城市污水处理厂污泥处理处置探讨

城市污水处理厂污泥处理处置探讨陈金锥1福州市规划设计研究院,福建,福州,350003摘要：在总结国内外常用处置技术的基础上，结合某市污泥处置的出路以及污泥特性，建议该市中心城区污泥适宜的处置工艺路线：半干化填埋和干化焚烧；针对污泥集中处置设施设于污水厂厂内与非污水厂厂内进行了综合比选，若污泥采用半干化填埋工艺处理处置集中设施可设于南区污水厂厂内与西坑尾填埋厂附近；若污泥采用干化焚烧工艺，建议该市中心城区污泥处理处置集中设施位于南区污水厂厂内。关键词：污水处理厂污泥处置干化焚烧半干化填埋DiscussionaboutthesludgetreatmentanddisposalofurbanwastewatertreatmentplantChen-jinzhui1(1.FuzhouUrbanConstructionResearch&DesignInstituteFuzhou350001China)Abstract:Onthebasisofsummarizingusualsludgetreatmenttechnologyathomeandabroad,wecombinetheoutletofsludgedisposalandpropertyofsludgeincitytoproposesomesuggestionsaboutfittingdispositiontechnologyrouteonsludgeinthecenterofcitysuchashalf-dryinglandfillanddryingincineration;Comprehensivecorrelationwasaimingatthecentralsludgetreatmentfacilitieswhichweresettinginthesewagetreatmentplantornot.Ifsludgewasdisposedthroughhalf-dryinglandfill,thecentraltreatmentfacilitiescanbesetwithinaustralregionsewagetreatmentplantoraroundtheXikengweiBuryingGround;ifsludgewasdisposedbydryingincinerationtechnology,thesludgetreatmentfacilitiesinthecenterofcitycanbesuggesttosetwithintheaustralregionsewagetreatmentplantKeywords:Sewagetreatmentplant;sludgetreatment;dryingincineration;half-dryinglandfill0引言随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理深度的深化，污水厂污泥产生量将有较大的增长，由此引起的二次污染问题已不容忽视。因此如何合理的处理处置污泥，已成为城市污水厂和相关部门必需引起重视的问题。根据规划，至2010年，某市中心城区5座城市污水处理厂，处理污水量约36.3万m3/d，年约产生80％含水率污泥10万t，如此大的污泥若不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。尤其是污水厂污泥中含有重金属、致病菌、寄生虫卵等危害人类健康的有机物，处理不当将引起较大的环境污染。1某城市污泥处理处置现状及存在问题1.1处置现状我国城市水污染控制普遍存在的问题是“重污水处理，而轻污泥处理处置”，在我国的城市水污染治理中，污水厂污泥处理处置费用约占工程投资和运行费的24～45％，而发达国家如美国与欧洲国家已占污水处理厂总投资的50～70％。同我国大部分城市一样，该市已建城市污水处理厂在原有设计方案中未考虑污泥稳定、无害化处理，污水处理厂污泥经重力浓缩、机械脱水后形成含水率80%的泥饼外运处置。