海南市政污水處理廠污泥處理和處置技術(shù)分析

1、海南市政污水處理廠污泥處理和處置技術(shù)分析 孫傳志1， 史載鋒2*， 沈仲韜3（1. 海口市白沙門污水處理廠，海南?？?70208；2. 海南師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，海南?？?71158；3. 海南省水務(wù)局，海南?？?70203） 摘要：通過對?？谑邪咨抽T污水處理廠污泥處理處置運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合海南的特點(diǎn)，提出適于海南的污泥處理處置技術(shù)及發(fā)展方向. 首先，在海南利用厭氧消化工藝對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理具有天然的優(yōu)勢， 消化產(chǎn)生的沼氣的綜合利用可減少污水處理廠對廠外電能的使用，符合國家大力發(fā)展可再生能源的產(chǎn)業(yè)政策方向；其次，污泥處置方面，近期應(yīng)結(jié)合海南省大力發(fā)展的熱帶高效農(nóng)業(yè)積極進(jìn)行農(nóng)業(yè)綜合利用處置，

2、長期可結(jié)合其他行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃考慮污泥垃圾混合焚燒、污泥火力發(fā)電廠混合焚燒、污泥干化后衛(wèi)生填埋等長遠(yuǎn)處置方案的可行性. 關(guān)鍵詞：污水處理；污泥處理；污泥處置中圖分類號：X 703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-8747（2008）03-0303-04 Analysis of sludge disposal techniques inmunicipal sewage plants of HainanSun Chuanzhi1, Shi Zaifeng2, Shen Zhongtao3（1. Baishamen Sewage Plant，Haikou 570281，China；2. Depar

3、tment of Chemistry，Hainan Normal University，Haikou 571158，China；3. Hainan Water Affairs Bureau，Haikou 570203，China）Abstract：By concluding practical experiences of sludge disposal in Baishamen sewage plant of Haikou City, the disposaltechnique suitable for Hainan was presented. Firstly, the stabilizi

4、ng treatment of sludge with anaerobic digestion craft has natural aclvantages.In the process, the generating sewage gas can be used to generate electricity as an addition for the need of power by theplant, which conforms with the national policy of developing renewable resources. Secondly, as for th

5、e disposal, it can be used asfertilizer to promote the tropical agricultural development of Hainan in the near future. In the long run, in collaboration with otherindustry projects, it is possible to handle sludge through garbage incineration, power incineration, and drying sanitary burial.Key words

6、：sewage treatment; sludge treatment; sludge disposal海南省“十一五”規(guī)劃提出，5 年內(nèi)全省將分期分批建設(shè)19 座污水處理廠，提高轄區(qū)城鎮(zhèn)生活污水處理率，確保全省18 個(gè)縣市和洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)均擁有污水處理廠，新增污水處理能力75.9 萬t.隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高及處理程度的深化，污水處理廠的污泥產(chǎn)量將持續(xù)增長，如何合理地處理和處置污泥，已成為污水處理廠和城市相關(guān)部門必須引起重視的問題. 本文結(jié)合白沙門污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)1，對海南省市政污水處理行業(yè)污泥的處理和處置技術(shù)路線進(jìn)行了探討.1 污泥處理 污水處理過程產(chǎn)生的剩余污泥，往往含

7、有大量的有機(jī)物及病菌、寄生蟲卵等污染物質(zhì)，極容易腐爛發(fā)臭傳播疾病造成二次污染. 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）規(guī)定污泥必須進(jìn)行穩(wěn)定化處理及其指標(biāo).污泥穩(wěn)定化處理分為好氧穩(wěn)定和厭氧穩(wěn)定. 污泥好氧穩(wěn)定實(shí)質(zhì)上是活性污泥法的繼續(xù)，其工作原理是污泥中的微生物有機(jī)體的內(nèi)源代謝過程. 通過曝氣充入氧氣， 活性污泥中的微生物有機(jī)體自身氧化分解，轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氨氣等，使污泥得到穩(wěn)定. 具有管理方便、運(yùn)行安全、操作靈活、處理設(shè)施體積小，投資低、處理不容易失敗等優(yōu)點(diǎn)，且處理后的產(chǎn)物臭味輕、類似腐殖質(zhì)，肥效較高；其缺點(diǎn)是能耗很高（池中溶解氧一般要求2.0 mg/L），且不能產(chǎn)生甲烷氣

