乡村, 采用露天堆放或简易填埋的方式进行处理, 严重影响了城市的容貌和景观。
四、我国建筑垃圾的资源化利用
(一) 废旧建筑混凝土的资源化
将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后, 按一定的比例混合形成再生骨料。这种再生骨料可部分或全部代替天然骨料配制新混凝土。再生骨料按来源可分为道路再生骨料和建筑再生骨料, 按粒径大小可分为再生粗骨料和再生细骨料。
(二) 废旧砖瓦的资源化
现有砖混结构及砖瓦结构的建筑物, 拆迁后产生的大量废旧粘土砖经破碎后可充当填充砌块骨料或室内地面骨料, 可节省砂石和陶粒的采购费用;废粘土砖经石灰稳定后也可用作道路基层材料。
(三) 废木材、木屑的资源化
废木材可作为木材重新使用。从建筑物拆卸下来的废旧木材, 一部分可以直接当木材重新利用, 如较粗的立柱、椽、托架以及木质较硬的橡木、红杉木、雪松等, 另一部分也可用于生产黏土-木料-水泥复合材料。对于建筑施工产生的多余木料 (木条) , 清除其表面污染物后, 根据其尺寸直接利用, 而不用降低其使用等级, 如加工成楼梯、栏杆 (或栅栏) 和饰条等。
(四) 废旧混凝土砂 (渣) 的资源化
可采用混凝土工厂淤渣 (废旧混凝土砂) +水淬矿渣+石膏生产再生水泥。再生水泥所用的原料依废弃物的种类而有两种类型:Ⅰ型为混凝土工厂淤渣+水淬矿渣+石膏;Ⅱ型为废旧混凝土砂+水淬矿渣+石膏。
五、其他建筑垃圾的资源化
对建筑垃圾 (废旧水泥、砖、砂、石白灰等) 进行分拣、剔除、粉碎等特殊加工, 生产出下列的系列产品:1) 地面硬化系列 (广场砖、人行道砖、马路芽砖、植草砖、小区砖、各种色彩的楼道、楼梯砖、可仿玉、大理石、花岗岩等产品) ;2) 墙体系列 (实心砖、空心砖、砌块、大型墙体系列、可面着色彩砖) ;3) 地基系列 (地基三合土、路基三合土) ;4) 防浪护堤桩;5) 公路防护墙;6) 防尘毡、人造草皮、防水毡、保水毡、植树皿、苗木皿等;7) 大小均匀的不同直径的石子、混凝土块、主要可用于楼房混凝土构造建筑所有的建材, 也可用于公路、道路建设。
六、我国的建筑垃圾目前存在的问题
(一) 技术问题
建筑垃圾分类收集的水平不高。绝大部分依然是混合收集, 这无疑增大了垃圾资源化、无害化处理的难度。其次, 中国的建筑垃圾回收利用率还比较低。目前主要依赖于人工分拣, 而专业分拣人员又很少, 所以大多数可以回收的资源白白浪费掉了。
(二) 社会、经济、环境问题
1) 组织问题。如建筑垃圾如何收集, 由谁组织收集, 堆存到哪里, 堆存用地由谁解决、由谁提供, 建筑垃圾利用工作由谁来牵头, 由谁来组织协调等问题还没规范化。
2) 处理问题。建筑垃圾一般来说无法直接利用, 必须处理才能利用, 采用何种节能型、低污染的处理工艺, 值得进一步研究。
3) 环境问题。目前建筑垃圾还无法全部利用, 只能利用其中一部分。对于那些分拣出来不能利用的部分或经破碎筛分筛余的部分、清洗污水等怎样处置仍是一个问题, 需慎重研究, 如因处置不当、不能利用而遗留的—部分仍会对环境造成污染。
4) 经济问题。建筑垃圾废料本身已无价值, 只有经过处理加工利用才产生新的价值。因此, 必须由政府通过某种渠道在利用的不同环节上给予经济上补助, 使利用者有利可图。
5) 政策问题。目前促进建筑垃圾利用的政策法规措施还不健全, 政府在政策层面上如何支持建筑垃圾利用工作, 制订什么样的政策支持促进建筑垃圾利用, 已有的政策如何落实, 由哪个部门组织协调, 怎样解决堆存用地, 经济上如何扶持, 政策法规上如何引导等都需要认真研究。
七、结语
脱硫石膏的资源化应用 篇9
关键词：脱硫石膏,二次污染,应用现状,资源化利用
0 引言
钙基湿法烟气脱硫是烟气脱硫工业中最主要的方式, 脱硫石膏是钙基湿法烟气脱硫产生的工业副产品。对脱硫石膏的不合理利用不仅占用大量土地资源, 而且对环境影响非常严重, 极易造成二次污染, 如不采取积极有效的措施进行综合利用, 将会造成严重后果[1]。
1 脱硫石膏的综合应用现状
1.1 国外脱硫石膏的综合应用现状