目前，某市中心城区污泥在外运处置上主要采用如下几种处置路线：①填埋：运完当地垃圾填埋场单独填埋；②石场复绿：运至香洲银坑、唐家金鼎石船坑石场培林复绿或临时堆放；③农场弃置及随意堆放：弃置和随意堆放散发的恶臭严重影响当地环境；有将污泥堆放厂区防护隔离带，遭媒体投诉；④部分污泥不知去向。1.2存在问题由目前某市污泥处理处置的情况上看，脱水污泥临时农用、填埋弃置带来如下问题：①污泥高含水率带来的系列问题：运输费用高、大量占用垃圾填埋场空间、堵塞垃圾渗滤液收集系统、影响垃圾压实操作等；②该市四季气候湿润，雨量充沛，弃置及简易填埋，易使污泥受雨水冲刷，漫流到地表水体、渗入地下引起污染；③露天堆放的污泥易产生恶臭，滋生蚊蝇，严重影响周边环境卫生。由此产生的环境问题，已影响到污水处理厂和垃圾填埋场的正常运行。随着规划中污水处理厂的陆续建成，可以预见污泥产量将越来越多，污泥的处理处置问题已经成为制约某市污水处理行业健康发展的瓶颈问题，目前，该市几大污水处理厂由于污泥无处置出路问题面临停产的威胁。2污泥处置方法概述国际污水处理行业对污泥的处置已有60多年的历史，国外典型的污泥处理、处置系统的基本单元操作及其方法见表１。国外大多数国家的污泥采用焚烧、填埋、堆肥农用等实用性方法。如[1]美国，目前污泥土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置方式，重心从处置改变到利用；欧洲的卢森堡、葡萄牙、西班牙、英国、瑞典、荷兰、比利时、美国等大多数国家的污泥处置主要用于农业；希腊、德国、意大利等国家的污泥处置主要采用填埋；日本、奥地利等国家污泥处置主要采用焚烧。采用何种污泥处置方法，减小体积、提高干度都是污泥处理难以回避的重要环节，同时也应均衡地兼有环境生态与经济效益。从环境污染、卫生安全和经济有效等方面考虑，无论哪种处置方法都有利弊。一种有效的、适合本地具体情况的污泥处置方法应为对环境、经济、社会效益兼具的方法。我国和发达国家在技术水平及经济发展水平上尚有一定的差距，污泥的性质也与国外不尽相同，因而必须寻求适合我国具体情况的污泥处理处置方法。表1污泥的处理目的与单元操作方法处理目的单元操作浓缩重力式，气浮式，离心式，反渗透式，蒸发式消化厌氧，好氧前处理药品石灰，各类絮凝剂热处理高温高压式、低温低压式、冷冻融解式脱水重力式，真空式，毡式，离心式，加压式干燥自然式，回转炉式，多段炉式，气流式，流动床式焚烧多段炉，回转炉，流动床炉，喷射式焚烧炉，湿式氧化法，燃烧炉处置填埋、用作肥料、建筑材料污泥农用（林用）、焚烧、卫生填埋等处置技术的比较见表2。几种处置技术的主要制约条件是：①农用：受污泥特性、气候、土壤特性、作物生长周期及安全性影响较大；②焚烧：投资高，要求污泥具有一定热值；③卫生填埋：占地大、场地易产生不良环境影响、要求具有经济运距、能防火防爆；④材料化：能与建材企业的建设与发展相结合，建立并培育适用的市场。表2污泥处置与资源化方法技术比较项目处理方法与资源化污泥堆肥焚烧卫生填埋材料化技术可靠性可靠，国内外均有应用实例可靠，国内外均有工程实例可靠，国内外均有工程实例可靠，国内外均有工程实例可操作性不强较好较好，要防火和防爆不强选址、运距大面积选址较困难容易，可靠近污水厂建设较难，要考虑环境条件，运距较远选址难、运距远占地面积大小较大较大适用条件重金属含量少的生活污水热值较高适用范围广适用范围较广资源化利用可以较大程度地利用污泥中的有机物可部分利用热值不能利用较多管理要求较低高较高较高2.2经济比较根据调研，参考国内有关污泥处置设施运行情况，常用的污泥处置技术的投资与运行成本大致如表３所示。表３污泥处置投资与运行成本[2]处置方法投资费用(75%含水率污泥)/元/(m3·a)运行成本/元/m3卫生填埋350~420约25干化填埋800~850约160干化堆肥350~400创造净收入130焚烧700~750约200烧制陶粒300~350与销售收入相抵污泥的几种处置方式中，卫生填埋、干化堆肥、烧制陶粒等方法投资相当；干化填埋、焚烧最昂贵。