8、體等有用的副產(chǎn)物，一般只在處理量小于2 000 m3/d 的污水處理廠中應(yīng)用. 污泥的厭氧穩(wěn)定技術(shù)是把污泥置于密閉的消化池中， 利用無氧環(huán)境下的厭氧菌將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物穩(wěn)定化并減少污泥固體體積的目的. 其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低、厭氧產(chǎn)生的沼氣通過沼氣利用系統(tǒng)可以最大限度回收利用生物能，實(shí)現(xiàn)污水處理廠部分能量自給；缺點(diǎn)是工藝相對復(fù)雜，一次性投資較大，安全生產(chǎn)要求較高. 多年來，在我國學(xué)術(shù)界和工程界對于污泥的厭氧穩(wěn)定工藝多有爭議，比較普遍的觀點(diǎn)是在處理量大于10 萬m3/d 的污水處理廠中應(yīng)用具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo).海南各市縣的城市建設(shè)規(guī)模決定其污水處理廠的規(guī)模大多在5 0005

9、0 000 m3/d 之間. 就工廠規(guī)模而言，根據(jù)上述論述，污泥穩(wěn)定化處理既不宜采用好氧穩(wěn)定法，也不宜采用厭氧消化法. 因此，目前正在建設(shè)中的各污水處理廠均采用剩余污泥直接脫水外運(yùn)的污泥處理方式， 廠內(nèi)沒有設(shè)計(jì)專門的污泥穩(wěn)定化處理設(shè)施. 但是筆者認(rèn)為，基于海南的具體情況，是否應(yīng)用厭氧消化工藝對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理值得進(jìn)一步分析.1.1 氣候條件污泥厭氧消化工藝的穩(wěn)定運(yùn)行需要相對恒定的溫度. 研究表明， 當(dāng)污泥溫度處于35 （中溫消化）和55 （高溫消化）兩個(gè)區(qū)域時(shí)，運(yùn)行效果最佳.?？谑邪咨抽T污水處理廠一期工程（規(guī)模30 萬m3/d）污泥穩(wěn)定化處理采用中溫厭氧消化工藝. 該廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，將厭氧消

10、化沼氣用于沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電所產(chǎn)生的廢熱加熱消化污泥，在全年氣溫最低的2，3 月份時(shí)（污水溫度約20 ）熱量仍有富余，在其他月份污水溫度達(dá)到25 時(shí)，加熱消化池污泥只需沼氣發(fā)電機(jī)的少部分余熱即可. 為保證發(fā)電機(jī)的正常工作，此時(shí)必須充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組自帶冷卻系統(tǒng)的散熱功能.海南四季如春，特有的亞熱帶氣候可以使消化污泥在一年四季中均能輕易地維持最佳的工作溫度35 ，確保工藝在不需要外購熱能的情況始終保持在最佳的工況. 因此，在海南利用中溫厭氧工藝對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理具獨(dú)特的天然優(yōu)勢.1.2 政策導(dǎo)向目前，為了改變能源結(jié)構(gòu)，國家正在積極采取各種措施加大可再生能源的使用比例，爭取在2010 年使我國的可再生

11、能源比重達(dá)到10%. 措施之一是在農(nóng)村地區(qū)以財(cái)政補(bǔ)貼的方式大力推廣以家庭為單位的小型沼氣池. 污水處理廠作為環(huán)境保護(hù)企業(yè)，在污泥處理的過程中通過采用厭氧消化工藝，既達(dá)到污泥穩(wěn)定的目的，還可產(chǎn)生一定量可循環(huán)再生的沼氣能源，可謂一舉兩得.1.3 節(jié)能效應(yīng)白沙門污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，厭氧消化池工作穩(wěn)定后，每分解1 kg 有機(jī)物的產(chǎn)氣量約為0.6 m3，每天的產(chǎn)氣量在4 0006 000 m3 之間，每月利用沼氣可發(fā)電20 多萬度，相當(dāng)于污水處理廠平均用電量的25%30% .1.4 技術(shù)條件由于對污泥厭氧消化以及沼氣利用技術(shù)的研究和運(yùn)用起步較晚，在技術(shù)上不夠成熟，同時(shí)對沼氣利用安全性的過度擔(dān)心，我國