日本和德国是对脱硫石膏的资源化利用研究较早的国家。日本由于其天然石膏资源匮乏, 脱硫石膏综合利用技术得到了大力推广。
1.2 中国脱硫石膏的综合应用现状
近几年, 中国脱硫石膏综合利用取得了很大的成就, 2012年, 综合利用量达4 950×104t, 绝大多数作为水泥缓凝剂, 有少部分应用于纸面石膏板、建筑石膏粉, 仍面临很大问题:a) 脱硫石膏消耗速度的滞后与增速, 2012年底, 仍有超过1.1×108t脱硫石膏堆存在灰场;b) 不同地区脱硫石膏的产生、堆存及综合利用差异较大, 京津冀、珠三角及长三角等地区利用率最高, 晋、蒙等脱硫石膏产量大的地区综合利用率低, 甚至没有利用;c) 在技术上附加值较低, 仍以大宗利用为主。
2 脱硫石膏综合利用技术发展
2.1 脱硫石膏在水泥生产中的应用
脱硫石膏的含水率较高, 粘性强, 极易粘附在设备上, 造成积料、堵塞, 若直接用于水泥生产会造成该物料输送不畅、混合不匀, 不能正常生产等问题的出现。目前国内普遍采用脱硫石膏压球机来改变脱硫石膏的缺点。成球后的脱硫石膏适合各种运输, 减少了包装成本、提高了产品运输能力。经过成球后的脱硫石膏进磨机后不会出现粘磨而影响磨机产量等问题[2]。
鲁海琳的研究[3]发现:水泥凝结时间和强度随着石膏掺加量的增多而呈现先增大后减小的趋势, 掺入适量的脱硫石膏后水泥各项技术指标完全符合国家相关标准, 脱硫石膏作为水泥缓凝剂完全可以代替天然石膏在水泥生产中的作用。
2.2 脱硫石膏改善混凝土性质的应用
在混凝土中掺加经过加工的矿渣微粉、粉煤灰等工业副产品, 可产生优势互补和效能叠加效应。混凝土掺加后, 水泥石组分结构发生改变, 与普通混凝土有着根本区别, 会出现早期自收缩率超过普通混凝土的问题[4]。脱硫石膏可使用在混凝土中, 为混凝土胶凝材料水化提供SO3。钱大行通过对脱硫石膏特征性能分析表明, 混凝土中掺入脱硫石膏比天然石膏更占技术性能优势, 可提高高性能混凝土多种性能的各项指标。
2.3 脱硫石膏在建筑材料方向的应用
脱硫石膏在建筑行业的应用主要表现形式有:纸面石膏板、石膏砌块、粉刷石膏、自流平石膏、RSB石膏速成墙板等。
林海燕等人对原状脱硫石膏在建筑材料方向的利用进行了研究, 结果表明:使用水泥熟料作为催发剂、原状脱硫石膏为原材料制备的高强耐水建筑试块, 在自然养护和蒸汽养护条件下都具有较高强度, 且软化系数高、耐水性良好。
2.4 脱硫石膏改性粉煤灰回填土的应用
“以灰代土”是粉煤灰消纳处理的趋势。在粉煤灰中掺脱硫石膏能够降低粉煤灰对含水量变化的敏感性, 其抗压缩变形特性和抗剪切破坏特性大大提高, 且脱硫石膏粉煤灰混合材料作为回填料的自重较轻, 适合于含水量较高的软土地区和地基承载力受限制的地区。
李春浩等的研究结果表明:将脱硫石膏改性粉煤灰用作地基同填土是完全可行的, 可取得良好的施工效果。
2.5 脱离石膏在采矿中的应用
随着科技进步和社会环保意识的增强, 如今矿山更多地采用充填采矿技术。赤泥-矿渣体系充填属于胶结充填法, 它是将赤泥、矿渣等工业废弃物用作矿山充填料的胶结剂, 具有广阔的应用前景。
根据祝丽萍等的研究结果, 用拜耳法赤泥复合矿渣、脱硫石膏和少量水泥熟料制成的矿山充填胶结剂, 性能优于42.5普通硅酸盐水泥。黄迪通过实验发现胶结剂中生成了大量的含SO42-的复盐矿物以及复杂凝胶类物质, 对水化过程起了重要作用。
高术杰等人在祝丽萍、黄迪研究的基础上进一步进行了实验研究, 得出结论:与掺有化学纯石膏、天然石膏和半水建筑石膏的充填料试块相比, 掺有脱硫石膏的试块具有最高的抗压强度。
2.6 脱硫石膏制备Ca SO4晶须的应用
Ca SO4晶须具有颗粒状填料的细度、短纤维材料的长径比、耐高温、耐酸碱性、抗化学腐蚀、韧性好、电绝缘性好、强度高等特性, 与树脂、塑料、橡胶相融性好, 能够均匀分散, 具有优良的增强功能和阻燃性, 是无毒的绿色环保材料。
清华大学专家研究开发出的水热合成Ca SO4晶须技术 (专利公开号CN 101671848A) 已与企业完成对接, 实现了尖端科技成果的生产转化。
2.7 脱硫石膏在改良土质中的应用
脱硫石膏的主要成分和性质与天然石膏相似, 价格便宜, 并含有丰富的S、Ca、Si等植物必需的矿质营养, 能够替代天然石膏改良盐碱土壤。
