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公司新聞

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淺析市政污水廠(chǎng)的污泥處理和處置辦法
2018/7/12　閱讀次數：[2021]
城市污水廠(chǎng)的污泥是指污水處理后所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物，含有大量的有機物、重金屬以及致病菌和病原菌等，不加處理任意排放，會(huì )對環(huán)境造成嚴重的污染。對污泥處理總的要求是穩定化、無(wú)害化和減量化。國內外污泥處理與處置的方法很多，一般采用濃縮、消化、脫水、干化、有效利用(多為農用)、填埋及焚燒等，或用其中幾個(gè)方法組合處置。應該說(shuō)，對污水廠(chǎng)污泥的處理和處置，我們與相比，差距較大。
隨著(zhù)污水處理設施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污水廠(chǎng)的污泥產(chǎn)生量將有較大的增長(cháng)，由此引起的二次污染問(wèn)題已不容忽視。因此如何合理地處理、處置污泥，已成為城市污水廠(chǎng)和相關(guān)部門(mén)必需引起重視的問(wèn)題。例如上海正在建設的竹園和白龍港兩個(gè)大型污水處理廠(chǎng)，每天將產(chǎn)生約700t干污泥或2000m3脫水后含水率為65%的污泥。即每年產(chǎn)生255500t干污泥或含水率65%的污泥730000m3。如何處置這么大量的污泥，這是許多大城市都將面臨的問(wèn)題
對城市污水污染控制的技術(shù)政策及新頒布的城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(GB18918-2002)，對城市污水廠(chǎng)的污泥穩定和農田利用有明確的要求。但實(shí)際情況是，污水處理廠(chǎng)的建設往往只注意污水處理要達到排放標準。近幾年，由于有脫磷脫氮要求，演變出不少污水生物處理工藝，而對污泥處理和處置，設計中一般只提將脫水污泥外運和綜合利用，未計算其投資和經(jīng)常費用，這勢必會(huì )造成二次污染。處理廠(chǎng)建得越多，污泥的二次污染亦越廣泛。未經(jīng)穩定處理的污泥，因有機物含量高，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生蟲(chóng)卵及病毒，易造成傳染病的傳播。
污泥的處理和處置
通常把污水廠(chǎng)污泥的穩定和脫水(一般脫水至含水率達70%～80%)稱(chēng)作污泥的處理;將污泥的堆肥、填埋、干化和加熱處理及終利用，稱(chēng)為污泥的處置。如脫水污泥中有毒有害物質(zhì)超過(guò)農用標準，要考慮衛生填埋和污泥干化焚燒技術(shù)。從國外污泥處理的發(fā)展來(lái)看，無(wú)論在歐洲、日本或美國對污泥用于農田控制越來(lái)越嚴，而對污泥進(jìn)行干化和加熱處理的比例正逐年增加。
1.污泥的處理
污泥穩定處理有好氧穩定和厭氧穩定，好氧穩定有很多優(yōu)點(diǎn)，但能耗很高，只有當污泥量較少時(shí)才采用。污泥厭氧穩定處理通常采用中溫(35℃)厭氧消化方法。國內已有十幾座大型污水處理廠(chǎng)采用此方法，污泥經(jīng)消化后，有機物含量減少，性能穩定，總體積減少，污泥消化過(guò)程中還產(chǎn)生大量沼氣(消化降解1kgCOD可產(chǎn)生350L沼氣)可以回收利用。
但由于消化裝置工藝復雜，一次性投資大，運行有難度。污泥厭氧消化和沼氣利用裝置費用，約占污水處理廠(chǎng)投資和運行費的30%左右，而且大多需技術(shù)和設備。從調查已建消化池的實(shí)際運行看，只有少數達到預期的效果。有管理、設計問(wèn)題，亦有沼氣利用的經(jīng)濟性和安全性問(wèn)題。比較好的如天津市東郊污水處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)設計規模為處理城市污水40萬(wàn)m3/d，污泥日產(chǎn)2460m3(含水率96%)，產(chǎn)生沼氣13300m3，供4臺248kW發(fā)電機發(fā)電，日可發(fā)電27000度，并與市電并網(wǎng)。
