I. Definice a generování kalu
-
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.
-
Zdroje
- 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.
- 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 .
- 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 |
- 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.
- 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.
- 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 |
- 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
Fáze | Technologie | Pros | Nevýhody |
Zahušťování | Gravitace | Nízká energie, jednoduchá | Velká stopa, uvolnění fosforu |
| Odstředivý | Vysoká účinnost | Vysoké náklady |
Odvodnění | Deska a rámeček | Nízká vlhkost (≤ 60%) | Provoz dávek, komplexní údržba |
| Lis pásů | Nepřetržité zpracování | Vysoké chemické použití, sekundární znečištění |
Stabilizace | Anaerobní trávení | Obnova bioplynu, snížení 30–50% | Vysoké investice, potřebné vzduchotěsné systémy |
| Stabilizace vápna | Rychlé zabíjení patogenu | Zvýšení hmotnosti, vyšší náklady |
Sušení | Sluneční | Nízký uhlík | Závislé na klimatu |
| Tepelný | Rychlé, efektivní | Vysoký spotřebu energie |
Likvidace | Spalování | Úplná neškodnost | Dioxinová rizika, vysoké náklady |
| Aplikace půdy | Obnovení zdrojů | Omezení těžkých kovů |
IV. Aplikace v reálném světě
- 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.
- Projekt Shanghai Bailonggang :
- Největší zařízení v Asii; Vysokotlaké odvodnění na 40% vlhkosti, s kalem používaným pro skládku/spalování.
- Projekt plyšového plynu Chongqing :
- Zaměstnává plynulé zplyňování postele k přeměně 100 tun/den kalu na páru a elektřinu.
V. Emerging Technologies
- Pyrolýza/karbonizace : Převede kaly na biochar pro sanaci půdy nebo paliva (energeticky náročné).
- Ultrazvukové ošetření : Zvyšuje odvodnění prostřednictvím kavitace (často kombinované s jinými metodami).
- Plazmatická technologie : Rozklad vysoké teploty (nulové sekundární znečištění; používané ve Švédsku/Japonsku).
- 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.