Omfattende analyse af fjernelse af slam i spildevandsbehandling

I. Definition og generering af slam

1. Definition
   Slam henviser til semi-faste eller faste rester genereret under spildevandsrensning. Det består af organisk affald, bakteriel biomasse, uorganiske partikler, kolloider og andre stoffer, kendetegnet ved højt fugtighedsindhold (initial ≥99%), højt organisk indhold og bionedbrydelighed. Ifølge Forebyggelse og kontrollov til vandforurening , slam klassificeres som et biprodukt af spildevandsrensning, eksklusive screeninger, skum og grus.

2. Kilder

   • Behandlingsstadier :

• Forbehandling (f.eks. Skærme, gruskamre) producerer screeninger og grus.
• Primær behandling (Primære sedimentationstanke) genererer primær slam.
• Sekundær behandling (biologiske reaktorer, sekundære afklarere) giver aktiveret slam.
• Tertiær behandling (Kemisk koagulation, filtrering) producerer kemisk slam.
  • Spildevandstyper : Inkluderer kommunale, industrielle og vandforsyningsslam.
  • Udbytte : 5–10 ton slam pr. 10.000 ton spildevand (ved 80% fugtindhold), afhængigt af indflydelsesrige kvalitet og behandlingsprocesser.

3. Sammensætning og risici
   Slam indeholder patogener, tungmetaller (f.eks. Bly, cadmium), vedvarende organiske forurenende stoffer og andre forurenende stoffer. Forkert håndtering kan føre til sekundær forurening (eutrofiering, udvaskning af tungmetal).

Ii. Nøgleslamfjernelsesmetoder og processer

Kernemålene er Volumenreduktion, stabilisering, ufarlighed og ressourcegendannelse . De vigtigste faser inkluderer fortykning, afvanding, stabilisering, tørring og endelig bortskaffelse .

1. Fortykning
   • Formål : Fjern interstitielt vand for at reducere volumen (fugtindhold fra 99% til 94–97%).
   • Teknologier :

     Metode	Fordele	Begrænsninger
     Tyngdekraft	Lav energi, enkel betjening	Stort fodaftryk, phosphorfrigivelse
     Flotation	Velegnet til fortyndet slam	Højt energiforbrug
     Centrifugal	Høj effektivitet, kompakt	Omkostninger til høj kapital og vedligeholdelse

2. Afvanding
   • Formål : Reducer fugtighedsindholdet til 65-80% for lettere transport.
   • Teknologier :

• Mekaniske metoder : Bæltefilterpresser (for aktiveret slam), plade-og-ramme-filterpresser (fugtighed ≤60%), centrifuger (kontinuerlig drift).
• Naturlig tørring : Klimaafhængige, lave omkostninger for små planter.
  • Casestudie : Shanghai Bailonggang-slamprojekt bruger højtryksmembranfilterpresser, der behandler 1.500 ton/dag; Afvandet slam er deponeret eller forbrændt.

3. Stabilisering
   • Formål : Forringet organiske stoffer, reducer lugt og patogener.
   • Metoder :

• Anaerob fordøjelse : Producerer biogas (50–70% metan) men kræver lufttætte systemer.
• Aerob kompostering : Konverterer slam til humus til landbrug.
• Kalkstabilisering : Hurtig patogeninaktivering, men øger slamvægten.

4. Tørring
   • Formål : Opnå 10–40% fugtindhold til ressourceinddrivelse.
   • Teknologier :

     Metode	Fordele	Begrænsninger
     Termisk tørring	Reduktion med høj volumen (90%)	Høj energi, lugtemissioner
     Soltørring	Lavt kulstofindhold, lave omkostninger	Klimaafhængig, langsom
     Mikrobølgeovn	Hurtig og ensartet tørring	Omkostninger til høje udstyr

5. Endelig bortskaffelse
   • Deponering : Enkelt, men kræver strenge standarder (fugt ≤60%, organiske ≤5%) og risikerer udvaskning af udvaskning.
   • Forbrænding : Komplet volumenreduktion (10% askrester) men har brug for udstødningsbehandling.
   • Jordansøgning : Komposteret slam til jordforbedring, underlagt tungmetalgrænser.
   • Materiel genbrug : Slamsten (f.eks. Guangdong Heyuan -projekt producerer 36.000 mursten/år)

III. Sammenligning af teknologi

Iv. Virkelige applikationer

1. Jinjiang Slam Disposal Center (Kina) :
   • Bruger "Back-Pressure Steam Turbine Waste Weat Drying", behandling af 180.000 ton/år og producerer 36.000 mursten/dag.
2. Shanghai Bailonggang -projekt :
   • Asiens største slamfacilitet; Højtryk afvanding til 40% fugt, med slam, der bruges til deponering/forbrænding.
3. Chongqing forgasningsprojekt :
   • Anvender fluidiseret sengforgasning til at konvertere 100 ton/dag med slam til damp og elektricitet.

V. Emerging Technologies

1. Pyrolyse/carbonisering : Konverterer slam til Biochar til jord afhjælpning eller brændstof (energikrævende).
2. Ultralydsbehandling : Forbedrer afvanding via kavitation (ofte kombineret med andre metoder).
3. Plasmateknologi : Nedbrydning af høj temperatur (nul sekundær forurening; brugt i Sverige/Japan).
4. Bioelektrokemiske systemer : Mikrobiel nedbrydning med elproduktion (lab-skala).

Vi. Udfordringer og anbefalinger

• Tekniske barrierer : Høj kemisk anvendelse (f.eks. Polyacrylamid), energikrævende tørring.
• Politiske behov : Styrke slamgenvindingsstandarder (f.eks. Tekniske retningslinjer for slambehandling ) og fremme aske genbrug i konstruktionen.
• Omkostningsoptimering : Tilskynd co-behandling med strøm/cementplanter for at reducere omkostninger.