污泥的穩定問(wèn)題，除了采取污泥厭氧消化外，還應結合污水處理工藝中考慮少產(chǎn)生污泥和穩定泥質(zhì)的方案。例如污水處理工藝設計中采用延長(cháng)污水曝氣時(shí)間，減少污泥的產(chǎn)量;設計參數中增加污泥泥齡(如泥齡20天以上)，盡量使污泥趨向穩定的污水處理工藝。對中小型污水處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，采用帶有延時(shí)曝氣功能處理工藝(如氧化溝等處理工藝)是可取的。有的污水處理工藝投資低(如AB法的A段)，而污泥量較多，增加了污泥的處理成本。故應當把污水處理和污泥處理考慮，一并計算投資和運行費用。
污泥的穩定并不等于污泥無(wú)害，用于農田還需要符合標準中關(guān)于污泥農用時(shí)污染物控制標準限值。其中對鎘、汞、砷、苯并芘、多氯聯(lián)苯的要求是比較高的，應該通過(guò)嚴格控制工業(yè)廢水源頭的排放，來(lái)控制污泥的性質(zhì)。
國外在污泥穩定方面，除了用生物法(包括中溫消化、高溫消化及利用微生物和某些添加劑)外，還采用了化學(xué)法，有的將脫水后的污泥加鹽酸調pH值至2～3，反應60分鐘再加硝酸鈉;有的對脫水污泥添加石灰。后者在歐洲應用較多。
2.污泥的處置
(1)制復合肥
按我國目前的經(jīng)濟條件，對多數污水廠(chǎng)(特別是大量小型污水廠(chǎng))來(lái)說(shuō)，污泥用于農田是比較可行和現實(shí)的方案。污泥中的氮、磷、鉀和微量元素，對農作物有增產(chǎn)作用;污泥中的有機質(zhì)、腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑。污泥經(jīng)適當濃縮、脫水后運至市郊或鄰近省份作為農肥，是許多污水廠(chǎng)采用的方法。但農田施肥有季節性，不需要泥肥時(shí)，污水廠(chǎng)會(huì )泥滿(mǎn)為患，影響正常運行。于是一些污水廠(chǎng)支付費用，讓農民把污泥拉走，而不問(wèn)其去向，這會(huì )造成二次污染。
北京市環(huán)境科學(xué)研究院和北京市農業(yè)科學(xué)院合作，對北京市密云縣污水處理廠(chǎng)的污泥，通過(guò)堆肥加工成復合肥，進(jìn)行了用于農田的試驗。該廠(chǎng)每天處理15000m3城鎮污水，污泥產(chǎn)量5～6t/d(含水率80%)，由于采用酸化—好氧污水處理工藝，污泥質(zhì)量不錯。添加一定數量的N、P、K做成復合肥(N、P、K的比為1∶0.9∶0.4)，并直接造粒為污泥顆粒肥。通過(guò)在北京市大興縣龐各莊冬小麥田試驗以及在溫室內進(jìn)行的油菜和玉米苗期盆栽施肥試驗，均取得可喜的結果。由于是制成顆粒狀污泥肥料，便于運輸和貯存。
(2)衛生填埋
上海市對污水廠(chǎng)的污泥處置提出“處理一點(diǎn)，填埋一點(diǎn)，利用一點(diǎn)”的原則，上海市水務(wù)局組織對污泥處理、處置和利用的專(zhuān)題研究，提出污泥用作農田、衛生填埋和污泥焚燒點(diǎn)的布局和具體的分期實(shí)施方案，防止產(chǎn)生二次污染。這無(wú)疑是正確的舉措。
上海白龍港大型污水廠(chǎng)，按衛生填埋要求建設污泥填埋場(chǎng)，根據污泥性質(zhì)、含水率及力學(xué)特性等因素進(jìn)行設計。填埋廠(chǎng)使用期為七年，填埋場(chǎng)底部設有盲管將滲濾液再回到污水廠(chǎng)處理。此法占地大，運行工作量大，遇雨季污泥更難以壓實(shí)，到使用期限后仍需另選場(chǎng)址。對大型污水廠(chǎng)采用污泥衛生填埋，是不得已的權宜之計。衛生填埋場(chǎng)的造價(jià)不低，國外對衛生填埋場(chǎng)還要有沼氣安全收集系統，對分層復蓋的泥土和排水、綠化有專(zhuān)門(mén)的要求。鑒于地價(jià)上升和填埋場(chǎng)有臭味，近幾年來(lái)，無(wú)論歐盟或美國、日本，污泥衛生填埋的比例越來(lái)越小，美國已有的填埋場(chǎng)還將逐步關(guān)閉。
有些城市(如成都市)擬將污水廠(chǎng)污泥運至城市垃圾填埋場(chǎng)一并處置，這存在兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題：一是管理體制上的問(wèn)題。垃圾的中轉站和填埋場(chǎng)的布點(diǎn)、設計和投資，屬環(huán)衛局管理，而污水廠(chǎng)的污泥屬市政系統管理，設計垃圾填埋場(chǎng)使用年限和布點(diǎn)距離未考慮接納污水廠(chǎng)污泥;二是脫水污泥含水率過(guò)高。運往垃圾填埋場(chǎng)的污泥，要求含水率不大于30%，而目前污水廠(chǎng)的脫水污泥含水率在70%～80%，這類(lèi)污泥不易碾壓填埋，除非將污泥作適當干化或加石灰、絮凝劑處理。無(wú)論作何種填埋，污泥宜采取高干度脫水方案。
