Omfattende analyse av fjerning av slam i avløpsvannbehandling

I. Definisjon og generering av slam

1. Definisjon
   Slam refererer til halvfast eller faste rester generert under rensing av avløpsvann. Den består av organisk rusk, bakteriell biomasse, uorganiske partikler, kolloider og andre stoffer, preget av høyt fuktighetsinnhold (initial ≥99%), høyt organisk innhold og biologisk nedbrytbarhet. I følge Forebygging av vannforurensning og kontrolllov , slam er klassifisert som et biprodukt av avløpsvannbehandling, unntatt screeninger, avskum og korn.

2. Kilder

   • Behandlingsstadier :

• Forbehandling (f.eks. Skjermer, kornkamre) produserer visninger og korn.
• Primærbehandling (Primær sedimentasjonstanker) genererer primær slam.
• Sekundær behandling (Biologiske reaktorer, sekundære avklarere) gir aktivert slam.
• Tertiær behandling (Kjemisk koagulasjon, filtrering) produserer kjemisk slam.
  • Avløpstyper : Inkluderer kommunal, industriell og vannforsyningsslam.
  • Avkastning : 5–10 tonn slam per 10.000 tonn avløpsvann (ved 80% fuktighetsinnhold), avhengig av påvirkningskvalitets- og behandlingsprosesser.

3. Sammensetning og risiko
   Slam inneholder patogener, tungmetaller (f.eks. Bly, kadmium), vedvarende organiske miljøgifter og andre forurensninger. Feil håndtering kan føre til sekundær forurensning (overgjødsling, utvasking av tungmetall).

Ii. Nøkkel slamfjerningsmetoder og prosesser

Kjernemålene er Volumreduksjon, stabilisering, ufarlig og ressursgjenoppretting . Nøkkelstadier inkluderer tykning, avvanning, stabilisering, tørking og endelig avhending .

1. Tykning
   • Hensikt : Fjern interstitiell vann for å redusere volumet (fuktighetsinnhold fra 99% til 94–97%).
   • Teknologier :

     Metode	Fordeler	Begrensninger
     Tyngdekraften tyknet	Lav energi, enkel drift	Stort fotavtrykk, fosforutgivelse
     Flotasjon	Passer for fortynnet slam	Høyt energiforbruk
     Sentrifugal	Høy effektivitet, kompakt	Høye kapital- og vedlikeholdskostnader

2. Avvanning
   • Hensikt : Reduser fuktighetsinnholdet til 65–80% for enklere transport.
   • Teknologier :

• Mekaniske metoder : Beltefilterpresser (for aktivert slam), plate-and-ramme filterpresser (fuktighet ≤60%), sentrifuger (kontinuerlig drift).
• Naturlig tørking : Klimaavhengig, lave kostnader for små planter.
  • Casestudie : Shanghai Bailonggang Sludge Project bruker høytrykksmembranfilterpresser, og behandler 1500 tonn/dag; Avvannet slam er deponert eller forbrent.

3. Stabilisering
   • Hensikt : Forringe organiske stoffer, reduser lukt og patogener.
   • Metoder :

• Anaerob fordøyelse : Produserer biogass (50–70% metan), men krever lufttette systemer.
• Aerob kompostering : Konverterer slam til humus for landbruk.
• Kalkstabilisering : Rask patogeninaktivering, men øker slamvekten.

4. Tørking
   • Hensikt : Oppnå 10–40% fuktighetsinnhold for ressursgjenoppretting.
   • Teknologier :

     Metode	Fordeler	Begrensninger
     Termisk tørking	Reduksjon av høyt volum (90%)	Høy energi, luktutslipp
     Soltørking	Lavkarbon, lave kostnader	Klimaavhengig, treg
     Mikrobølgeovn	Rask og jevn tørking	Kostnader for høyt utstyr

5. Endelig avhending
   • Deponering : Enkelt, men krever strenge standarder (fuktighet ≤60%, organiske stoffer ≤5%) og risikerer utvaskingsgenerering.
   • Forbrenning : Fullstendig volumreduksjon (10% askerester), men trenger eksosbehandling.
   • Landsøknad : Kompostert slam for jordforbedring, underlagt tungmetallgrenser.
   • Materiell gjenbruk : Slammurstein (f.eks. Guangdong Heyuan -prosjekt produserer 36 000 murstein/år)

Iii. Teknologisammenligning

IV. Applikasjoner i den virkelige verden

1. Jinjiang Sludge Disposal Center (Kina) :
   • Bruker "back-Pressure dampturbin avfalls varme-tørking", behandler 180 000 tonn/år og produserer 36 000 murstein/dag.
2. Shanghai Bailonggang Project :
   • Asias største slamanlegg; Høytrykksvanning til 40% fuktighet, med slam brukt til deponi/forbrenning.
3. Chongqing Gasification Project :
   • Anvendelse av forgassifisering av fluidisert seng for å konvertere 100 tonn/dag med slam til damp og strøm.

V. Emerging Technologies

1. Pyrolyse/karbonisering : Konverterer slam til Biochar for jordsanlegg eller drivstoff (energiintensivt).
2. Ultralydbehandling : Forbedrer avvanning via kavitasjon (ofte kombinert med andre metoder).
3. Plasmateknologi : Nedbrytning av høy temperatur (null sekundær forurensning; brukt i Sverige/Japan).
4. Bioelektrokjemiske systemer : Mikrobiell nedbrytning med elektrisitetsproduksjon (labskala).

Vi. Utfordringer og anbefalinger

• Tekniske barrierer : Høy kjemisk bruk (f.eks. Polyakrylamid), energikrevende tørking.
• Politiske behov : Styrke standarder for gjenvinning av slam (f.eks. Tekniske retningslinjer for slambehandling ) og fremme askegjenbruk i konstruksjonen.
• Kostnadsoptimalisering : Oppmuntre co-prosessering med kraft-/sementplanter for å redusere kostnader.