污水污泥填埋處置技術(shù)初探

污水污泥填埋處置技術(shù)初探摘要：針對城市污水廠的污泥出路問題，結(jié)合上海市污水污泥處理處置的現(xiàn)狀，提出了填埋目前甚至將來一段時間仍然是一種主要的污泥處置手段。同時基于上海市污水污泥的物理性質(zhì)和土力學性質(zhì)，依據(jù)國家現(xiàn)行有關(guān)標準，參考發(fā)達國家相關(guān)法規(guī)，探討了污水污泥填埋處置的技術(shù)要求及污染物控制標準。關(guān)鍵詞：污水污泥填埋技術(shù)要求污染物控制標準DiscussiononTechniquesforSewageSludgeLandfillAbstract:Inthispaper,aimingattheproblemofsewagesludge,itisproposedthatlandfillisoneoftheprimarysludgedisposalmethodsinChinaatpresentoreveninthefuture,linkingtothepresentsituationofsludgetreatmentanddisposalinShanghai.Atthesametime,basedonthephysicalpropertiesandgeotechnicalpropertiesofsewagesludgeinShanghai,technicalrequirementsandpollutantcontrolstandardsofsewagesludgelandfillarediscussed,accordingtoexistingrelatednationalstandardsandconsultingrelevantcodesofdevelopedcountries.KeyWords:sewagesludgelandfilltechnicalrequirementspollutantcontrolstandards前言污水污泥是指污水處理過程中所產(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、豐富的氮磷等營養(yǎng)物，但同時也含有一定的重金屬以及多種致病菌和病原菌，如果不加任何處理直接排放，將會對環(huán)境造成嚴重的污染。根據(jù)《上海市污泥處理處置專項規(guī)劃》，上海市2005年污水污泥（含水率為80％）的產(chǎn)量將達到3985m3/d，折合干泥為797t/d。為了改善城市水環(huán)境，上海市還新建石洞口、竹園、白龍港、新和等污水排放系統(tǒng)和大型污水處理廠，而隨著污水處理設(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，已成為上海市制定污水處理與環(huán)境保護規(guī)劃的關(guān)鍵要素之一。上海市污水污泥處置現(xiàn)狀污泥經(jīng)適當濃縮后運至市郊或鄰近省份農(nóng)村作化肥，是上海市城市污水處理廠普遍采用的污泥處置方法。這種處置方法存在多方面的問題：（1）污泥僅經(jīng)濃縮處理的體積仍然較大，運輸不方便；（2）近年來，由于郊縣農(nóng)民更加習慣于施用化學肥料，以及受現(xiàn)行施肥方法的限制，導致污泥作為農(nóng)肥的出路不暢；（3）上海地區(qū)雨量充沛，一到多雨季節(jié)，由于農(nóng)田對含水率較高的污泥的需求量銳減，也造成污泥外運困難，污水廠經(jīng)常出現(xiàn)泥滿為患的現(xiàn)狀；（4）污泥未進行穩(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)轉(zhuǎn)移到農(nóng)田和作物上，不僅可能對土壤造成污染、影響作物生長以及人類的健康，而且也可能因蚊蠅聚集而造成環(huán)境衛(wèi)生方面的危害。[1]針對這種簡單的污泥處置方法所存在的問題，近年來，上海市普遍要求各污水廠污泥“先脫水、后出廠”的利用原則，降低了運輸成本；同時開發(fā)出多種污泥高溫好氧堆肥工藝和堆肥設(shè)備，在一定程度上提高了堆肥制品的肥效，并利用高溫殺滅了污泥中的寄生蟲（卵），實現(xiàn)了無害化處理。但由于上海市城市污水中工業(yè)廢水比重較大，重金屬含量較多，經(jīng)處理后相當一部分重金屬轉(zhuǎn)移到污泥中，致使污水廠的污泥重金屬含量往往偏高，部分重金屬含量接近甚至超過了《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》（GB4284－88），如表1所示，這就限制了污水廠污泥的土地利用（主要是農(nóng)業(yè)應(yīng)用）。