呂小平

（常州英科環(huán)境科技有限公司，江蘇 常州 213000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展以及城市人口的迅猛增加，在發(fā)展期缺乏必要的污水收集管網(wǎng)和污水處理市政設(shè)施的問(wèn)題日益突顯。部分工廠前期規(guī)劃及環(huán)保投入不到位，工業(yè)環(huán)保處理設(shè)施老舊，已無(wú)法滿足廣大群眾對(duì)生活品質(zhì)的需求。隨著自然水體環(huán)境容量的壓縮，大多數(shù)的水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，自然生態(tài)及生活環(huán)境日益惡化，水污染現(xiàn)已成為環(huán)境綜合治理的難點(diǎn)和廣大群眾關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模日益提升，污泥產(chǎn)量也相應(yīng)增加，各地區(qū)由于污泥處理能力不足，又反過(guò)來(lái)給污水處理廠的正常運(yùn)行帶來(lái)了諸多影響。對(duì)污泥進(jìn)行有效的處理處置，已經(jīng)成為各地區(qū)目前亟待解決的問(wèn)題。從污泥處理的可靠性和保障性來(lái)看，為實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、資源化、無(wú)害化處置，獨(dú)立的污泥干化焚燒工藝正被越來(lái)越多的城市所選用。

1 我國(guó)環(huán)境污染形勢(shì)嚴(yán)峻，仍然存在“重水輕泥”的現(xiàn)象

目前，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模達(dá)到2.2億噸/天，每年產(chǎn)生的80%含水率的濕污泥超過(guò)6000萬(wàn)噸，隨著污水收集率和處理率的進(jìn)一步提升以及排水管道清淤所產(chǎn)生的污泥，預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)污泥年產(chǎn)量將突破1億噸。污泥處理處置已成為城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域的短板。因此，有效治理黑臭水體、改善居民生活環(huán)境，加快污、廢水處理管網(wǎng)和設(shè)施建設(shè)，在重視水處理的同時(shí)，加強(qiáng)污泥的處理迫在眉睫。

2 目前主流的污泥處理技術(shù)

目前主流污泥處理工藝有：板框脫水、堆肥、厭氧消化、熱解碳化、干化焚燒等。

（1）板框脫水利用高壓板框設(shè)備對(duì)調(diào)理過(guò)的污泥進(jìn)行脫水，產(chǎn)物含水率約為60%。脫水產(chǎn)物一般進(jìn)行填埋或制磚、制陶粒，但成本較高，且存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。（2）污泥的好氧堆肥是通過(guò)添加輔料，調(diào)節(jié)污泥的碳氮比、含水率等，在好氧條件下使微生物繁殖并降解有機(jī)質(zhì)，從而產(chǎn)生高溫，殺死病原菌和雜草種子，使污泥達(dá)到無(wú)害化。好氧堆肥周期較長(zhǎng)，占地面積較大，工藝參數(shù)難以控制。（3）厭氧消化是將含水率96%的污泥直接進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，通過(guò)水解決酸化和甲烷化，污泥中的有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為沼氣，從而實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。這種方式運(yùn)行成本較低，產(chǎn)生的沼氣可進(jìn)行發(fā)電。但厭氧消化工藝復(fù)雜，配套設(shè)施多，投資費(fèi)用高，污泥中含重金屬和難降解的有機(jī)物，不能實(shí)現(xiàn)污泥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。（4）污泥的炭化是通過(guò)絕氧條件下給污泥“加溫和加壓”，使污泥中裂解，將其中的水分釋放出來(lái)。經(jīng)過(guò)高溫處理后，病原體被殺滅、有害有機(jī)物被分解，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為相對(duì)穩(wěn)定的固定碳，形成的污泥炭化產(chǎn)物，一般可用作園林營(yíng)養(yǎng)土。（5）焚燒可分為協(xié)同焚燒和自持焚燒等。協(xié)同焚燒采用不同含水率污泥，調(diào)整摻燒比例以達(dá)到焚燒的目的，目前我國(guó)多采用火電協(xié)同焚燒、水泥窯及垃圾協(xié)同焚燒；自持焚燒污泥含水率要達(dá)到30%以下，熱干化是必不可少的程序[1]。從實(shí)現(xiàn)污泥最大程度的 “減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化”目標(biāo)來(lái)看，污泥的干化焚燒仍然是今后發(fā)展的主流工藝[2]。

