技術(shù)：污泥處理環(huán)保工藝

1、技術(shù) | 污泥處理環(huán)保工藝對(duì)小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的產(chǎn)生、特性、處理和處置問(wèn)題進(jìn)行論述，概述了污泥處理和處置方法的進(jìn)展，并結(jié)合污泥成分簡(jiǎn)單、資金利用等實(shí)際狀況，提出了近遠(yuǎn)期結(jié)合的污泥處理處置方法，逐步實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無(wú)害化與資源化。1、前言隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，小城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)不斷進(jìn)展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴(kuò)大和提高，產(chǎn)生的污泥量也日益增加。污泥處理處置的投資和運(yùn)行費(fèi)較高，如處置不當(dāng)，將造成“二次污染”，這已成為環(huán)境愛(ài)護(hù)領(lǐng)域難題，備受關(guān)注。2、國(guó)內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)況與進(jìn)展趨勢(shì)2.1國(guó)內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外常用的成熟的污泥穩(wěn)定工藝有：厭氧消化、好氧消化、熱處

2、理、加熱干化和加堿穩(wěn)定；常用的污泥處置是土地利用、焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。由于受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)制約，我國(guó)現(xiàn)階段的污泥處置仍以填埋為主，污泥利用為輔。污泥投海在沿海城市占肯定比例，但總量較少。污泥焚燒尚未起步。在污泥利用方面，污泥自然干化后用于農(nóng)、林、綠化較多。接受機(jī)械干燥器干化污泥的污水廠有大連開(kāi)發(fā)區(qū)污水廠、秦皇島污水處理廠、徐州市污水處理廠、但這些設(shè)備處理量?。?12t/d干泥），臭氣污染重，盡管投資低，但效果不夠抱負(fù)。國(guó)外污水廠污泥目前主要接受農(nóng)業(yè)利用、填埋，還有部分接受焚燒等其它處理方式。據(jù)日本1994年統(tǒng)計(jì)資料，日本年產(chǎn)城市污泥量為230.7萬(wàn)噸，其處置方式是：陸地和海岸填

3、埋占62.7；資源化利用占24.9，其它處置為占12.4。德國(guó)近年污泥填埋為80，農(nóng)用為8，堆肥為4；據(jù)美國(guó)環(huán)保局資料統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)污泥填埋為35，焚燒為15，農(nóng)用或其它土地利用為49，其它處置為1。由此可見(jiàn)，農(nóng)用和填埋目前是大多數(shù)國(guó)家污泥處置的最主要的方法，農(nóng)用和陸地填埋方案的選擇很大程度上取決于各國(guó)政府有關(guān)的法律、法規(guī)和污染源把握狀況，同時(shí)也與國(guó)家農(nóng)業(yè)進(jìn)展有關(guān)。近年來(lái)，美國(guó)、日本和英國(guó)等污泥農(nóng)用的比例呈增加趨勢(shì)；而也有些國(guó)家如德國(guó)、丹麥由于污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污泥農(nóng)用的比例不斷下降，其它處理方法如焚燒比例有所上升。2.2污泥處理與處置技術(shù)進(jìn)展2.2.1污泥穩(wěn)定處理污泥穩(wěn)定的目的是污泥通過(guò)處

4、理成為穩(wěn)定（即不易腐?。┑漠a(chǎn)物，以便進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行處置及利用。污泥穩(wěn)定過(guò)程還可以殺滅部分病原體，削減污泥中的臭味。國(guó)內(nèi)常用的穩(wěn)定工藝是厭氧消化和堆肥，美國(guó)目前常用的穩(wěn)定工藝共四種：厭氧消化、好氧消化、堆肥和加堿穩(wěn)定。在污泥處理工藝中，厭氧消化也是較普遍接受的穩(wěn)定化技術(shù)。在日本從1980年就開(kāi)頭把消化所產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電系統(tǒng)，這種利用途徑無(wú)論是在運(yùn)行管理還是在經(jīng)濟(jì)效益方面都有寬敞的前景。我國(guó)對(duì)污泥堆肥進(jìn)行了深化地爭(zhēng)辯，確定了堆肥方式、添加劑種類以及堆肥的工藝參數(shù)，為污泥規(guī)模堆肥工程的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。常用的污泥堆肥方法有靜態(tài)堆肥、動(dòng)態(tài)堆肥和料倉(cāng)堆肥三種。干化技術(shù)一般可分為自然干化和人工干化兩類，自