12、在較長一段時(shí)間內(nèi)對污泥厭氧消化技術(shù)的應(yīng)用存在一定的討論和爭議. 但隨著國外污泥消化技術(shù)的逐步引進(jìn)，我國工程界對國外技術(shù)的不斷吸收消化，以及各類小型沼氣池在國內(nèi)的大量應(yīng)用，人們對沼氣也越來越熟悉，在污水處理廠中采用污泥厭氧消化工藝并對產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行綜合利用正當(dāng)其時(shí). 事實(shí)上，在德國等發(fā)達(dá)國家，規(guī)模為2 000 m3/d 的污水處理廠都在采用污泥厭氧消化技術(shù)，且運(yùn)行了幾十年后都十分穩(wěn)定.1.5 環(huán)境效應(yīng)污泥消化池啟用后，以往白沙門污水處理廠廠區(qū)因污泥不穩(wěn)定使蚊蠅大量滋生的現(xiàn)象不再出現(xiàn)，極大地改善了污水處理廠的環(huán)境，消除了污水處理廠臭氣對周邊居民工作生活的影響，同時(shí)也更加方便了泥餅的運(yùn)輸和處置，具有

13、積極的環(huán)境效益. 經(jīng)過厭氧消化穩(wěn)定處理后的污泥，如以農(nóng)用方式進(jìn)行處置，堆肥時(shí)間可減少2/3 左右. 如因污泥不穩(wěn)定，導(dǎo)致污水處理廠的運(yùn)行在凈化污水的同時(shí)卻帶來了污泥的二次污染是不能容忍的.1.6 經(jīng)濟(jì)效益白沙門污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，消化池投產(chǎn)后，除了每年沼氣發(fā)電可節(jié)省電費(fèi)約150 萬元外，由于消化后后污泥固體量的減少引起污泥脫水機(jī)工作能耗以及脫水藥劑消耗的減少， 每年也可節(jié)省約150 萬開支. 雖然污泥厭氧消化工藝在運(yùn)行中也消耗一定的電能，但與沼氣發(fā)電所帶來的能量相比，其量很少，可忽略不計(jì).1.7 存在問題及建議工藝的一次性投資成本過高，沼氣發(fā)電節(jié)省的電費(fèi)不足以回報(bào)建設(shè)的投資，考慮問題時(shí)側(cè)重

14、經(jīng)濟(jì)帳而忽視環(huán)境帳. 為解決這個(gè)矛盾，促進(jìn)可再生生物能源的推廣利用，政府應(yīng)出臺相關(guān)的激勵政策，如對污水處理廠沼氣發(fā)電采取類似垃圾發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼， 或如支持農(nóng)村沼氣設(shè)施建設(shè)那樣對污水處理廠沼氣發(fā)電設(shè)施建設(shè)進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼等措施，進(jìn)一步加大扶持力度.2 污泥處置污泥是污水處理的副產(chǎn)物，如處置不當(dāng)，將引起二次污染等一系列的問題. 目前，國內(nèi)外對于污泥的處置做法主要有：焚燒干化熱處理、海洋傾倒、建材利用、衛(wèi)生填埋、農(nóng)業(yè)綜合利用等. 填埋占地大，此外由于污泥含水率較高（約78%），無法壓實(shí)堆高，容易堵塞垃圾場滲濾液排放管道等原因，垃圾場并不愿意接收.焚燒干化熱處理、建材利用方式成本太高，海洋傾倒已被國際公約所

15、禁止. 各種方式均有利弊，具體采取何種處置措施，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況而定.海南經(jīng)濟(jì)實(shí)力尚弱，但擁有發(fā)展熱帶高效農(nóng)業(yè)的天然優(yōu)勢，時(shí)下已經(jīng)形成一定的規(guī)模. 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全島種植的橡膠、桉樹等各種熱帶經(jīng)濟(jì)作物超過66.67 萬hm2. 隨著人們對化肥大量施用所帶來的土壤板結(jié)、復(fù)耕性差、化學(xué)物質(zhì)殘留量多等弊端的認(rèn)識越來越深刻，有機(jī)肥的需求量正呈上升趨勢. 因此，以農(nóng)業(yè)綜合利用方式對污泥進(jìn)行最終處置在海南具有廣闊的前景.2.1 白沙門污水處理廠污泥處置現(xiàn)狀如上所述，除了農(nóng)業(yè)綜合利用外，其他污泥處置方式在?？诰贿m宜。在投產(chǎn)之初，?？谑邪咨抽T污水處理廠就開始了污泥農(nóng)用處置的有益嘗試.在污泥成分經(jīng)過國家權(quán)威部門

