城市污水處理廠污泥的無害化、資源化處置.doc

城市污水處理廠污泥的無害化、資源化處置 朱澤華 （江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南京210036） 摘要：針對(duì)城市污水廠的污泥出路問題，結(jié)合當(dāng)前的污泥處置技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，在進(jìn)行了污水處理廠污泥特性及經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，提出了今后的污泥處置發(fā)展方向?yàn)椋阂赞r(nóng)用為主，在條件適合的情況下可適當(dāng)進(jìn)行污泥的填埋與焚燒處置。 關(guān)鍵詞：污水廠污泥；處置途徑；發(fā)展趨勢(shì) ：X703：A：（15）02273 ：141106 作者簡(jiǎn)介：朱澤華（58），男，江蘇南京人，高級(jí)工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。 城市污水廠的污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物。其中含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等，不加處理的任意排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產(chǎn)生量必將有較大的增長。如何合理地處置污水廠污泥，已成為城市污水廠和相關(guān)部門提高管理水平的重要方面。 1城市污泥處置現(xiàn)狀 目前，污泥經(jīng)適當(dāng)濃縮后運(yùn)至市郊或農(nóng)村作農(nóng)肥，是城市污水處理廠一般采用的污泥處置方法。但是，將污泥用作農(nóng)肥的處置方法也存在運(yùn)行經(jīng)費(fèi)與設(shè)備等問題。污水廠采用流化床焚燒工藝焚燒污泥，目前尚處于試運(yùn)行階段。 污泥僅經(jīng)濃縮處理后體積仍然較大，運(yùn)輸不方便。此外，由于城市污水中重金屬含量較多，致使污水廠的污泥重金屬含量較高，污泥未進(jìn)行穩(wěn)定和滅蟲卵等必要的無害化處理直接施用于農(nóng)田后，污泥中的大量病原菌和寄生蟲卵等有害物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)移到農(nóng)田和作物上。 近年來，由于農(nóng)民更加習(xí)慣于施用化學(xué)肥料，以及受現(xiàn)行施肥方法的限制，導(dǎo)致污泥作為農(nóng)肥的出路不暢；并且一到多雨季節(jié)，由于農(nóng)田對(duì)含水率較高的污泥的需求量銳減，也造成污泥外運(yùn)困難。因此，污水廠只能減少正常的污泥排放量或?qū)⒉糠治勰嘣倩亓鞯教幚硐到y(tǒng)，從而影響了污水廠的正常運(yùn)行；或者部分污泥溢流入水體，造成對(duì)水體的二次污染。由于近年來河流綜合整治工程的展開，許多污泥碼頭將被廢除，目前采用污泥船外運(yùn)的方法也將面臨極大的困難。 2國內(nèi)外污泥處置方法 國內(nèi)外污泥處理與處置的方法很多，但一般采用濃縮、消化、脫水、干化、有效利用(主要為農(nóng)用)、填埋及焚燒等不同的處理、處置方法，或用其中某幾個(gè)方法組合處置。不同的處置方法有不同的前處理要求，并且實(shí)際上一些前處理要求是這種處置方法的組成部分。污泥的最終出路不外是部分或全部資源化利用或以某種形式回到環(huán)境中去。目前世界一些國家廣泛采用的污泥處置方法有以下幾種。 2.1污泥的土地利用 污泥的土地利用已有多年歷史，主要包括污泥農(nóng)用，污泥用于森林與園藝、廢棄礦場(chǎng)等場(chǎng)地的改良等。污泥中含有豐富的有機(jī)物和N、P、K等營養(yǎng)元素以及植物生長必需的多種微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長。在美國約有40%左右的污泥采用土地利用的方式進(jìn)行處置。盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn)，但也存在病原菌擴(kuò)散和重金屬污染的危險(xiǎn)。為此一些國家先后頒布了農(nóng)用污泥重金屬濃度標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的無害化要求，并對(duì)單位面積土地污泥的應(yīng)用量有嚴(yán)格的限制。 2.2污泥的填埋 污泥填埋必須經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場(chǎng)地防護(hù)處理，是具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法（必須通過環(huán)境影響評(píng)價(jià)）。此法優(yōu)點(diǎn)是投資較少、容量大、見效快。缺點(diǎn)是污泥填埋對(duì)污泥的土力學(xué)性質(zhì)要求較高，需要大面積的場(chǎng)地和大量的運(yùn)輸費(fèi)用，地基需作防滲處理以免污染地下水等，故近年來污泥填埋處置所占比例越來越小。 