5、然干化技術(shù)最常見(jiàn)的是干化床，人工干化最常見(jiàn)的是加熱干化技術(shù)，近年來(lái)得到了快速進(jìn)展。加熱干化的進(jìn)料含固率為2025，出料含固率可以達(dá)到4092，因此可以大大削減污泥體積和污泥重量。這種方法可使污泥體積顯著減小至原來(lái)的1/4l/5，使污泥穩(wěn)定化和無(wú)害化，并且可最終使污泥資源化，如作為肥料、土壤良劑、燃料等等。2.2.2污泥處置目前，國(guó)內(nèi)污水處理廠污泥大都接受衛(wèi)生填埋方式處置，國(guó)外很多國(guó)家對(duì)污泥處置接受較多的方法是焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、干化造粒和投海等。焚燒是既是一種污泥處理方法，也是一種污泥處置方法,利用污泥中豐富的生物能發(fā)熱，使污泥達(dá)到最大程度的減容。焚燒過(guò)程中，全部的病菌病原體被徹底殺滅，有毒

6、有害的有機(jī)殘余物被熱氧化分解。焚燒灰可用作生產(chǎn)水泥的原料，使重金屬被固定在混凝土中，避開(kāi)其重新進(jìn)入環(huán)境。污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性較強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短、占地面積小、殘?jiān)可?、達(dá)到了完全滅菌的目的。該法的缺點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，一次性投資大；設(shè)備數(shù)量多，操作管理簡(jiǎn)單，能耗高，運(yùn)行管理費(fèi)亦高，焚燒過(guò)程存在“二噁英”污染的潛在危急。衛(wèi)生填埋是把脫水污泥運(yùn)到衛(wèi)生填埋場(chǎng)與城市垃圾一起，按衛(wèi)生填埋操作進(jìn)行處置的工藝，常見(jiàn)的有厭氧和兼氧衛(wèi)生填埋兩種。衛(wèi)生填埋法處置具有處理量大，投資省，運(yùn)行費(fèi)低，操作簡(jiǎn)潔，管理便利，對(duì)污泥適應(yīng)力量強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但亦有占地大，滲濾液及臭氣污染較重等缺點(diǎn)。衛(wèi)生填埋法適宜于填埋場(chǎng)簡(jiǎn)潔選地、運(yùn)距較近、有

7、掩蓋土的地方。迄今為止，衛(wèi)生填埋法是國(guó)內(nèi)外處理城市污水廠脫水污泥最常用的方法。其缺點(diǎn)是機(jī)械脫水后直接填埋操作困難；運(yùn)輸費(fèi)用大，且產(chǎn)生衛(wèi)生問(wèn)題。衛(wèi)生填埋將向調(diào)理后再實(shí)施的方向進(jìn)展。污泥干化造粒工藝是近年來(lái)比較引人注目的動(dòng)向。一般說(shuō)來(lái)，污泥干化造粒工藝是污泥直接土地利用技術(shù)普及前的一種過(guò)渡。干化造粒后的泥球可以作為肥料、土壤改良劑和燃料，用途廣泛。國(guó)內(nèi)的污泥復(fù)合肥爭(zhēng)辯生產(chǎn)，也是走的干化造粒的道路，只是在其中添加了化肥以提高肥效。污泥投海曾經(jīng)是沿海城市污水處理廠污泥處置最常見(jiàn)的方式，但近年來(lái)出于對(duì)海洋環(huán)境愛(ài)護(hù)的考慮和越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保條例的執(zhí)行，已經(jīng)越來(lái)越少。2.2.3污泥綜合利用污泥的綜合利用包括直

8、接利用和間接利用。污泥的直接利用如農(nóng)業(yè)利用，利用污泥消化處理產(chǎn)生沼氣再加以利用則屬于污泥的間接利用。污泥中富含有機(jī)物和氮、磷等元素，為植物所需要，是一種優(yōu)良的有機(jī)肥料，將污泥用做農(nóng)肥，或者作為土壤改良劑使用，可以改良土壤結(jié)構(gòu)和提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。實(shí)踐證明這是行之有效的簡(jiǎn)易的污泥處置與利用的方法，也是應(yīng)用較多的污泥處置方法。污泥還可用于森林或綠化施肥，也可直接作為綠化用的有機(jī)質(zhì)土壤。但目前廣泛進(jìn)行污泥農(nóng)用其實(shí)面臨很大的難題，首先是污泥中重金屬含量的問(wèn)題，其次是市場(chǎng)問(wèn)題。2.3國(guó)內(nèi)外污泥處理處置與利用的進(jìn)展趨勢(shì)隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正漸漸削減；同時(shí)由于填埋需要占用大量土地、影響填埋場(chǎng)作業(yè)