表1曹楊等7個污水廠污泥的重金屬含量[1]（單位：mg/kg）項目CuZnPbCdCrNiHgAs曹楊*146146.71295.557042.96.0415天山*42616151161.4946.642.67.821.9閔行*119109076.51.6753.432.22.167.1北郊5221.944.69.2533.4曲陽**35037409.950.8515.7734.81.225.68吳淞**2261497.270.0973.7465.21.122.32龍華**10113700.950.191.1317.30.191.51注：*為1989～19990年分析數(shù)據(jù)據(jù)平均值，**為1998～1999年分析數(shù)據(jù)據(jù)平均值另一方面，上海市各污水廠污泥的低位熱值普遍偏低（<3.6MJ/kg），不能自持燃燒，致使采用焚燒工藝處理這些污泥時往往需要外加輔助燃料，從而造成了污水污泥焚燒處置的高成本和高能耗，這種高成本是包括上海、深圳在內(nèi)的國內(nèi)大城市均難以承受的。因此，根據(jù)上海市的污泥處置現(xiàn)狀，在今后相當長的時間里，填埋將仍然是一種重要的污泥處置方法。而考慮到我國的經(jīng)濟現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，污泥填埋在全國范圍內(nèi)也將長期存在。污泥填埋的方法與技術(shù)要求當前，國內(nèi)一個城市在選擇污泥出路時，首先應(yīng)該考慮的是衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋場是衛(wèi)生填埋的載體，其建設(shè)周期短，投資相對較低，并且可以分段投入，管理方便，現(xiàn)場運行比較簡單。從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，污泥選擇填埋場填埋，事實上是以一種資源的形式保存給后代，待一次資源枯竭或科學技術(shù)發(fā)展后，人們可以對填埋在衛(wèi)生填埋場中的污泥資源進行開采和重新利用。當污泥中含有的重金屬或其他有毒有害物質(zhì)的濃度超過污泥土地利用的污染物控制標準時，則必須采用衛(wèi)生填埋來作為污泥的最終處置方法。國內(nèi)以往的污泥填埋往往采用脫水泥餅直接填埋的形式，但污泥泥餅的以下特性決定了它不能直接進入填埋場填埋：（1）泥餅含水率較高（75～85％），具有類似泥漿的流變特性，污泥鋪設(shè)的地面不能承受填埋場作業(yè)機械，如推土機、運輸車輛，對地面的壓力；同時高黏度的泥餅經(jīng)常使壓實機打滑和陷車。（2）污泥的抗剪強度低，在不排水剪切時，污泥的內(nèi)摩擦角接近于零，粘聚力一般小于20kPa，而粘聚力決定著抗剪強度的大小。在排水固結(jié)后，污泥的抗剪強度可以得到提高，但由于其透水性差，持水性強，當應(yīng)力改變時，孔隙水滲出的速度相當緩慢，抗剪強度的增長也很緩慢。污泥填埋首先需要考慮的就是如何降低污泥的含水率，以提高污泥的抗剪強度，避免發(fā)生流變現(xiàn)象。在污泥中摻入一定比例的含水率較低的改性劑，如黏土、礦化垃圾或生活垃圾，可以大幅度降低污泥的含水率。相對而言，礦化垃圾含水率最低，也更容易獲得，且符合以廢制廢的目的。污泥填埋可采用建設(shè)污泥專用填埋場的形式，也可將污泥與生活污泥混合后在現(xiàn)有的生活垃圾衛(wèi)生填埋場中填埋處理。無論是建立專用填埋場填埋，還是在生活垃圾衛(wèi)生填埋場中混合填埋，均要求進場污泥為含水率低于80％的污泥脫水泥餅。污泥專用填埋場填埋污泥專用填埋場填埋工藝流程圖1污泥專用填埋場污泥填埋工藝流程圖污泥專用填埋場建設(shè)標準為避免對填埋場周邊環(huán)境造成二次污染，符合衛(wèi)生填埋的標準，污泥專用填埋場應(yīng)符合以下建設(shè)標準：場底地基應(yīng)是具有承載能力的自然土層或經(jīng)過碾壓、夯實的平穩(wěn)層，不應(yīng)因填埋污泥而使場底變形、斷裂。場底應(yīng)有縱、橫向坡度?？v橫坡度宜在2％以上，以利于滲濾液的導流。填埋場必須具備場底防滲系統(tǒng)，以防止對地下水的污染。不具備自然防滲條件的填埋場必須進行人工防滲。粘土類襯里（自然防滲）的填埋場，天然粘土類襯里的滲透系數(shù)不應(yīng)大于1.0×l0－7cm/s，場底及四壁襯里厚度不應(yīng)小于2m；改良土襯里的防滲性能應(yīng)達到粘土類防滲性能。當填埋場不具備粘土類襯里或改良土襯里防滲要求時，必須采用HDPE膜作為防滲層材料，膜的厚度宜為1.5–2.5mm，膜的上、下應(yīng)鋪設(shè)保護層。填埋區(qū)防滲層上應(yīng)鋪設(shè)滲瀝液導流系統(tǒng)，并應(yīng)對收集的滲瀝液進行處理。滲瀝液導流系統(tǒng)及處理系統(tǒng)應(yīng)包括集液盲溝、集液池、調(diào)節(jié)池、泵房和污水處理設(shè)施等。集液池、調(diào)節(jié)池容積應(yīng)與填埋工藝、滲瀝液產(chǎn)生量相匹配。污泥填埋場所產(chǎn)生的氣體量較大，因此必須加以控制和利用，防止填埋氣體爆炸。填埋場應(yīng)設(shè)氣體導排設(shè)施，導排管應(yīng)按地形分別設(shè)豎向、橫向或橫豎相連的排氣道。