3 污泥焚燒脫硫廢水處理的現(xiàn)狀

江蘇某污泥處置項(xiàng)目日處理污泥400噸/天（含水率80%），項(xiàng)目配套的廢水處理設(shè)施，主要處理 脫硫塔排水、另外少量的除臭系統(tǒng)排水以及在廠員工的生活污水，設(shè)計(jì)進(jìn)水水量為150 m3/d。采用“兩級(jí)AO+沉淀池”的處理工藝。其中，預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間為24 h，即5 m3/h。

廢水主要由煙氣脫硫產(chǎn)生。鈉法脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來(lái)源于煙氣和脫硫劑，其中含有大量懸浮物，硫的含氧化合物等。由于污泥中含有包括重金屬在內(nèi)的多種元素，如F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As和Mn等，這些元素在燃燒過(guò)程中生成多種不同的化合物?；衔镆徊糠蛛S爐渣排出爐膛，另外一部分隨煙氣進(jìn)入脫硫裝置吸收塔，溶解于吸收漿液中，成為鈉法脫硫廢水中污染物的組成部分。項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1、表2。

表1 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)（mg/L）

表2 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)（mg/L）

脫硫塔排水進(jìn)入脫硫廢水收集池，生活污水經(jīng)格柵進(jìn)入生活污水收集池，再經(jīng)過(guò)提升泵與除臭系統(tǒng)排水一并在廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)混合，均質(zhì)均量后，出水自流入A/O系統(tǒng)。A/O分兩級(jí)，在A/O池通過(guò)缺氧、好氧的組合工藝，培養(yǎng)不同的微生物菌群，依靠微生物降解污水中大部分的COD、N、P等污染物質(zhì)，泥水在沉淀池分離，污泥部分排至污泥脫水系統(tǒng)，部分回流至A/O池前端。項(xiàng)目污水處理的現(xiàn)場(chǎng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目污水處理現(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖

實(shí)際運(yùn)行一年的各項(xiàng)進(jìn)、出水平均水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 各項(xiàng)進(jìn)、出水平均水質(zhì)指標(biāo)

實(shí)際處理水量平均在每天120噸左右，進(jìn)水指標(biāo)中的總氮、氨氮偏高。對(duì)氮的組分分析，其中有機(jī)氮的含量占到60%左右，在污水好氧處理過(guò)程中，這部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮排放。

4 現(xiàn)有脫硫廢水處理系統(tǒng)存在的問(wèn)題

4.1 現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況

系統(tǒng)進(jìn)水實(shí)際流量約為：5.5 m3/h；第一級(jí)AO內(nèi)回流流量為：30～33 m3/h；第二級(jí)AO內(nèi)回流流量約為：10 m3/h；沉淀池外回流到第一級(jí)A段流量約為：11 m3/h。第一級(jí)好氧段水池泡沫較多；沉淀池上漂浮大量黑色懸浮物，有污泥中毒現(xiàn)象；污泥沉降性能較差，污泥沉降比幾乎為1；通過(guò)沉淀池情況可知，由于泥水分離性能較差，目前無(wú)法及時(shí)排泥，進(jìn)而導(dǎo)致污泥上冒。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)采樣及初檢

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水溫、DO測(cè)量，并取樣送檢。其中在第一級(jí)好氧段（O段）前、中、后三處進(jìn)行取樣，在第二級(jí)好氧段（O段）前后兩處進(jìn)行取樣，共計(jì)取得9處水樣。對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 水樣檢測(cè)數(shù)據(jù)

整體看來(lái)，針對(duì)該取樣水樣，現(xiàn)有工藝出水水質(zhì)基本可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)污泥狀況較差的問(wèn)題，結(jié)合對(duì)各單元活性污泥進(jìn)行了污泥鏡檢，同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)池的原水中重金屬含量進(jìn)行了二次取樣和檢測(cè)。

鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥絮體崩潰嚴(yán)重，污泥粒徑細(xì)小，絲狀菌過(guò)度繁殖，污泥活性度不夠高。

另外，原水中10種重金屬含量較高，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5：

表5 原水中10種重金屬含量

結(jié)果分析：通過(guò)對(duì)污泥狀態(tài)及進(jìn)水的重金屬情況的分析，可以推斷廢水中的高鹽度以及高重金屬含量是導(dǎo)致污泥狀態(tài)變差的主要原因。高鹽度刺激會(huì)導(dǎo)致污泥絮體框架崩潰，同時(shí)刺激微生物產(chǎn)生大量粘性代謝產(chǎn)物，進(jìn)而使得污泥破碎以及污泥粘度的升高，因此污泥的脫水性能變差，泥水分離效果惡化，最終導(dǎo)致沉淀池?zé)o法正常排泥、出水。另外，大量的重金屬鹽會(huì)引起污泥中毒，進(jìn)而使得污泥活性變差，使系統(tǒng)耐負(fù)荷沖擊能力減弱，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性下降。

