Omfattande analys av borttagning av slam vid avloppsrening

I. Definition och generering av slam

1. Definition
   Slam hänvisar till halvfast eller fasta rester genererade under avloppsrening. Det består av organiskt skräp, bakteriell biomassa, oorganiska partiklar, kolloider och andra ämnen, kännetecknade av högt fuktinnehåll (initial ≥99%), högt organiskt innehåll och biologiskt nedbrytbarhet. Enligt Vattenförebyggande och kontrolllagstiftning , slam klassificeras som en biprodukt av avloppsrening, exklusive screings, avskum och korn.

2. Källor

   • Behandlingsstadier :

• Förbehandling (t.ex. skärmar, kornkamrar) producerar visningar och korn.
• Primärbehandling (Primär sedimentationstankar) Genererar primärt slam.
• Sekundärbehandling (Biologiska reaktorer, sekundära klarare) ger aktiverat slam.
• Tertiär behandling (Kemisk koagulering, filtrering) producerar kemiskt slam.
  • Avloppsvattentyper : Inkluderar kommunala, industriella och vattenförsörjningsslam.
  • Avkastning : 5–10 ton slam per 10 000 ton avloppsvatten (vid 80% fuktinnehåll), beroende på påverkan av påverkan och behandling.

3. Komposition och risker
   Slam innehåller patogener, tungmetaller (t.ex. bly, kadmium), ihållande organiska föroreningar och andra föroreningar. Felaktig hantering kan leda till sekundär förorening (eutrofiering, lakning av tungmetall).

Ii. Metoder och processer för borttagning av slam

Kärnmålen är Volymminskning, stabilisering, ofarlighet och resursåterställning . Viktiga steg inkluderar förtjockning, avvattning, stabilisering, torkning och slutlig bortskaffande .

1. Förtjockning
   • Ändamål : Ta bort interstitellt vatten för att minska volymen (fuktinnehåll från 99% till 94–97%).
   • Teknik :

     Metod	Fördelar	Begränsningar
     Tyngdkraftsförjockning	Låg energi, enkel drift	Stort fotavtryck, fosforfrisättning
     Flotation	Lämplig för utspädd slam	Högenergikonsumtion
     Centrifugal	Hög effektivitet, kompakt	Höga kapital- och underhållskostnader

2. Avvattning
   • Ändamål : Minska fuktinnehållet till 65–80% för enklare transport.
   • Teknik :

• Mekaniska metoder : Bältesfilterpressar (för aktiverat slam), platt-och-ramfilterpressar (fukt ≤60%), centrifuger (kontinuerlig drift).
• Naturtorkning : Klimatberoende, låg kostnad för små växter.
  • Fallstudie : Shanghai Bailonggang Sludge Project använder högtrycksmembranet för membran, och behandlar 1 500 ton/dag; Avvattnat slam är deponerade eller förbrännas.

3. Stabilisering
   • Ändamål : Försämra organiska ämnen, minska luktar och patogener.
   • Metoder :

• Anaerob matsmältning : Producerar biogas (50–70% metan) men kräver lufttäta system.
• Aerob kompostering : Konverterar slam till humus för jordbruk.
• Kalkstabilisering : Snabb patogeninaktivering men ökar slamvikten.

4. Torkning
   • Ändamål : Uppnå 10–40% fuktinnehåll för resursåtervinning.
   • Teknik :

     Metod	Fördelar	Begränsningar
     Termisk torkning	Hög volymminskning (90%)	Hög energi, luktutsläpp
     Soltorkning	Lågkolkostnad, låg kostnad	Klimatberoende, långsam
     Mikrovåg	Snabb och enhetlig torkning	Hög utrustningskostnader

5. Slutförhindrande
   • Deponering : Enkel men kräver strikta standarder (fukt ≤60%, organiska ≤5%) och riskerar lakvattenproduktion.
   • Förbränning : Komplett volymminskning (10% askrester) men behöver avgasbehandling.
   • Markanvändning : Komposterat slam för markförbättring, med förbehåll för tungmetallgränser.
   • Återanvändning : Slam tegelstenar (t.ex. Guangdong Heyuan -projekt producerar 36 000 tegelstenar/år)

Iii. Teknikjämförelse

Iv. Verkliga ansökningar

1. Jinjiang Slam Disposal Center (Kina) :
   • Använder "ryggtrycks ångturbinavfallsvärme torkning", bearbetning 180 000 ton/år och producerar 36 000 tegelstenar/dag.
2. Shanghai Bailonggang -projekt :
   • Asiens största slamanläggning; Högtryck avvattning till 40% fukt, med slam som används för deponi/förbränning.
3. Chongqing -förgasningsprojekt :
   • Använder fluidiserad bäddförgasning för att omvandla 100 ton/dag slam till ånga och el.

V. Emerging Technologies

1. Pyrolys/karbonisering : Konverterar slam till biochar för jordrensning eller bränsle (energikrävande).
2. Ultraljudsbehandling : Förbättrar avvattning via kavitation (ofta i kombination med andra metoder).
3. Plasmateknik : Högtemperaturnedbrytning (noll sekundär förorening; används i Sverige/Japan).
4. Bioelektrokemiska system : Mikrobiell nedbrytning med elproduktion (labbskala).

Vi. Utmaningar och rekommendationer

• Tekniska hinder : Hög kemisk användning (t.ex. polyakrylamid), energikrävande torkning.
• Policybehov : Stärka återvinningsstandarder för slam (t.ex. Tekniska riktlinjer för slambehandling ) och främjar askanvändning i konstruktionen.
• Kostnadsoptimering : Uppmuntra sambehandling med kraft-/cementanläggningar för att minska kostnaderna.