(3)干化、焚燒
由于污泥干化和污泥焚燒相結合比單污泥焚燒一次性投資少，處理成本低，故污泥干化往往是焚燒的前處理。污泥干化可使污泥含水率控制在10%～40%，減少了污泥的體積和重量，降低了運輸費和填埋費，而且污泥的臭味大為減少。
干化裝置分直接干化和間接干化，其能量消耗與污泥成份和水分有關(guān)。間接干化(利用沼氣通過(guò)熱交換器)一般推薦用立式干化裝置，并選用流化床工藝。干化與焚燒串聯(lián)工藝中，干化的程度取決于污泥的熱值和回收焚燒爐的熱能，使干化的能量盡量平衡，不另外添加燃料。上海石洞口設計污泥的干化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有余。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內有砂粒循環(huán)使用，外排氣體要適當處理。污泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡(jiǎn)單得多，且污泥焚燒不會(huì )產(chǎn)生二惡英。下圖是法國巴黎塞納河旁Colombes污水處理廠(chǎng)的污泥焚燒爐和焚燒灰的除塵裝置。
如脫水污泥與垃圾一并焚燒，國外的經(jīng)驗是每噸垃圾添加15%～20%含水率為30%的污泥。污泥的干化和焚燒，可能將是一些大城市大型污水處理廠(chǎng)的發(fā)展方向。當然，由于國外對焚燒爐排塵有嚴格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達到無(wú)煙塵的排放。
(4)填埋與焚燒的比較
上海和浙江一些單位作過(guò)污泥衛生填埋及焚燒處置的方案比較。其主要工藝流程為：
原污泥→濃縮→消化→脫水→衛生填埋
原污泥→濃縮→(消化)→脫水→焚燒→焚燒灰填埋
對于焚燒處理工藝，為了避免消化后污泥熱值減少，也可以不作污泥消化處置。上述兩個(gè)工藝的經(jīng)濟性比較結果，無(wú)論采用國產(chǎn)設備或設備，二者的處置工程費用基本相同。按國產(chǎn)設備對污泥進(jìn)行處置，運行費用折成污泥干固體，處理總成本約為800元/t。以10000m3/d污水廠(chǎng)產(chǎn)生2噸DS計，每噸污泥處理成本約為016元，與國內大型污水處理廠(chǎng)污水處理成本(不計折舊和還貸利息)0.3～0.45元/m3相比，需增加成本35%～50%，這與國外的實(shí)例相當。
既然污泥的衛生填埋與污泥的焚燒其工程費和運行成本大致相當，那么，從污泥無(wú)害化和減量化看，焚燒方案有明顯的優(yōu)點(diǎn)。這亦是國外(特別是西歐和日本)污泥焚燒發(fā)展較快的原因。荷蘭的污泥是100%采用焚燒處置的。焚燒后少量的泥灰可用于混凝土、磚瓦制品、路基路面的骨料和工程建設的回填土。
污泥處理和處置應注意的問(wèn)題
1.設計城市污水處理設施時(shí)，要把工業(yè)污染源控制、污水處理工藝和污泥的處理和處置，作為一個(gè)系統來(lái)考慮。上海市對全市大小污水廠(chǎng)的污泥成份、數量進(jìn)行分析，在此基礎上，對污泥的處置作全面規劃，協(xié)調多方關(guān)系，落實(shí)分期實(shí)施方案，這是正確的。不認真處置污水廠(chǎng)的污泥，污水處理是不完整的。
2.對污泥的終處置，我們缺乏經(jīng)驗，如污泥的干化和焚燒裝置的設計，比污水處理工藝復雜得多，我們應認真學(xué)習、引進(jìn)、消化、吸收國外的技術(shù)和經(jīng)驗，同時(shí)要制訂和完善污泥處置有關(guān)的法規和標準。我國一些污水處理廠(chǎng)的污泥消化、沼氣利用裝置，基本上都是引進(jìn)國外的技術(shù)和設備。
3.采用多途徑來(lái)解決污泥問(wèn)題。大廠(chǎng)與小廠(chǎng)不一樣，南方與北方亦不一樣。有的地方污泥可與垃圾處置相結合，有的地方污泥可與發(fā)電廠(chǎng)燃煤相結合。對量大面廣的小型污水廠(chǎng)的污泥，要總結農用的經(jīng)驗。在污泥干化和加熱技術(shù)上，還可考慮利用太陽(yáng)能、微波和濕式氧化等多種方案。有的污泥可與工業(yè)廢水治理中的污泥一并處理。要善于總結各地的經(jīng)驗和教訓，大力發(fā)展國產(chǎn)化設備，這是一項朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。要積極探索適合國情的低成本、無(wú)害化、多用途的污泥處理和處置途徑。
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