王淑娟等人研究了脱硫石膏改良盐碱土壤过程中重金属的迁移规律:脱硫石膏改良后土壤重金属质量分数符合GB 15618-1995国家土壤安全标准。
王斌等人将脱硫石膏应用于内陆表层苏打型碱化土, 实验表明:脱硫石膏对表层苏打型碱化土降低p H值有显著的效果, 但随着脱硫石膏用量的增加, 土壤Ec值出现明显的增加;脱硫石膏的施用可以降低土壤硬度, 活化根际土壤养分。许清涛对脱硫石膏改良碱化土壤的施用量进行了研究, 发现脱硫石膏改良效果并不与施用量呈正相关系, 须选择适宜的施用量并对施用后的土地进行淋洗。
3 结语
脱硫石膏的各种利用途径中, 用于水泥行业和建筑行业是最主要的利用方式, 技术也最为成熟, 因此应加大在水泥行业和建材行业中的利用率, 代替天然石膏。同时也应加大力度研发脱硫石膏综合利用新技术, 结合地域特点、资源分布、应用前景等处理脱硫石膏, 促进脱硫石膏的资源化再利用, 实现产业的做大、做强, 脱硫石膏加工行业必会发展成为一个具有社会、环境、经济效益的新兴产业。
参考文献
[1]王保顺, 尹青亚, 罗晔.脱硫石膏在水泥生产中的应用[J].河南科学, 2013, 31 (8) :1244-1246.
[2]吴中伟, 廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999.
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含油污泥的资源化利用 篇10
锦西石化的含油污泥主要来源于污水处理场和生产装置的罐底油泥。含油污泥中一般含油率在70%～75%,含水率在20%～25%,含无机物5%。含油污泥中的原油罐底泥的含油量高,可达到75%。如将其回炼能极大地节约资源,然而由于其中含泥沙量高,装置回炼过程中很容易堵塞塔盘,从而只能将其排放到下水,循环往复于污水处理系统中,增大了污水处理难度,而且造成油资源的浪费。污水处理车间根据现有的工艺流程,采用离心分离技术,并运用脱水剂对污泥进行调质,使含油污泥中的固体组分得到有效去除,从而使污油最大程度的回炼,变废为宝,实现含油污泥的资源化利用。
炼油厂含油污泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等,俗称“三泥”,这些含油污泥组成各异,通常含油率在10%～75%之间,含水率20%～90%之间,同时伴有一定量的固体。含油污泥中含有大量的病原菌、寄生虫(卵),铜、锌、铬、汞等重金属,盐类以及多氯联苯、二恶英、放射性核元素等难降解的有毒有害物质[1]。污泥体积庞大,若不加以处理直接排放,不但占用大量耕地,而且对周围土壤、水体、空气都将造成污染。
2 含油污泥资源化利用的必然性
含油污泥的处理与应用是国内外石油生产领域环境保护的重要内容,是较难解决而急需解决的问题之一,也是制约石油化工环境质量持续提高和经济可持续发展的一大难题。[2]据不完全统计,我国石油化工领域产生油泥量达10×104～44×104t/a。根据国家新排污标准,未经处理的含油污泥排放收费标准为1 000元/t,这将大大增加企业的生产成本,同时石油炼制过程中所产生的隔油池底泥、罐底泥、浮渣以及剩余活性污泥中含有苯系物、酚类、蒽、芘等具有恶臭味和毒性的物质,是国家明文规定的危险废物,含油污泥已被列入《国家危险废物目录》中的含油废物类,《国家清洁生产促进法》要求必须对含油污泥进行无害化处理。含油污泥中富含大量烃类,实施油泥资源化符合可持续发展的战略方针和循环型经济的要求[3]。
3 含油污泥的离心分离试验
3.1 试验原理
含油污泥通过离心机中心进料管被引入转子,在离心力的作用下很快分为两层,较重的固相(泥沙)沉积在转鼓内壁上形成沉渣层,由螺旋输送器推出,送固废场填埋或焚烧;而较轻的液相(污油和水的混合物)则形成内环分离液层,从滤液管线排出,送往污油罐进行加温脱水,最终送装置回炼,从而完成污油回收的过程。
3.2 离心机原理
密度为ρs、直径为d的污泥颗粒,在污泥黏度为μ,水相密度为ρw,离心速度为ε=ω2×r的离心机中的离心沉降速度v符合Stock公式,即:
