Komplexní analýza odstraňování kalů při čištění odpadních vod

I. Definice a generování kalu

1. Definice
   Kal se vztahuje na polotuhé nebo pevné zbytky generované během čištění odpadních vod. Skládá se z organických zbytků, bakteriální biomasy, anorganických částic, koloidů a dalších látek, charakterizovaných vysokým obsahem vlhkosti (počáteční ≥ 99%), vysokým organickým obsahem a biologicky rozložitelností. Podle Zákon o prevenci a kontrole znečištění vody , Kal je klasifikován jako vedlejší produkt čištění odpadních vod, s výjimkou promítání, spodiny a štěrku.

2. Zdroje

   • Fáze léčby :

• Předběžné ošetření (např. Screens, Grit Chambers) vytváří projekce a štěrk.
• Primární ošetření (Primární sedimentační nádrže) vytváří primární kaly.
• Sekundární ošetření (Biologické reaktory, sekundární čističe) poskytuje aktivovaný kaly.
• Terciární léčba (Chemická koagulace, filtrace) produkuje chemický kal.
  • Typy odpadních vod : Zahrnuje komunální, průmyslový a vodovodní kaly.
  • Výtěžek : 5–10 tun kalu na 10 000 tun odpadních vod (při 80% obsahu vlhkosti), v závislosti na procesech vlivné kvality a čištění.

3. Složení a rizika
   Kal obsahuje patogeny, těžké kovy (např. Olovo, kadmium), přetrvávající organické znečišťující látky a další kontaminanty. Nesprávné manipulace může vést k sekundárnímu znečištění (eutrofizace, vyluhování těžkých kovů).

Ii. Metody a procesy odstraňování klíčů

Hlavní cíle jsou Snížení objemu, stabilizace, neškodnost a obnovení zdrojů . Mezi klíčové fáze patří zahušťování, odvodnění, stabilizace, sušení a konečná likvidace .

1. Zahušťování
   • Účel : Odstraňte intersticiální vodu pro snížení objemu (obsah vlhkosti z 99% na 94–97%).
   • Technologie :

     Metoda	Výhody	Omezení
     Zhušťování gravitace	Nízká energie, jednoduchá operace	Velká stopa, uvolnění fosforu
     Flotace	Vhodné pro zředěný kaly	Vysoká spotřeba energie
     Odstředivý	Vysoká účinnost, kompaktní	Vysoké náklady na kapitál a údržbu

2. Odvodnění
   • Účel : Snižte obsah vlhkosti na 65–80% pro snazší přepravu.
   • Technologie :

• Mechanické metody : Filtr pásového filtru (pro aktivovaný kaly), lisy filtru desek a rámu (vlhkost ≤ 60%), odstředivky (nepřetržitý provoz).
• Přirozené sušení : Pro malé rostliny závislé na klimatu.
  • Případová studie : Shanghai Bailonggang Sludge Project používá vysokotlaké membránové filtrové lisy a ošetřuje 1 500 tun/den; Odvodněný kales je skládán nebo spálen.

3. Stabilizace
   • Účel : Degradujte organické látky, snižte pachy a patogeny.
   • Metody :

• Anaerobní trávení : Vytváří bioplyn (50–70% metanu), ale vyžaduje vzduchotěsné systémy.
• Aerobní kompostování : Převádí kaly na humus pro zemědělství.
• Stabilizace vápna : Rychlá inaktivace patogenu, ale zvyšuje hmotnost kalů.

4. Sušení
   • Účel : Dosáhněte 10–40% obsahu vlhkosti pro obnovení zdrojů.
   • Technologie :

     Metoda	Výhody	Omezení
     Tepelné sušení	S vysokým objemovým snížením (90%)	Vysoká energie, emise zápachu
     Sluneční sušení	Nízkohlíkové, nízké náklady	Klima-závislé, pomalé
     Mikrovlnná trouba	Rychlé a jednotné sušení	Vysoké náklady na vybavení

5. Konečná likvidace
   • Skládkování : Jednoduché, ale vyžaduje přísné standardy (vlhkost ≤ 60%, organické látky ≤ 5%) a rizika generování výluhů.
   • Spalování : Úplné snížení objemu (10% zbytky popela), ale vyžaduje ošetření výfukových plynů.
   • Aplikace půdy : Kompostovaný kal pro zlepšení půdy, s výhradou limitů těžkých kovů.
   • Opětovné použití materiálu : Cludge Bricks (např. Projekt Guangdong Heyuan produkuje 36 000 cihel/rok)

Iii. Porovnání technologií

IV. Aplikace v reálném světě

1. Centrum likvidace kalu Jinjiang (Čína) :
   • Používá „sušení tepla z odpadního odpadu s back-tlačítkem,“ zpracovává 180 000 tun/rok a produkuje 36 000 cihel/den.
2. Projekt Shanghai Bailonggang :
   • Největší zařízení v Asii; Vysokotlaké odvodnění na 40% vlhkosti, s kalem používaným pro skládku/spalování.
3. Projekt plyšového plynu Chongqing :
   • Zaměstnává plynulé zplyňování postele k přeměně 100 tun/den kalu na páru a elektřinu.

V. Emerging Technologies

1. Pyrolýza/karbonizace : Převede kaly na biochar pro sanaci půdy nebo paliva (energeticky náročné).
2. Ultrazvukové ošetření : Zvyšuje odvodnění prostřednictvím kavitace (často kombinované s jinými metodami).
3. Plazmatická technologie : Rozklad vysoké teploty (nulové sekundární znečištění; používané ve Švédsku/Japonsku).
4. Bioelektrochemické systémy : Mikrobiální degradace výrobou elektřiny (laboratorní měřítko).

Vi. Výzvy a doporučení

• Technické bariéry : Vysoké chemické použití (např. Polyakrylamid), energeticky náročné sušení.
• Potřeby politiky : Posilujte standardy recyklace kalů (např. Technické pokyny pro léčbu kalů ) a podporovat opětovné použití popela ve stavebnictví.
• Optimalizace nákladů : Povzbuzujte společné zpracování s elektrárnami s výkonem/cementem ke snížení nákladů.