李晨曦

（煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院安徽合肥230041）

小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置工藝研究

李晨曦

（煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院安徽合肥230041）

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有污泥處置工藝的比較，結(jié)合小城鎮(zhèn)污水處理廠的特點(diǎn)，提出污泥衛(wèi)生填埋工藝作為一種污泥過(guò)渡處置方式，較為適合小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置。提出了適合小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置的技術(shù)路線。

小城鎮(zhèn)；污泥處置；污泥衛(wèi)生填埋；深度脫水

1引言

2003～2012年，我國(guó)污水排放量由495.26×108t上升至684.30×108t，年均上漲幅度4.53%，其中，工業(yè)廢水排放量年均復(fù)合增長(zhǎng)0.48%，生活污水排放量年均復(fù)合增長(zhǎng)7.22%，據(jù)預(yù)測(cè)2020年我國(guó)的污水排放量將達(dá)到5.36×108m3/d[1]。隨著污水產(chǎn)生量的不斷增加，污水處理產(chǎn)生的污泥量也日益增加，我國(guó)城市污泥2010年總規(guī)模為279×104t/a，預(yù)測(cè)2011～2015年新增518× 104t/a。污泥處理處置費(fèi)用約占污水處理總費(fèi)用的30%～40%，因此大量污泥如何得到適當(dāng)?shù)奶幚硖幹眉百Y源化利用是污水處理廠面臨的很重要的一個(gè)問(wèn)題。

2污泥的產(chǎn)生源及性質(zhì)

2.1我國(guó)城市污水處理廠的變化

污水處理廠規(guī)模的統(tǒng)計(jì)如表1[2]所示，由表1可以發(fā)現(xiàn)隨著污水處理事業(yè)深入縣城和建制鎮(zhèn)，中小規(guī)模污水處理廠將占據(jù)多數(shù)。

表1污水處理廠規(guī)模統(tǒng)計(jì)

與污水處理工藝密切相關(guān)，污泥中有機(jī)質(zhì)含量在12.68%～78%，均值41.15%;氮含量最大7.77%，均值3.02%;磷含量最大5.21%，均值1.57%;鉀含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于豬廄肥中相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量[3]。我國(guó)城市污泥除含有各種營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有重金屬污染物。我國(guó)城市污泥的重金屬含量較高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg超過(guò)GB18918－2002標(biāo)準(zhǔn)限值要求，超標(biāo)別為10%、8.6%、8%、1.2%、9.1%和9.8%。

3污泥處理工藝

3.1污泥處理原則

污泥處理處置技術(shù)路線的選擇應(yīng)遵循處置方式?jīng)Q定處理技術(shù)的原則，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）》我國(guó)污泥處理處置應(yīng)符合“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)定可靠”的原則，污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化處理后作為資源回用已經(jīng)成為主流。

3.2污泥處理方式

污泥處理處置工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要根據(jù)污泥特性、污泥處置的需要、污水處理廠工藝運(yùn)行工況、現(xiàn)場(chǎng)條件等多方面綜合考慮。根據(jù)2007年頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類》（CJ/T239-2007），城鎮(zhèn)污水處理廠污泥主要處置分為污泥土地利用、污泥填埋、堆肥、污泥建材利用、及污泥焚燒等四大類。

3.2.1污泥土地利用

堆肥技術(shù)是土地利用最終處置的有效途徑。其原理是在一定溫度、濕度、pH值條件下，污泥通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化，即污泥中的有機(jī)物通過(guò)微生物降解作用形成一種可作肥料或改良土壤的類似腐殖質(zhì)。根據(jù)微生物的對(duì)氧的需求，堆肥可分為好氧與厭氧兩種，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，都在不斷地發(fā)展和完善。污泥土地利用兼顧了污泥減量化與資源化利用，是污泥處置工藝中最為經(jīng)濟(jì)的一種方式，因此在污水廠污泥處理工藝選擇中是要首先考慮的方式。根據(jù)我國(guó)污泥分類規(guī)范，污泥的土地利用分為園林綠化、農(nóng)用以及土地的改良三種利用方式。

污泥土地利用技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化，該技術(shù)的主要問(wèn)題存在于臭氣的環(huán)境影響、重金屬離子對(duì)土壤的污染等。就不同的方式而言，好氧發(fā)酵可以對(duì)污泥中的有機(jī)物和有益物質(zhì)進(jìn)行回收利用，但是處理過(guò)程占地面積較大，同時(shí)處理過(guò)程中如果控制不當(dāng)，會(huì)散發(fā)惡臭氣體影響周圍環(huán)境，由于堆肥發(fā)酵過(guò)程中需按比例投加木屑、秸稈等，污泥的減量化不明顯。厭氧消化可消除惡臭、產(chǎn)生可利用的甲烷氣體、通過(guò)前端高溫過(guò)程提高污泥的衛(wèi)生質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但處理周期較長(zhǎng)且處理成本較高。

3.2.2污泥填埋

污泥衛(wèi)生填埋技術(shù)是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)科學(xué)選址和必要的場(chǎng)地防護(hù)處理，采用嚴(yán)格管理制度和操作方法的一種污泥處置工藝。該工藝的基本方法是將污泥經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的滅菌處理后傾倒于低地或谷地，它對(duì)前期的污泥處理程度要求較低，一般進(jìn)行消化處理即可，目前國(guó)內(nèi)污水處理廠大部分都將脫水污泥送至垃圾填埋場(chǎng)填埋。

