米 瓊，郭廣寨，裴鐘鈺，馬銀龍，趙由才

(1.同濟大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海 200092;2.上海環(huán)境實業(yè)有限公司，上海 200060;3.上海市市容環(huán)境衛(wèi)生汽車運輸處，上海 200061)

1 引言

目前，上海市各污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，主要采用垃圾裝載車從污水處理廠運至碼頭，然后采用散裝，水、陸聯(lián)運方式運到老港填埋場，或直接陸運至老港填埋場。污泥散裝運輸作業(yè)工藝雖被普遍采用，但存在明顯的“滴、漏、臭”等問題，給沿途周邊環(huán)境造成了嚴重的二次污染。另一方面，隨著城市居民對生活質(zhì)量及環(huán)境質(zhì)量要求的提高，以及污泥產(chǎn)量的日益增加［1］，污泥運輸效率亟待提高。2009年，上海市建立了生活垃圾集裝化運輸系統(tǒng)，給周邊環(huán)境帶來了明顯改善［2，3］，因此，本文在充分借鑒和參考上海市生活垃圾集裝化轉運系統(tǒng)的建立和運營經(jīng)驗的基礎上，開展污泥集裝化運輸可行性研究。

2 污泥集裝化運輸?shù)目尚行苑治?/h2>

相比于傳統(tǒng)的污泥露天散裝車載運輸，污泥集裝化運輸因集裝箱體積龐大、運載量大等特點，對污泥裝卸點環(huán)境、污泥性質(zhì)、投資運輸成本等均提出了更高的要求。借鑒上海市生活垃圾集裝化運輸集裝箱的規(guī)格方案［4］，污泥的集裝化運輸沿用成功應用到生活垃圾集裝化運輸中的20尺貨柜集裝箱作為污泥集裝化運輸?shù)倪\載容器。在此條件下，上海市各污水處理廠污泥要實現(xiàn)集裝化運輸則至少滿足以下2個要求:(1)含水率方面:污水廠污泥含水率≤60%，符合污泥衛(wèi)生處置要求;(2)污泥裝卸環(huán)境方面:污水廠污泥裝點的設備設施和道路場地需滿足集裝箱運輸?shù)臈l件，即廠區(qū)車輛行駛的規(guī)定道路應能夠承受集裝箱車輛的壓力和10米的高度，場地具有倒車、掉頭的回旋余地;污泥傾卸點應滿足豎式對卸料口或其他卸料方式的要求。

2.1 污泥含水率方面

目前上海市各污水處理廠的污泥運輸作業(yè)點大致分為兩類:

(1)市中心城區(qū)各污水處理廠運輸作業(yè)點，各作業(yè)點的污泥 (含水率約為80%)分別運輸?shù)桨埜畚鬯幚韽S進行干化;

(2)白龍港污水處理廠，主要是內(nèi)部的駁運，運輸?shù)闹饕蝿帐?，部分含水率約為80%的污泥駁運到深度脫水廠進行干化，干化后的污泥駁運到船碼頭。

上述兩類污泥運輸作業(yè)點的基本情況見表1。

表1 污泥運輸作業(yè)點基本情況表Tab.1 Basic information of sludge transportation operations sites

由表1可知，在調(diào)研的上海市10座污水處理廠中，所產(chǎn)污泥含水率≤60%，滿足污泥集裝化運輸要求的污水處理廠僅有天山廠、白龍港。其中，天山廠的污泥產(chǎn)量較低，約為50噸/天，白龍港的污泥產(chǎn)量則較大，約為1000噸/天。

2.2 污泥裝卸環(huán)境方面

上海市各污水處理廠污泥運輸作業(yè)點相關道路和裝卸點環(huán)境情況如表2所示。由表2可知，石洞口、曲陽廠、龍華廠、東區(qū)廠、長橋廠、天山廠和吳淞廠的污泥運輸作業(yè)點相關道路和裝卸點環(huán)境有限，難以滿足集裝化運輸作業(yè)要求;白龍港、竹園一廠和竹園二廠的污泥運輸作業(yè)點的道路和裝卸環(huán)境較為寬敞，可滿足污泥集裝化運輸作業(yè)要求。

另一方面，由表1可知，竹園一廠和竹園二廠產(chǎn)生的污泥含水率均約為80%，不滿足集裝化運輸污泥含水率的要求，需要運輸至白龍港污水處理廠進一步脫水處理后方可進行集裝化運輸和填埋;污泥含水率滿足≤60%要求的天山廠的道路和場地無法滿足集裝箱運輸?shù)囊?，若對其進行污泥集裝化運輸，則需對場內(nèi)道路和環(huán)境進行改造建設和處理。

綜上所述可知，在調(diào)研的10座污水處理廠中，能滿足污泥集裝化運輸所需含水率和裝卸環(huán)境要求的污水處理廠僅白龍港污水處理廠。

表2 污水處理廠污泥運輸?shù)缆芳把b卸點環(huán)境Tab.2 Environment of sludge loading points and haul roads of sewage treatment plant

續(xù)表2

3 污泥性質(zhì)對集裝化運輸?shù)挠绊?/h2>

集裝箱運輸?shù)奈勰嘀饕獮榻?jīng)調(diào)理壓榨脫水至含水率≤60%的污泥，因此，與生活垃圾相比［5］，污泥在短暫的3～5天的運輸過程中，基本無滲濾液產(chǎn)生，對集裝箱運輸產(chǎn)生影響的問題主要體現(xiàn)為以下兩個方面:

(1)污泥的強堿性可能會對集裝箱產(chǎn)生一定的腐蝕，縮短其使用壽命;