2.3污泥的熱處置 污泥熱處置的優(yōu)勢(shì)在于可以迅速和較大程度地使污泥達(dá)到減量化。近年來焚燒法由于采用了合適的預(yù)處理工藝和焚燒手段，達(dá)到了污泥焚燒要求，并能滿足環(huán)境保護(hù)要求，是很有前景的污泥處置經(jīng)濟(jì)有效方法，因此也被越來越多的國家采用。其他的污泥熱處理方法如污泥的熱解及濕式氧化等，近年也取得了較大的進(jìn)展，但目前仍處在研究階段。 2.4其他處置方法 國外對(duì)污泥制動(dòng)物飼料、包埋處理以及焚燒灰制磚等處置方法均有一定的研究，也有成功的報(bào)道。但要將這些方法作為一種主要的污泥處置方式被采用尚需進(jìn)一步研究。 3城市污泥處置途徑的選擇 3.1污泥特性 城市污水處理廠污泥的性質(zhì)（干基）見表1，污泥中重金屬含量見表2。 由表1、表2可以看出，我國城市污水處理廠污泥的有機(jī)物含量較高，達(dá)60%70%，略低于國外發(fā)達(dá)國家的城市污泥（有機(jī)組分含量70%80%）；污水廠污泥的氮、磷、鉀以及有機(jī)質(zhì)含量也比較高。從長遠(yuǎn)看，隨著污水廠脫氮除磷工藝的運(yùn)用，污泥中氮、磷含量將會(huì)有所增長；污泥含有較高的熱值，如果控制一定的含水率，具有用作能源的可能性。此外，污泥中重金屬含量較高，部分含量接近或者超過我國農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)（GB4284-88）標(biāo)準(zhǔn)，故農(nóng)用和焚燒或采取其它處置方法應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件和具體情況進(jìn)行選擇。 3.2污泥處置途徑的選擇 選擇有效的污泥處置方法的原則是應(yīng)兼顧到環(huán)境生態(tài)效益與處置成本、經(jīng)濟(jì)效益之間的均衡。一種有效的、適合的污泥處置方法應(yīng)該是在環(huán)境上衛(wèi)生、社會(huì)上被接受及經(jīng)濟(jì)上有效的方法。 對(duì)于衛(wèi)生填埋處置工藝，污泥經(jīng)過消化處理，可以使之穩(wěn)定化和無害化，減小污泥填埋對(duì)環(huán)境造成危害的風(fēng)險(xiǎn)。并且污泥經(jīng)消化處理后也達(dá)到了部分減量化，可以大大減少其運(yùn)輸、脫水及填埋費(fèi)用，甚至總運(yùn)行費(fèi)用也低于無消化處理的直接填埋工藝；對(duì)于焚燒處置工藝，為了避免消化后污泥熱值減少，因此可以不作消化處理。 計(jì)算投資及運(yùn)行費(fèi)用的依據(jù)為：混合污泥量10000m3/d，含水率為99%，加絮凝劑經(jīng)離心濃縮機(jī)濃縮（加絮凝劑量約為1kg/tDS，絮凝劑價(jià)格約為55000元/t），投加后含水率降為95%。污泥經(jīng)過厭氧消化后固體去除率假定為1/3，由于含水率低于80%的污泥適合于填埋，但含水率高于68%的污泥在填埋時(shí)須摻入填充料，則填埋工藝需要考慮兩種脫水方案，即：污泥經(jīng)離心脫水后含水率降至80%，此時(shí)絮凝劑投加量約為2.5kg/tDS，或者污泥經(jīng)高干度離心脫水后的含水率約為65%，此時(shí)絮凝劑投加量約為5kg/tDS。 采用焚燒工藝時(shí)，污泥經(jīng)離心脫水后含水率降為80%，加絮凝劑量約為2.5kg/tDS,污泥經(jīng)焚燒后殘余灰分量約為污泥干重的1/3；焚燒煙氣處理消耗NaOH量約為37kg/tDS（NaOH價(jià)格約為3450元/t）。污泥運(yùn)輸費(fèi)用約為0.75元/（tkm），以運(yùn)輸距離為40km計(jì)，運(yùn)輸費(fèi)用為30元/t。填埋費(fèi)用參照城市垃圾填埋運(yùn)行費(fèi)用（約15元/t）。各處理流程的耗電量約為：濃縮25kWh/tDS，脫水75kWh/tDS，消化150kWh/tDS，焚燒200kWh/tDS，電費(fèi)約為0.7元/（kWh）。 根據(jù)計(jì)算，污泥干固體處理總成本約為800元/t，以1104t污水產(chǎn)生2.0tDS計(jì)，1t污水的污泥處理成本約為0.16元，與國內(nèi)大型污水處理廠污水處理部分成本0.30.45元/t相比，約占成本的35%50%，與發(fā)達(dá)國家的測(cè)算大致相當(dāng)。 4結(jié)論與建議 污泥經(jīng)濃縮后體積仍然較大，為便于運(yùn)輸及后續(xù)處理與處置，建議污泥脫水處理。 在今后較長的一段時(shí)期內(nèi)，城市污水廠污泥的出路建議以農(nóng)用為主。但對(duì)于擬建的大型污水處理廠因污水量大，產(chǎn)泥量大，若考慮農(nóng)用則在運(yùn)輸、施用計(jì)劃以及所需土地面積等方面有一定困難，并且也受天氣等因素的影響。因此在填埋土地有限的情況下應(yīng)考慮采用高干度脫水方案；填埋土地難以尋找時(shí)可適當(dāng)考慮用焚燒法處置污泥，污泥焚燒灰可考慮用作填埋摻混料或用作制磚及其他建材。 積極探索污泥處理與處置的新方法，如采用轉(zhuǎn)窯焚燒污泥，對(duì)于其能否大規(guī)模用于處置城市污泥可視進(jìn)一步研究的效果而定。 未來的污泥處理策略是使污泥的產(chǎn)