脫水污泥直接填埋由于含水率高，污泥的粘性大，可能造成各種壓實(shí)設(shè)備無(wú)法工作，導(dǎo)致填埋場(chǎng)無(wú)法正常運(yùn)營(yíng)。污泥中所含的重金屬、有機(jī)殘余物等有毒有害物質(zhì)會(huì)進(jìn)入填埋場(chǎng)瀝濾液，增加了瀝濾液處理的負(fù)擔(dān)，如果防滲技術(shù)不夠，將導(dǎo)致潛在的土壤和地下水污染。該工藝無(wú)法做到減量化和物質(zhì)的循環(huán)利用，污泥的填埋處置并不能最終避免環(huán)境污染，而只是延緩了污染產(chǎn)生的時(shí)間。

3.2.3建材利用

污水廠污泥中除了有機(jī)質(zhì)外還含有20%~30%的無(wú)機(jī)物，其中主要是Si、Fe、Al和Ca等[4]。很多成分與建筑材料常用的原料成分相同，可以分別利用污泥中的無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分作為建筑材料。目前，污泥的建材利用已經(jīng)被普遍認(rèn)為是一種可符合持續(xù)發(fā)展的污泥處置方式，它在日本以及歐美國(guó)家逐漸發(fā)展起來(lái)。其主要的具體利用形式為：污泥燒制陶粒、污泥制磚和制作水泥熟料[5][6]。

污泥建材利用在減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和能量回收與物質(zhì)循環(huán)利用方面均優(yōu)于其他方式，但該技術(shù)投資較高，必須與建材企業(yè)相結(jié)合，且項(xiàng)目所在地在此方面應(yīng)有相應(yīng)政策支持。

3.2.4污泥焚燒

污泥經(jīng)焚燒處理后，體積可以減少85%～95%，質(zhì)量減少70%～80%。高溫焚燒還可以消滅污泥中的有害病菌和有害物質(zhì)。污泥焚燒要求污泥有較高的熱值，因此污泥一般不進(jìn)行消化處理。焚燒最大優(yōu)點(diǎn)是可以迅速和較大程度地使污泥減容，并且不受惡劣的天氣條件下限制，也不需存儲(chǔ)設(shè)備，而且能夠滿足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境要求以及充分處理不適宜于資源化利用的部分污泥。污泥的焚燒處置是一種有效降低污泥體積的方法，設(shè)計(jì)良好的焚燒爐不但能夠自動(dòng)運(yùn)行，還能夠提供多余的能量和電力，通過(guò)焚燒處置污泥來(lái)解決日益增長(zhǎng)的污泥量和部分以前通過(guò)填理處置的污泥[7]。

該技術(shù)設(shè)備工藝較復(fù)雜、一次性投資大、設(shè)備數(shù)量多、操作管理復(fù)雜，技術(shù)要求高等，焚燒后產(chǎn)生的飛灰等物質(zhì)還要繼續(xù)進(jìn)行處置，具有一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

4小城鎮(zhèn)污水廠污泥處理技術(shù)路線

4.1污泥處理工藝選擇

小城鎮(zhèn)污水處理工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不配套，我國(guó)現(xiàn)有建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最小規(guī)模，即第V類，在1×104m3/d~5×104m3/d[8]，根據(jù)測(cè)算小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥量較小約為6 t/d~30t/d（含水率80%）。小城鎮(zhèn)污水處理廠由于占地面積、資金和人員技術(shù)水平的限制，不適宜建設(shè)復(fù)雜的污泥處置工藝。污泥衛(wèi)生填埋工藝投資低、運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小，作為一種污泥過(guò)渡處理處置方式較為適合小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置。

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》規(guī)定，污泥在填埋場(chǎng)混合填埋污泥的含水率應(yīng)該小于60%，如果作為覆蓋土，污泥的含水率小于45%。因此為了進(jìn)一步降低污泥中的含水率可采取措施將污泥深度脫水后進(jìn)行填埋處置。

4.2污泥處理工藝技術(shù)方案

污泥經(jīng)深度脫水后送到垃圾填埋場(chǎng)填埋，主要要求的指標(biāo)是泥餅的含水率和剪切強(qiáng)度、pH值。新建污水處理廠和已建污水處理廠可根據(jù)污水處理廠的實(shí)際情況采用不同的污泥深度脫水工藝。

4.2.1對(duì)于新建污水處理廠可采用板框壓濾機(jī)直接將污泥含水率降低至60%以下，然后送至垃圾填埋場(chǎng)填埋。

圖1板框壓濾的工藝流程

4.2.2對(duì)于已建污水處理廠可采用污泥石灰穩(wěn)定化處理工藝，即采用石灰和污泥混合實(shí)現(xiàn)殺菌與穩(wěn)定化[9]，同時(shí)將含水率降至60%以下，然后送至垃圾填埋場(chǎng)填埋。

圖2石灰穩(wěn)定化處理工藝流程

5結(jié)語(yǔ)

隨著小城鎮(zhèn)的發(fā)展，污水處理率的提高，污泥產(chǎn)生量越來(lái)越大，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的處理處置技術(shù)適用范圍和方向不一樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)。由于受到占地面積、資金和人員技術(shù)水平的限制，小城鎮(zhèn)污水處理廠不適宜建設(shè)復(fù)雜的污泥處置工藝，而污泥衛(wèi)生填埋工藝作為一種污泥過(guò)渡處理處置方式較為適合小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置。

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