16、檢測確認(rèn)符合國家污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)后，該廠從2000 年起，動員全體職工并發(fā)動各自的親戚朋友，利用閑暇時(shí)間深入田間地頭、莊園基地，采用散發(fā)材料、免費(fèi)使用、銷售提成等市場營銷措施積極推銷污泥肥料. 經(jīng)過近2 年的不懈努力，污泥肥料逐步得到廣大農(nóng)戶認(rèn)可，不僅在方圓80 km 內(nèi)得到廣泛使用，還銷往200 km 外的保亭等地，成功應(yīng)用于橡膠、桉樹、景觀植物等中長期熱帶作物. 由于污泥肥料有機(jī)質(zhì)含量高，不僅能促進(jìn)作物生長，而且具有長效性、疏松土壤、改善土壤性質(zhì)、提高土壤保肥保水能力的功效，如與化肥配合施用可起到緩急相濟(jì)、相互補(bǔ)充的作用，同時(shí)價(jià)格較低，深受用戶喜愛，目前基本上處于供不應(yīng)求的狀態(tài).該廠的污泥農(nóng)業(yè)

17、資源化處置經(jīng)歷了最初的農(nóng)戶直接使用、向各小型肥料企業(yè)供應(yīng)原料，到今天的與知名肥料企業(yè)長期合作過程，逐步找到了污泥處置的長期穩(wěn)定有效途徑，克服了污水處理廠污泥每天固定產(chǎn)出與污泥直接農(nóng)用受植物用肥周期和天氣條件限制等明顯季節(jié)性不匹配因素的影響. 污泥農(nóng)用處置，不僅能節(jié)省大量污泥填埋處置的開支，還可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益.2.2 海南其他縣市污泥處置思路從地域條件來說，相對于海口而言，海南其他縣市具有更廣闊的農(nóng)業(yè)腹地，污泥農(nóng)用的運(yùn)輸距離短，成本低，污泥肥料更具價(jià)格競爭優(yōu)勢. 就污泥成分而言，各縣市的工業(yè)普遍較少，污泥中含有的有毒有害物質(zhì)成分更低，基本上不存在超標(biāo)的擔(dān)心. 從經(jīng)濟(jì)實(shí)力考慮，更沒有能力采用焚

18、燒、干化填埋等成本很高的處置方法. 衛(wèi)生處置條件方面，許多地方尚沒有垃圾衛(wèi)生填埋場，如采取填埋方式處置，只能是隨意棄置. 因此，在目前狀況下，努力開拓市場，采用農(nóng)業(yè)綜合利用方式對市政污泥進(jìn)行處置是符合我省省情的合理選擇.2.3 海南污泥長期處置規(guī)劃隨著污水處理廠擴(kuò)建及新建計(jì)劃的實(shí)施，污泥量將不斷增加，考慮到國家污泥農(nóng)用法規(guī)變化、人們對使用污泥肥料種植的產(chǎn)品的接受程度變化等因素，出于對污泥農(nóng)用綜合處置長期可靠性的擔(dān)心，我們對污泥處置的長遠(yuǎn)保障提出如下思路：結(jié)合其他行業(yè)的建設(shè)規(guī)劃，修編海南省污泥處理處置總體規(guī)劃，分析污泥垃圾混合焚燒、污泥火力發(fā)電廠混合焚燒、污泥干化后衛(wèi)生填埋等長遠(yuǎn)處置方案的可行性.3 結(jié)論3.1 污泥處理在海南，運(yùn)用厭氧消化工藝對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理具有天然的氣候優(yōu)勢，具有明顯的環(huán)境效益，同時(shí)利用厭氧消化產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電綜合利用符合國家大力發(fā)展可再生能源的產(chǎn)業(yè)政策方向； 但為了解決一次性投資較大的問題，需