在填埋深度較大時宜設(shè)置多層導流排氣系統(tǒng)。有條件回收利用填埋氣體的填埋場，應(yīng)設(shè)置填埋氣體集中收集設(shè)施，并監(jiān)測填埋氣體成分及量的變化。填埋場區(qū)中，甲烷氣體的含量不得超過5%；建（構(gòu)）筑物內(nèi)，甲烷氣體含量不得超過1.25%。污泥填埋場填埋污泥準入條件污泥在專用填埋場中進行填埋時，首先必須進行改性，以提高其承載力，消除其流變性和膨潤持水性，避免雨季時污泥含水率急劇增加，以致無法進行填埋作業(yè)。改性的方法可通過摻入黏土、礦化垃圾等調(diào)理劑，初步建議改性后的污泥應(yīng)至少滿足以下準入條件：表2污泥在專用填埋場中填埋的準入條件（建議值）項目準入條件含水率有機質(zhì)滲透系數(shù)＜60％＜50％＞10-4cm/ss，以確保污污泥在雨天不不會出現(xiàn)明顯顯的膨潤持水水現(xiàn)象填埋工藝和設(shè)備配制污泥填埋應(yīng)服從“三化”（即減量化、無害化、資源化）的要求，實行充分混合（與黏土或礦化污泥）、單元作業(yè)、定點傾卸、均勻攤鋪、反復壓實和及時覆蓋。污泥的壓實密度應(yīng)大于1100kg/m3，每層污泥壓實后，應(yīng)采用粘土或人工襯層材料進行日覆蓋，粘土覆蓋層厚度應(yīng)為20～30cm。建設(shè)污泥專用填埋場，還需要選用合適的設(shè)備，以保障其順利運行并盡可能降低運行費用，同時與填埋工藝相一致，它主要包括四個方面：=1\*GB3①混合作業(yè)，即用于將污泥與其他改性材料的均勻混合；=2\*GB3②填埋作業(yè)，對污泥而言主要是混合、傾卸、推鋪、壓實；=3\*GB3③對土方工程而言，是每個單元填埋前的設(shè)施準備，包括覆蓋土準備和覆蓋作業(yè)，場地挖掘和土方平衡等工程；=4\*GB3④對填埋后的再利用，主要是指堆肥和有機肥制作?？捎糜谕瓿蛇@些工作的設(shè)備包括攪拌機、履帶拖拉機、推土機、壓實機、挖土機、破碎機和吊車抓土機等，具體設(shè)備型號可根據(jù)當?shù)鼐唧w情況選用。封場管理污泥填埋場在達到設(shè)計使用壽命后應(yīng)進行封場，封場工作應(yīng)在填埋污泥上覆蓋黏土或其他人工合成材料，黏土的滲透系數(shù)應(yīng)小于1.0×l0-7cm/s，厚度為20～30cm，其上再覆蓋20～30cm的自然土作為保護層，并均勻壓實。填埋場封場后還應(yīng)覆蓋植被，同時在保護層上鋪設(shè)一層營養(yǎng)土層，其厚度根據(jù)種植植物的根系深淺而確定，一般不應(yīng)小于20cm，總覆土應(yīng)在80cm以上。填埋場封場應(yīng)充分考慮堆體的穩(wěn)定性與可操作性、地表水徑流、排水防滲、覆蓋層滲透性和填埋氣體對覆蓋層的頂托力等因素，使最終覆蓋層安全長效。填埋場封場坡度宜為5%。生活垃圾衛(wèi)生填埋場混合填埋生活垃圾衛(wèi)生填埋場混合填埋工藝流程污泥在生活垃圾衛(wèi)生填埋場中與生活垃圾混合填埋既可采用先混合，后填埋的形式（如圖2所示），也可采用污泥與生活垃圾分層填埋、分層推鋪壓實的形式（如圖3所示）。圖2污泥在生活垃圾填埋場混合填埋的工藝流程一圖3污泥在生活垃圾填埋場混合填埋的工藝流程二生活垃圾衛(wèi)生填埋場混合填埋的技術(shù)要求在不具備建設(shè)污泥專用填埋場條件的地區(qū)也可將污泥與垃圾混合后在原有的城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋處理。衛(wèi)生填埋場的具體建設(shè)標準可參考《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》（CJJ17-2004）。采用混合填埋形式的污泥準入條件和技術(shù)要求可參考污泥專用填埋場的相應(yīng)準入條件和技術(shù)要求。污泥填埋的污染物控制標準在建設(shè)和運行污泥填埋場過程中，如果嚴格按照衛(wèi)生填埋場的標準進行，是不可能產(chǎn)生二次污染的。因此，衛(wèi)生填埋是一種可靠、衛(wèi)生和安全的生活垃圾處理方法。但由于地質(zhì)條件的限制，要找到一個各方面都合適的填埋場場址非常困難，填埋場在運行過程中總是會或多或少地對周圍環(huán)境造成一定影響。因此，在污泥填埋處置中應(yīng)盡量避免對污泥填埋場周邊環(huán)境的大氣、地下水體、地表水體等造成二次污染，但由于目前國內(nèi)尚沒有污泥填埋場建設(shè)運行，具體污染控制標準建議嚴格參考《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—1997），待污泥專用填埋場實際建成后再行制定。結(jié)語從宏觀的角度來看，污泥專用填埋場也是一座規(guī)模龐大的生物反應(yīng)器，污泥在填埋場中填埋的過程實際上是一個多種微生物聯(lián)合降解污泥（包括好氧與厭氧）的過程，在經(jīng)過若干年（初步估計為5年）后污