4.3 廢水脫鹽實(shí)驗(yàn)

為了從源頭上解決污泥狀態(tài)惡化的問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)擬利用誘導(dǎo)結(jié)晶的方式對(duì)廢水進(jìn)行脫鹽處理實(shí)驗(yàn)，獲得了較為理想的脫鹽效果，取脫硫塔所排濃水（這部分廢水每天量在50～60噸左右）做實(shí)驗(yàn)，具體結(jié)果如下所示：通過(guò)脫鹽處理，廢水中TDS（總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)）從16 600 mg/L降低到3 160 mg/L，脫鹽率達(dá)到 80.9%。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表6：

表6 廢水中TDS含量變化情況表

4.4 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

（1）污泥結(jié)構(gòu)狀態(tài)較差，泥水分離效果差，排泥效率低，現(xiàn)有沉淀設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)單，難以維持穩(wěn)定的出水和排泥。（2）進(jìn)水含鹽量、重金屬較高：高鹽度引起污泥結(jié)構(gòu)惡化，污泥絮體框架崩潰，同時(shí)刺激微生物產(chǎn)生大量粘性代謝產(chǎn)物，進(jìn)而使得污泥破碎以及污泥粘度升高，因此污泥的脫水性能變差，泥水分離效果惡化，最終導(dǎo)致沉淀池?zé)o法正常排泥、出水。重金屬引起污泥中毒，微生物活性降低，是系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的根本原因。（3）經(jīng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)的歷史數(shù)據(jù)匯總研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水指標(biāo)等主要包括TDS、氨氮和總氮等波動(dòng)較大；現(xiàn)有系統(tǒng)在高鹽度抑制的環(huán)境下，微生物系統(tǒng)耐負(fù)荷沖擊的壓力較大。（4）現(xiàn)場(chǎng)碳源選用的是食品級(jí)葡萄糖，具備加堿系統(tǒng)，無(wú)加酸系統(tǒng)。沉淀池未設(shè)置PAM加藥系統(tǒng)，PAM投放位置設(shè)置在排污泥管道處。

5 脫硫廢水處理技術(shù)改造的思路和方案

（1）在兩級(jí)AO系統(tǒng)前增加脫鹽系統(tǒng)，去除大部分TDS和部分重金屬離子，減輕高鹽度的抑制作用，避免污泥中毒，從根本上解決污泥狀態(tài)惡化的問(wèn)題；另外，鹽度的降低和污泥狀態(tài)的改善也有利于后續(xù)MBR的穩(wěn)定運(yùn)行，避免了高鹽環(huán)境下污泥粘度增大而引起MBR膜污染的加劇。（2）將二級(jí)AO系統(tǒng)中的O段改造為好氧MBR系統(tǒng)，提升系統(tǒng)泥水分離效率，同時(shí)可以降低系統(tǒng)污泥產(chǎn)量，提高系統(tǒng)耐負(fù)荷沖擊能力。（3）將食品級(jí)葡萄糖更換為復(fù)合型碳源，提高碳源供能效率，以及系統(tǒng)的耐負(fù)荷沖擊能力[3]。（4）向現(xiàn)有系統(tǒng)中添加新鮮的活性污泥，并根據(jù)水質(zhì)及時(shí)調(diào)整回流比，若無(wú)明顯效果，則建議及時(shí)更換菌種。

具體的改造如圖2所示：

圖2 脫硫廢水處理技術(shù)的改造

6 結(jié)語(yǔ)

綜上可以得出如下結(jié)論：污泥焚燒濕法脫硫廢水處理因含鹽量、部分重金屬含量較高，建議設(shè)置預(yù)處理脫鹽裝置，改善后續(xù)生化系統(tǒng)對(duì)活性污泥的影響，提高生化處理的效率；二級(jí)AO系統(tǒng)脫氮的效果會(huì)更好，對(duì)氨氮的去除率達(dá)到90%以上，對(duì)總氮的去除率達(dá)到85%以上；選擇合適的碳源，提高系統(tǒng)的供能效率，增加污染物的去除；結(jié)合膜系統(tǒng)的選用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗負(fù)荷沖擊能力。

廢水處理是污泥干化焚燒項(xiàng)目運(yùn)行成本的重要組成部分，如何提高處理效率，降低運(yùn)行成本是污泥干化焚燒項(xiàng)目的重要課題。