由于ε和重力加速度g的比值即为离心因素a,通过变换,可得到公式:
由公式(2)可见,污泥悬浮颗粒在离心机内的沉降速度和其粒径d的平方、粒径和水相的密度差(ρs-1),离心机的离心因数a成正比,而和污泥混合液的粘度μ成反比。因此,污泥粒子与水相之间存在密度差是含油污泥离心分离的前提,要保证离心分离效果,应从增大污泥颗粒粒径和密度,减少黏度,以及提高离心速度着手[4]。
3.3 含油污泥的化学调质
含油污泥的化学调质主要是通过投加助剂、加温和投加絮凝剂等手段改变含油污泥性质,使高度分散的污泥颗粒、油珠或乳化油进行电中和、网联架桥,从而使污泥颗粒间发生凝聚,最终变成大颗粒以至大块凝聚体,从而改善其固液分离性能[5]。
3.3.1 加温预处理
将储存有含油污泥的污油储罐T-12/1～3通过罐底蒸汽蛇管加温至70～80℃,破坏乳化油(W/O,O/W)的乳化状态,进行脱水操作。同时,通过加温可降低石油烃类物质的黏度,有利于油、水、固三相分离。工艺流程见图1。
3.3.2 絮凝剂的选择
本试验用无机絮凝剂聚合铝和有机絮凝剂聚丙烯酰胺对含油污泥分别进行絮凝试验,相对分子质量PAM3>PAM2>PAM1>聚合铝,试验结果见表1。
由表1可知,阳离子絮凝剂好于阴离子絮凝剂,这是因为阳离子能中和含油污泥胶体表面所带的负电荷,使体系脱稳。有机高分子絮凝剂的絮凝效果要好于无机絮凝剂,是因为相对分子质量增大,分子链增长,有利于对胶体颗粒的捕集和桥连。但分子链太长,也不利于对胶体颗粒的网捕和吸附[6]。
3.3.3 絮凝剂投加浓度
投加絮凝剂的溶质浓度太大,絮凝剂在污泥中的分散效果明显降低,不利于扑俘粒子;而浓度太小又会使絮凝速度减慢而导致絮凝剂的用量增加,从而增加离心机的容积负荷。经反复试验,确定投加絮凝剂的溶质浓度以0.2%～0.3%为宜。
3.3.4 絮凝剂的投加量
絮凝剂的投加一定要有准确的可调手段。投加量小起不到作用,絮凝效果差,而投加量大一方面造成浪费,另一方面加药量超过一定的限度会形成反胶体,使介质无法分离。絮凝剂主要是通过架桥和电中和产生作用。当絮凝剂用量过大时,会产生两个副作用:一是使电荷中和过量而逆转;二是对胶粒表面产生保护作用。所以在生产过程中选用流量可调的计量泵,并在药泵的出口安装小流量流量表进行准确投加是必要的。药剂投加量与离心机入口含油污泥的固含量有关。如果油泥固含量较高,药剂投加量较大;如果油泥固含量较低,药剂投加量较小。药剂的投加量是否合适,在其他条件不变的情况下,主要根据出口泥饼含水率(一般在70%～80%)的高低和滤液固含量的浓度确定。药剂投加量一般控制在300～500 L/h。
3.3.5 使用化学药剂调质
本实验向含油污泥中投加脱水剂,破坏含油污泥中胶体的稳定性,使水、固、油三相有效分离,提高离心效果。在保证药剂的投加不增加离心机的容积负荷前提下,确定投加量为100～200 L/h为最佳。
3.4 离心机参数的选择
3.4.1 转筒转数
根据离心机的工作原理,一般情况下,转速越高分离效果越好,滤饼越干,滤后液越清,轴功率也越大。但并不是转速越高越好,对于易沉降的介质,转速越高,轴功率越大,容易引起固料来不及推出,造成物料堵塞;对于不易沉降的含油污泥,转速高到一定数值后,会出现分离效果下降,产泥量减少,滤液中固含量上升的现象。主要因为油泥通过絮凝剂作用而凝结成的胶合物不很稳定,在一定的外力作用下又会分开。因为含油污泥内部包含由架桥作用和范德华力牵引而成的两部分——高分子絮凝剂和含油较高的胶粒。虽然作为整体后,其综合密度略大于油水混合物,然而作为内部个体,含油较高的胶粒的密度小于高分子絮凝剂的密度,因此,随着离心机转速增大,含油较高的胶粒和高分子絮凝剂的密度差引起的离心力随之增大,当该离心力大于相对稳定的胶合物内部两组成之间的架桥作用和范德华力合力时,絮凝作用失败,胶合物稳定系统被破坏,因而出现分离效果下降,产泥量减少的现象[7]。从表1可知,在静置时间相同的情况下,PAM2比其他絮凝剂效果要好,故选择作为离心试验的絮凝剂,同时做空白试验。经试验发现只有当离心的转速在2 000 r/min以上时污泥絮体才能形成明显的固液分层现象。测定转速在2 000、2 500及3 000 r/min时絮凝体系的固液分离情况,结果见图2,可以看出,3条曲线的斜率依次增大,这表明分离效率随着转速的增大而显著提高。