9、且不能根治污染，土地填埋也受到嚴(yán)格的限制。歐盟規(guī)定填埋必需和焚燒相結(jié)合，僅焚燒灰可填埋。污泥處理的優(yōu)先挨次是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化處理后作為資源回用已成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，具體方法包括堆肥、堿性穩(wěn)定化、熱干化、焚燒等。目前歐美發(fā)達(dá)國(guó)家污泥填埋呈顯著下降趨勢(shì)，污泥利用呈急劇上升趨勢(shì)。不僅美國(guó)、加拿大等北美洲的發(fā)達(dá)國(guó)家以及挪威、波蘭等歐洲中等發(fā)達(dá)國(guó)家、進(jìn)展中國(guó)家也重視污水污泥的土地利用。污泥土地利用程度較低的發(fā)達(dá)國(guó)家只有日本，這可能與日本國(guó)土狹小有關(guān)。國(guó)內(nèi)早在“七五”期間就開(kāi)頭了污泥農(nóng)業(yè)利用的嘗試，天津、上海、北京、大連、秦皇島、深圳等城市都進(jìn)行了污泥堆

10、肥、干化造粒和復(fù)合肥的爭(zhēng)辯和實(shí)踐，但規(guī)模小，農(nóng)業(yè)利用仍處于起步階段。目前我國(guó)污泥處置的主要途徑是填埋，與日本類似。綜上所述，污泥農(nóng)用實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的土壤農(nóng)作物城市污水污泥土壤的良性大循環(huán)，污泥直接土地利用是污泥處理處置的進(jìn)展趨勢(shì)。污泥的普遍土地利用要求對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，世界各國(guó)都作了嚴(yán)格的限制，中國(guó)也不例外，重在立法，更重在執(zhí)行，必需長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈。美國(guó)主要是通過(guò)承包商直接銷售污泥。污水處理廠不能急功近利，不急于從污泥產(chǎn)品中獲得利益，必需讓利給使用者和中間商，才能培育和進(jìn)展產(chǎn)品市場(chǎng)。復(fù)合肥是污泥利用的一種方法，但不是污泥利用的主流。雖然土地利用是污水污泥處置的必定趨勢(shì)。但應(yīng)看到，目前距離

11、普遍的污泥土地利用尚有一個(gè)過(guò)渡時(shí)期，這就是干化、堆肥、造粒（包括復(fù)合肥）等污泥產(chǎn)品的推廣，使污泥使用者有一個(gè)學(xué)習(xí)和適應(yīng)的過(guò)程，并制定完善的土地利用法規(guī)和管理方法。普遍污泥土地利用以前，美國(guó)也曾較多使用堆肥和復(fù)合肥，而且1998年堆肥還占了12.6%。因此，在污泥特性滿足利用的前提下，污泥利用將是國(guó)內(nèi)外污泥處置的進(jìn)展趨勢(shì)，包括熱能利用和土地利用。3、小城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析3.1小城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀由于對(duì)污泥利用的生疏存在不足，國(guó)內(nèi)污泥處理處置的起步較晚，很多城市沒(méi)有將污泥處置場(chǎng)所納入城市總體規(guī)劃，很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場(chǎng)所，導(dǎo)致小城鎮(zhèn)的污泥處置即最終出路存

12、在嚴(yán)峻問(wèn)題，這將為環(huán)境污染帶來(lái)巨大危害。因此，目前小城鎮(zhèn)的污水處理廠污泥以填埋為主。由于污泥含水率高，影響填埋場(chǎng)的正常作業(yè)，且重金屬和有毒有害有機(jī)物污染地表和地下水系統(tǒng)，對(duì)對(duì)人類健康產(chǎn)生潛在威逼。3.2小城鎮(zhèn)污泥特性分析在污泥處理處置途徑的選擇中，污泥特性是污泥利用、處置的重要依據(jù)。目前南方某城鎮(zhèn)已建污水處理廠的污泥成分詳見(jiàn)下表。南方某城鎮(zhèn)污水處理廠污泥成分表檢測(cè)內(nèi)容甲污水廠乙污水廠農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)有機(jī)質(zhì)（%）45.7940.13/TN（）3.212.96TP（P2O5%）1.901.61/油（）0.581.03/細(xì)菌總數(shù)（g/個(gè)）3.70×1074.47×107/總