运行费以卫生填埋和生产陶粒最低，干化堆肥和填埋约为150元/m3，焚烧达200元/m3左右。3该市污泥处置途径及厂址的选择3.1污泥的特性表4某市城市污水处理厂污泥泥性检测结果工业项目分析（一）分析项目收到基水分(％)干基挥发分(％)干基灰份(％)固定碳(％)污泥82.658.6531.281.75热值分析（二）分析项目干基高位热值（KJ/kg）干基低位热值（KJ/kg）收到基低位热值（KJ/kg）污泥15252.3（3631）13969.8（3326）2386.99（568）元素分析（干基）（可燃基）（三）名称N(％)C(％)S(％)H(％)O(％)污泥8.0934.060.865.720.01表5某市城市污水处理厂污泥重金属含量及与我国农用标准比较项目该市几大污水处理厂脱水污泥混合样品(MG/KG)农用标准最高允许含量酸性土壤(pH＜6.5)中、碱性土壤(pH≥6.5)Pb铅254.933001000Cr铬282.216001000Cd镉4.9520Cu铜817.44250（800）500（1500）Ni镍136.29100200Zn锌2200500（2000）1000（3000）Hg汞*0.05515注：①Cu、Zn括号中数值为GB18918-2002规定的限制；②污染物含量标准以GB18918-2002为主；施用条件以GB4284-84为主。*表明低于检限表5表明：该市城市污水处理厂污泥存在一定的重金属元素超标现象，其缘由为污水厂接纳部分工业废水，重金属含量较高，废水经处理后有相当一部分重金属转移到污泥中，致使污泥中重金属的含量较高，该市土壤多为酸性土壤，污泥中重金属含量不能满足GB18918-2002以及GB18918-2002要求，特别是该市污泥的Cu、Zn、Ni超标严重，因此，若考虑污泥农用要慎之又慎。经检测，该市各污水处理厂脱水污泥中的有机物含量为58.65％，总氮含量为8.09%，总磷含量为2.87%，污水厂污泥的氮、磷、钾以及有机质含量都比较高，与国内外其他污水厂污泥相比，含量大致相当[3]，并且从长远看，随着脱氮除磷工艺的运用，氮、磷含量将会有所增长。3.2污泥处置途径的选择据GB18912-2002的要求，污水处理厂的污泥应进行脱水处理，脱水后含水率应小于80%，并应进行稳定化处理。据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)，污水处理厂的污泥应进行减量化、稳定化和无害化处理，并逐步提高资源化程度。结合该市中心城区污泥处理处置现状，认为半干化＋填埋及干化＋焚烧处理处置方式适合该市中心城区的实际情况，符合污泥处理技术路线的各条原则，是该市中心城区污泥处理比较现实，合理的技术路线。3.2.1半干化填埋目前，该市中心城区沥溪垃圾填埋场已经饱和，而《环卫设施十一五规划》在中心城区建设西坑尾垃圾填埋场。因此该市污泥具备卫生填埋条件，尤其是西坑尾填埋场地位于中心城区5个污水厂中心，因此若采用与生活垃圾混合卫生填埋，可大幅降低污泥运输成本减少处理处置运行费用，因此与垃圾混合填埋方式是可行的。鉴于高含水率污泥直接填埋造成的系列二次污染问题，因此建议近期污泥处置考虑经过一定的热干化处理后卫生填埋，经协商讨论，若污泥干化到具有同城市生活垃圾的含水率（40～60%左右）相近时可进场填埋。为满足上述污泥含固率要求，可对脱水污泥再进行以污泥干燥为主要技术手段的后续处理。干燥手段上分为半干化和全干化[4]：污泥干燥中所谓的干化和半干化的区别在于干燥产品最终的含水率不同，这一提法是相对的。“全干化”指较高含固率（90%以上）的类型，；而半干化则主要指含固率为50～65%的类型。如果说干化的目的是卫生化，则必须将污泥干燥到较高的含固率，最高可能要求达到90％以上，此时，污泥所含的水分大大低于环境温度下的平均空气湿度，回到环境中时会逐渐吸湿。如果说干化的目的仅仅是减量化，则会产生不同的含固率要求。将含固率20%的湿泥干化到90%或干化到60%，其减量比例分别为78%和67%，相差仅11%（见表6）。表6污泥干燥处理减容减