3.4.2 差转数
差转速的大小主要取决于离心机所需排渣量的大小,污泥脱水时,离心机差转速不能过高,因为差转速过高时,由于转鼓内流体的挠动加快会增大流体对湿沉渣的冲刷,增大分离液中的含固量,降低固体回收率从而影响分离效果。差转速过低又会明显降低螺旋的输送效率,使差速器受到的扭矩过大损坏差速器。由于含油污泥黏度大,固液难分离,和絮凝剂反应时间长,因此差转速不宜过大。试验研究证明,用于含油污泥脱水时,离心机的差转速以3～5 r/min为宜。
3.4.3 离心机处理量
离心机的处理量是指能达到分离要求的最大的进机流量。当进料流量过大时,离心机转鼓内的渣层增厚,沉渣层表面松散的微粒容易被冲刷,从而明显降低分离效果。
3.5 最佳工艺参数确定
为保证在达到处理效果的同时,不对水、电、蒸汽、药剂等造成浪费,本试验确定了最佳的处理工艺参数,见表2。
3.6 回收油品质分析
离心机滤液线流出的分离液即是打算送装置回炼的回用油,该污油经滤液线送往集油井,再经泵拣到污油罐进行加温脱水。
4 结论
1)通过对含油污泥进行加温、投加化学药剂调质等预处理,可有效降低含油污泥的黏性,从而实现固液快速分离。
2)通过对含油污泥投加有机高分子絮凝剂可使高度分散的污泥颗粒、油珠或乳化油进行电中和、网联架桥,使污泥颗粒间发生凝聚,从而改善固液分离性能。
3)经过卧螺式两相离心机处理过的含油污泥,分离液含油可达88%,可送往生产装置回炼,泥饼可进行填埋或焚烧。
4)锦西石化污水处理车间运用离心分离技术处理含油污泥成功解决了长期困扰企业的污油中含泥高装置无法回炼的难题,使污油重新实现炼制,实现了对含油污泥的资源化利用,避免了企业资源浪费和能源损失,在取得环境效益的同时,又产生一定的经济效益。
摘要：对锦西石化含油污泥进行分析和研究,根据含油污泥黏度大、固液难分离的特点,通过对含油污泥进行化学调质,运用卧螺式两相离心机进行离心分离,回收油可达到回炼要求,从而实现含油污泥的资源化利用。
关键词：含油污泥,离心机,资源化
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畜禽粪污可 实现资源化利用 篇11
随着畜禽养殖业生产规模化、集约化的迅速发展，养殖场粪污排放物越来越多，2007年我国畜禽粪便排放量达26亿吨，已达工业固体废物产生量的2.2倍，进入水体的流失率高达25%~30%，全国养殖场的化学耗氧量约占全国化学耗氧量污染负荷的36.5%，高于工业废水和生活废水。这是水质污染程度的一个重要指标。
在我国的现实社会环境中，由于畜禽废弃物数量大、品质差、危害多的特点，人们对其价值还存在一些消极的观念，没有放在整个社会循环系统中去考虑，导致对畜禽粪污资源化的重视程度不够、资源总量估计不清、技术支撑不足、政策引导不力等问题，阻碍了畜禽粪污资源化与生物质能利用技术的发展、推广和应用。我国的粪便无害与资源化以及商品化处置率不到29%，而国外的粪便处置率远高于我国。畜禽养殖产生的污染已成为我国农村地区污染的主要来源，带来触目惊心的空气、水体、土壤、食品和生物污染，畜禽粪污处理迫在眉睫！
一、国外畜禽粪污处理现状
国外对畜禽粪便的开发研究始于上世纪40年代初，在1950年以前，各国大量小型畜禽养殖场中，畜禽粪便都以传统的固态粪方式进行收集贮存，并作为肥料施入农田。1960年以后，由于大型畜禽饲养场的建立，为了实现机械化和高效率，大量采用水力清除的方法而形成了大容量的液态粪，大大增加了施入农田的运输负荷，畜禽养殖污染问题在国际上亦引起普遍的关注。许多国家迅速采取措施加以干预和限制，并通过立法进行规范化管理。到60年代中后期，养殖场的畜禽粪便无害化处理技术已基本成熟。先进国家推行畜禽养殖清洁生产技术，特别是清粪工艺改为干清粪方式，效果较好。
粪便处理与一个国家的经济发展水平有关。从国外最新资料来看，在经济发达国家，粪便作肥料还田成为主要出路，在发展中国家，粪便作饲料仍是主要出路。目前欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料，东欧和独联体国家主张粪水分离，固体粪渣用作饲料，液体部分用于生产沼气或灌溉农田。