13、大腸桿菌（g/個(gè)）5.5×1043.33×104/TK（K2O%）1.241.30/Hg（mg/kg）6.262.33515As（mg/kg）27.1817.7575Cu（mg/kg）149.40149.33250500Zn（mg/kg）1106.60792.675001000Cr（mg/kg）9026826001000Ni（mg/kg）62.0851.65100200Pb（mg/kg）100.56100.073001000Cd（mg/kg）1.821.43520有效硼（mg/kg）5.484.57/從上表可以看出，該污水處理廠污泥基本滿足污泥農(nóng)用要求。4、小城鎮(zhèn)污泥處理處

14、置的出路依據(jù)小城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)規(guī)模不大、城鎮(zhèn)分散的特點(diǎn)，確定污泥處理分散化、處置集約化原則，結(jié)合小城鎮(zhèn)污泥成分簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，實(shí)行合適的處理方式。分析目前國(guó)內(nèi)外污泥處理處置的方法，對(duì)污泥的最終處置可接受以下四個(gè)處理工藝路線：方案一：濕污泥干化干化污泥填埋場(chǎng)填埋此工藝方案是將污水處理廠所產(chǎn)生的機(jī)械脫水后的污泥集中在一起進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥送至垃圾填埋場(chǎng)處置。該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著削減，滅菌徹底，污泥穩(wěn)定。方案二：濕污泥干化干化污泥焚燒焚燒灰填埋此工藝方案是將械脫水污泥進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥送垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒，焚燒灰由垃圾焚燒廠處置。該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著削減，滅菌徹底

15、，污泥穩(wěn)定。干化污泥含有肯定的熱值，可節(jié)省垃圾焚燒廠的燃料消耗。方案三：濕污泥高溫消化干化干化污泥填埋場(chǎng)填埋此方案是將脫水污泥進(jìn)行高溫厭氧消化，消化后的污泥再進(jìn)行熱干化處理，干化后的污泥送往垃圾填埋場(chǎng)處置。熱干化所需熱能由高溫厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣供應(yīng)，不足部分由自然氣供應(yīng)。該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著削減，有機(jī)物降解率高，滅菌徹底，污泥穩(wěn)定。污泥消化產(chǎn)生的沼氣作為干化的補(bǔ)充熱源，節(jié)省自然氣消耗。但其工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備較多，管理簡(jiǎn)單，工程投資高、占地大。且由于有沼氣產(chǎn)生，有肯定的平安隱患。方案四：濕污泥干化土地利用此方案是將脫水污泥進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥用于農(nóng)用，污泥農(nóng)用實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的土壤農(nóng)作物

16、城市污水污泥土壤的良性大循環(huán)。該工藝需要嚴(yán)格把握污泥中重金屬含量，對(duì)重金屬含量超標(biāo)的污水宜單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)后排放，對(duì)重金屬含量超標(biāo)的污泥宜脫水后實(shí)行填埋等其他處理方式。通過(guò)以上的方案分析可以看出：（1）方案二由于增加了焚燒工藝，工程總投資大幅增加，但該方案可充分利用污泥中的熱能，可節(jié)省燃料用量，因而其成本費(fèi)用在三個(gè)方案中最低。（2）方案三工程總投資介于方案一與方案二之間，由于可以回收利用消化沼氣，節(jié)省自然氣的用量，單位總成本也介于二者之間。其缺點(diǎn)時(shí)工藝路線長(zhǎng)、設(shè)備種類多、占地大，管理工作量大。（3）方案四工程總投資基本同于方案一，運(yùn)行費(fèi)用高于方案二，可以實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用，但該方案需要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格把握重金屬含量。由此可見(jiàn)，方案二、方案四各具優(yōu)勢(shì)，均是可選方案。方案二具有明顯的運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)，且對(duì)污泥的處置更加徹底；方案四投資相對(duì)較低，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，符合污泥處置的進(jìn)展趨勢(shì)。綜上，結(jié)合污泥處理處置技術(shù)的進(jìn)展和小城