(2)污泥堿性較大，其中強堿脫水劑與污泥中含氮化合物反應釋放出的大量的NH3，大量氨氣在集裝箱的密閉空間里累積，可能會導致在開箱卸料瞬間產(chǎn)生高濃度氨氣，威脅工作人員人身安全。

3.1 污泥腐蝕性對集裝化運輸?shù)挠绊?/h3>

根據(jù)國家機械行業(yè)標準《金屬材料試驗室均勻腐蝕全浸試驗方JB/T 7901-1999》測得污泥對不同材料的腐蝕率測試結果如表3所示。

由表3可知，污泥對于鐵片、304不銹鋼、201不銹鋼、202不銹鋼的腐蝕率分別為0.07767 mm/a，0.00016 mm/a、0.00125 mm/a、0.00067 mm/a，即污泥對鐵片的腐蝕率較低，6年時間污泥也僅能腐蝕鐵片表面0.5 mm厚層。污泥對不銹鋼材料的腐蝕率則極低，僅為鐵片的1/50～1/100。因此，對于采用不銹鋼或普通碳鋼等材料作為集裝箱內(nèi)部材料的20尺貨柜集裝箱，污泥對集裝箱內(nèi)部基本無腐蝕。集裝箱的使用壽命，則主要依賴于酸雨等外界環(huán)境對其的腐蝕或損害作用。

表3 污泥對不同材料的腐蝕率Tab.3 Sludge corrosion rate on different materials

3.2 污泥氨氣濃度對集裝化運輸?shù)挠绊?/h3>

實驗室模擬集裝箱中氨氣釋放，即在一高為1.4m，直徑約為0.2m的填埋柱中，填埋約3/4容積的污泥，靜置3天，然后根據(jù)《環(huán)境空氣和廢氣氨的測定 納氏試劑分光光度法 (HJ 533-2009)》測定填埋柱中的氨氣濃度，為保證檢測準確性，做1組平行樣，所得結果如表4所示。

表4 干污泥氨氣濃度檢測分析結果Tab.4 Results of ammonia detection and analysis

由表4可知，裝有污泥的1#和2#密閉柱子中廢氣中氨氣濃度分別高達153.29 mg/m3和173.66 mg/m3，此濃度下的氨氣對人體具有中級危害，會使人身體有明顯不適。因此，污泥釋放的較高濃度的氨氣，會導致污泥經(jīng)集裝箱運輸至填埋場后的卸料瞬間釋放較高濃度的氨氣，威脅現(xiàn)場操作人員的人身健康，需采取一定的氨氣控制措施。鑒于氨氣極易溶于水，其在水中的溶解度達1∶700。故可在污泥運輸過程中，通過在集裝箱中設置水霧噴射裝置，向集裝箱中噴灑一定量的自來水，控制集裝箱中氨氣濃度，減少運輸過程中臭氣的逸散和產(chǎn)生，詳見下圖。

圖 集裝箱中氨氣控制措施示意及原理圖Fig.The schematic of ammonia control measures in container

具體而言，集裝箱的容積為27.9 m3，若假設集裝箱中污泥的裝載比例與實驗室模擬柱子的比例一樣，為容器的3/4，即剩余空間為容器的1/4，則可根據(jù)實驗室模擬結果估算集裝箱中氨氣濃度約為180 mg/m3，則集裝箱中的氨氣總量約為180 mg/m3×27.9 m3×1/4=1255.5 mg。氨氣與水的溶解度為1∶700，則理論上溶解集裝箱中全部氨氣所需的水量僅為1.8 mg。由此可知，即使實際情況下，集裝箱中的氨氣連續(xù)散發(fā)，相應濃度比估算值高10倍，水對氨氣的吸收去除率僅為1∶1，去除集裝箱中氨氣所需的用水量也僅為12.555g。即噴水量較小，相對于運載的噸級計的干污泥來說，基本無影響;而且較小的噴灑水量可通過在集裝箱側面接近開口處安裝迷你電池供電加濕器來實現(xiàn)。

4 結論

通過對上海市中心城區(qū)的10座城市污水處理廠的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，白龍港污水處理廠及其所產(chǎn)含水率約為60%的污泥能夠滿足污泥集裝化運輸所需的污泥含水率≤60%，污泥裝卸環(huán)境符合集裝箱運輸?shù)确矫娴囊?，適宜作為進一步污泥集裝化運輸工程方案的研究試點。

此外，白龍港污水處理廠含水率約為60%的污泥性質(zhì)較為穩(wěn)定，腐蝕性對集裝化運輸?shù)挠绊戄^小，但污泥釋放的氨氣濃度較高，在集裝化運輸過程中需采取控制措施，如定期定量噴灑自來水等。

［1］ 王雅婷.城市污水廠污泥的處理處置與綜合利用［J］.環(huán)境科學與管理，2011，36(1):90-94.

［2］ 周家浩.上海市區(qū)生活垃圾內(nèi)河集裝化運轉系統(tǒng)的實施［J］.上海建設科技，2012，(6):39-42.

［3］ 郭廣寨，裴鐘鈺，邱婷婷.生活垃圾集裝化運輸時臭氣濃度影響及應對措施［J］.上海建設科技，2013，(2):31-33.

［4］ 陸 峰.上海市市區(qū)生活垃圾內(nèi)河集裝化轉運系統(tǒng)集裝箱規(guī)格方案選擇［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19(2):53-55.

［5］ 王曉媛，劉殷華，汪 飛，等.城市生活垃圾集裝箱轉運過程中污染物產(chǎn)生狀況研究［J］.環(huán)境科學，2014，35(5):1994-2001.