从国外尤其是发达国家的畜禽粪污治理状况来看，主要是采取畜牧业和整个大农业高度结合的方式，以充足的土地消化解决畜禽粪便污染，通过技术引导、技术指导、技术规范，结合有关政策、法规和国家法律来进行多层次、多方面的管理，发挥综合技术的效用，在实用技术上不断向独立处理、复合回收、循环共生、远程控制的现代综合利用（处理）技术等方向发展。
二、我国畜禽粪污处理现状
我国是畜禽养殖大国，畜禽粪便综合利用蕴含巨大潜力。目前我国畜禽粪污处理利用不外乎以下几个方面：
（1）用作肥料，包括自然堆肥（占90%)、大棚式堆肥、生物发酵和干燥等方式。随着我国有机食品和绿色食品的发展，有机肥料的需求量不断增加，用畜禽粪便制作有机肥具有一定的市场前景。但处理不好容易造成二次污染，农业生产用肥存在季节性使用的特点，一年中有8~9个月粪便废水直接外排，能量物质没有得到充分利用，产业链短，经济效益差；据对上海市有机肥生产的调查，上海市商品有机肥的产量仅占畜禽粪便总量的2%~3%，用畜禽粪便生产有机肥作为资源化利用所占的比例极低，需要加强引导。
（2）用作饲料，存在太多的安全隐患；畜禽粪便是有害物的潜在来源，含有病原微生物、化学农药残留等，1967年美国食品卫生管理部门认为畜禽粪便饲料化不卫生，并发布了政策性法令，各国学者对饲料化的安全性也进行了广泛的研究，认为带有潜在病原菌的畜禽粪便经过适当处理后，再用作饲料是安全的。但由于禽流感的肆掠，为防止禽病对人类造成的危害，笔者认为不应将饲料化作为发展方向。
（3）能源化利用。我国现有的1万多个规模养殖场中，已建沼气工程的不足10%，杭州浮山养殖场、上海星火农场、北京大兴县留民营生态农场是较为成功的范例，2002年全国集中供气的沼气用户达16万户。在能源短缺的今天，利用农村畜禽粪便资源化处理，发展沼气工程，已成为解决农村用能、培肥地力、防治农业污染、清洁生产的双赢之举。“十二五”期间是我国调整能源消费结构，也是发展生物质能的战略机遇期。我国具有丰富的农业生物质资源，可以能源化的资源量约为3.5亿吨标准煤，发展潜力巨大。今后国家将继续把沼气工程作为生物质能发展的战略重点，进一步完善扶持政策，拓宽原料来源和应用领域，加大建设力度，为改善农民生活和发展农村经济提供优质、清洁、可靠的能源保障。然而，大中型厌氧沼气工程初期投资比较大，占用土地面积较大，综合效益难以实现的问题是需要及时解决的。
（4）食用菌栽培，产品不易贮藏保鲜，风险大，劳动力多，菌渣带来二次污染。
（5）采用蚯蚓生物分解处理，投资少，效益高，占地少，与饲料工业、有机肥和环保产业链接，但受季节限制，污水无法充分利用。
（6）其他如自然生物处理方法（氧化塘、土地处理和废水养殖）、焚烧等，综合效益不高。
相对于畜禽养殖业的发展速度和污染防治的迫切性而言，这些技术手段的成熟程度还有待于进一步检验，且都不同程度地存在着二次污染、占用土地面积较大、浪费水资源、综合效益不高等缺陷，产业化程度不高，技术保证与服务体系不完善，迫切需要在技术整合、消化、重构和拓展等创新上下工夫。
据了解，有不少地方的养殖场利用厌氧（沼气）技术处理畜禽粪便，减少环境污染。上海市早在1999年就建成102个畜禽场污水治理工程；福建省福清市建成的治理畜禽场污水工程成功率和运行率达100%；河北省石家庄市采用微生物高温发酵生产优质有机肥料技术，建鸡粪发酵厂治理鸡粪污染；江苏省靖江市为解决农村能源及畜禽粪便污染环境问题，有16家畜禽养殖场建起沼气生物链工程。经过五年的科研探索，湖北中化东方肥料有限公司采用工厂化发酵工艺，接种高效活性菌剂，一般5～7天即可完成脱臭腐熟；利用生物热蒸发大量水分，低耗能，劳动强度小，能较好控制发酵湿度，减少有效态物质的损失。同时由于采用封闭设备，极大的减少蚊蝇寄生源的裸露。用畜禽粪便生产的有机肥，各项指标均达到生产无公害AA级生产资料标准。
用厌氧发酵技术处理畜禽粪便，投资少、成本低、管理方便、处理效果好。它能使畜禽场废水经处理后得以资源化利用，利用厌氧细菌的分解作用，将有机物（碳水化合物，蛋白质和脂肪）转化为沼气和二氧化碳。厌氧发酵技术具有多功能性，既治理环境污染，又开发新能源——沼气，同时还为农户提供优质肥料，从而取得综合治理效益。
厌氧发酵后所产生的沼液作为有机肥用于种植业，形成养殖——沼气——种植“三位一体”的生态农业良性循环模式。推广厌氧消化技术处理养殖场畜禽粪便、污水、废弃物，是改善农村环境卫生、提高人民健康水平的重要途径之一。利用沼气技术（厌氧消化）处理养猪、养鸡场废弃物，理论上可行，技术上成熟，且具有消除粪臭、杀灭病原微生物、不影响废水中含氮成分和提供能源等诸多优点。
各地应根据实际情况，在目前不可能投入巨资用于处理畜禽废弃物的情况下，根据不同规模、不同饲养方法，因地制宜，综合治理，采取厌氧处理、堆肥发酵、多级净化等多种治污技术模式。
三、畜禽养殖粪污处理发展趋势
畜禽养殖粪污处理及资源化利用研究，是国际农业环境的热点研究领域之一，是保证农牧业可持续发展柏农畜产品安全的关键技术。
畜禽养殖粪污处理应按照资源化、无害化、减量化和综合利用的原则，以循环经济为理念，以节能减排为途径，将环境工程、生态工程、生物技术与农业工程技术有机融合，重构养殖业发展和废弃物综合利用模式，通过延伸产业链提高经济效益，加强各生态链条的祸合链接，最大限度地挖掘农业循环经济潜力，提高农作物品质外，还可增产10%-15%，实现畜牧养殖和绿色种植农业之间的良性循环，充分彰显“绿色农业”、“环保节能”、“循环经济”的典型特色，促使畜禽养殖业由传统养殖方式向生态养殖方式转变，促进生态农业发展，推动新农村建设，实现节能减排，缓解当前农民工就业形势严峻的状况，保障粮食安全与食品安全。
当前，畜禽养殖粪污处理呈现如下发展趋势：
根据不同的区域特点和不同的养殖品种重构、拓展畜禽养殖粪污处理的生态工程模式，为养殖粪污处理利用产业化提供配套产品。
深化废水厌氧生物处理技术。针对不同类型的沼气池，研究开发特定的菌株和添加剂，提高不同季节的沼气产出效率。
亟待研究沼液梯级利用技术。国内的沼气工程目前普遍以湿法发酵工艺为主，每天产生的沼液是沼渣的6~7倍。沼液的综合利用是沼气工程取得实效的一个关键环节。沼液化学耗氧量含量一般在每升5 000毫克以上，鱼虾不能直接生存，必须梯级处理后使用。通过建立生物浮岛，利用特定水生植物把化学耗氧量浓度降低到每升2 000毫克左右，再选择耐肥水、养殖利润高的鱼虾品种实现“以鱼养水”的生态目标，并且将蛆酬生态滤池技术创造性地引入水产养殖中，建立微生物—植物—动物联合修复的生物修复新模式，实现饵料培养和水质净化一体化的高效目标。
完善蚯蚓生物分解处理技术。利用蚯蚓的生命活动来处理畜禽粪污是一项古老而又年轻的生物技术。粪污通过蚯蚓的消化系统，在各种酶的作用下，能迅速分解、转化成为自身或其他生物易于利用的营养物质，既可以生产优良的动物蛋白，又可以生产肥沃的复合有机肥。蚯蚓粪的资源化利用和产品开发技术有待研究，特别是开发特殊工艺，将蚯蚓粪制成高效除臭剂，有效吸附养殖场异味。
中小河流淤泥的资源化利用 篇12
1 东阿县河道淤积概况
由于资金、技术等资源条件的限制, 我国2/3的中小河流在建造时没有达到严格的防洪标准, 对引发的水域污染治理造成困难。中小河流整治严重滞后, 存在一些明显的薄弱环节[3]。东阿县有中心河、巴公河、赵牛新河等21条排涝河道, 由于建设基础差、人为破坏、区域水土流失严重等因素影响, 当前这些河道流域产生大量的淤泥, 由于治理不佳, 导致水域流向受阻, 水质污染严重[4]。全县约215.1 km河道淤积总量已达1亿m3。以2010年8月8日晚间至8月11日为例, 聊城市普降暴雨, 局部特大暴雨, 东阿县最大3 d降雨量超过200 mm, 为200年1遇。此次降雨是东阿县30年来的最强降雨, 降雨过程强度大, 历时短, 范围广, 致使东阿县11个乡镇、办事处的农作物受灾, 玉米、棉花倒伏严重, 蔬菜发生严重渍涝, 造成全县农田大面积积水, 大部分积水深度在30 cm以上, 部分积水50 cm以上, 有的积水近1.0 m, 主要排涝河道淤积抬高洪水位, 降低排洪能力, 形成局部地区的严重内涝, 灾害损失严重。河道水环境已经不能适应全县社会经济发展和人民生产生活的需要[5,6]。应以疏浚清淤、配套建筑物和堤顶硬化绿化为重点, 将中小河流流域治理项目作为全县十大民生项目实施。本着资源利用化原则, 减少耕地的占用范围, 对淤泥进行减量化、无害化、资源化处理。
2 中小河流淤泥处理技术
2.1 堆肥处理技术
堆肥化是利用自然界广泛存在的微生物, 有控制地促进淤泥废弃物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。河道淤泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素钙、镁、铁等[7]。如果将这些淤泥进行合理处置并用于农业生产中, 具有培肥地力的作用。当前, 淤泥的土地利用能耗低, 是一种符合我国国情的安全积极的淤泥处置方式之一。土地可持续利用将是建设资源节约、环境友好社会的必然趋势, 但是淤泥中也含有大量病原菌、寄生虫 (卵) , 铜、锌等重金属和二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物, 如果处理不善会引发二次污染。淤泥要用作农田处置, 必须经无毒无害化处理 (采用高温堆肥) , 将河道淤泥经过科学处理制成农作物有机肥使用[8]。
2.2 淤泥低温干化技术
淤泥低温干化是通过低于污泥燃点的外来热源将污泥中水分蒸发的过程。然而淤泥干化是能量净消耗的过程, 能耗费用通常占淤泥处理总费用的80%以上, 热电厂或水泥厂排放的烟气量很大, 排放的烟气温度一般在120~200℃, 其中蕴藏的巨大潜能正是污泥低温干化最理想的热源。利用烟气余热进行污泥干化, 可以彻底克服淤泥干化的能耗瓶颈, 降低运行成本[4];利用烟气余热干化污泥, 污泥不仅吸取热量而减轻热污染, 而且吸附了烟尘和部分二氧化硫而减轻对大气的污染负荷, 能更好地达到节能减排的效果。干化后淤泥可作为燃煤的辅助燃料使用, 具有非常显著的环境、社会和经济效益。
2.3 淤泥制砖技术
淤泥制砖是在黏土中掺入60%的淤泥, 制成的红砖外观标准和各项技术指标均能达到标准要求。随着农业产业结构调整, 土地整理范围进一步扩大, 可利用的地表黏土资源越来越少, 其生存危机越来越明显。直接利用淤泥制砖是一种变废为宝的处理方法, 不但减少因堆放而侵占耕地, 同时缓解了砖瓦厂土源紧张和对农田的取土破坏, 社会效益显著。
2.4 其他河道淤泥处理技术
单纯的河道产生的淤泥, 含有丰富的有机物和一定量的氮、磷、钾等营养元素, 经过高温堆肥和生化处理后, 如物理脱水、祛除有毒物质、固化处理等, 可用作农业覆土、垃圾堆场覆盖土、城市绿地用土、河堤路基填土, 对于提高河道淤泥的综合利用效率、降低生产成本具有重要意义;对于没有条件可用作低洼地填高或抬高河道两岸农田高程, 河道淤泥 (平原河网) 可加高加固堤防[9]。
3 结语
目前, 中小河流是东阿县主要的行洪排涝河道。对区域内的河流淤泥污染进行处理, 使水域行洪顺畅, 兼顾河流生态环境, 实施堤防护岸加固和建设、河道清淤疏浚和排涝工程为主的综合性治理工程, 可有效地保障区域的防洪安全、用水安全, 对环境、生态系统也会产生深远的影响。对大部分淤泥采用简单的处理方式, 可用于河道加固加高堤防;多数情况下, 弃淤泥量大, 对河流淤泥进行资源化利用时, 要以淤泥稳定化和无害化处理为基础。如果政府在河流污泥处理环节的服务采购实施得当, 就能够支撑污泥资源化所需要的外部条件[10]。部分地方污泥资源化处置实施的外部经济条件并不成熟, 就需要政府进行合理的引导和规划, 如可实施补贴, 确保河流清淤过程的顺利进行。总而言之, 合理处置中小河流的淤泥, 可使中小河流沿线群众的生产生活条件和居住环境得到明显改善, 达到“水清、河畅、岸绿、景美”的目标。
参考文献
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[8]林家森.城市河流淤泥污染治理对策[N].中国建设报, 2004-08-27 (1) .
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