城市污泥處理的綜合分析

引言

分析了城市污泥處理現狀，提出了城市污泥處理的必要性、可行性以及城市污泥處理的要求和推薦工藝方案、城市污泥處理的風險分析。

城市污泥處理現狀

隨著我國工業的迅速發展，城市人口不斷增加，城市垃圾污染日益嚴重，特別是居民生活污水處理以后產生的大量污泥，含有病菌、細菌和真菌，含有帶菌水分和重金屬。目前我國現有的污泥處理方法主要是脫水以后堆放填埋，處理費用昂貴，一般一個污水處理廠的污泥處理費用占到運行費用的15%～30%，占到總投資的15%～25%。由于處理污泥花費巨大，致使一些污水處理廠將污泥直接排放，給環境造成二次污染，隨帶菌水滲透到地下的有害菌也嚴重危害到人民生命健康和安全。因此污泥成為困擾污水處理廠和社會的重大問題，同時污水處理廠排放的污泥中含有大量有用的植物生長所必需的肥分（N、P、K）及微量元素和土壤改良劑（有機腐殖酸）沒有利用。

城市污泥處理的必要性

隨著污水處理污泥量日漸增多，大量占據垃圾填埋場的填埋空間，所產生的滲濾液嚴重污染環境，給垃圾填埋場造成了巨大的負擔。垃圾填埋場已無接納污水處理污泥的能力，必須設法處理和處置，使之無害化、減量化、穩定化，并最終能夠資源化。因此亟待為污泥另外尋找出路。

表1 污泥中的營養成分與農家肥比較

污泥既是污染物又是一種資源，干污泥的有機質含量高達到70%以上。污泥的處理、處置與資源化利用相結合才是其最好的出路。隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正逐漸減少，同時土地填埋也受到越來越嚴格的限制，因為填埋需占用大量土地、耗費可觀的填埋費用且不能根治污染。在今后數年里美國的大部分污泥填埋場將關閉，歐盟也將規定填埋必須和焚燒相結合，只有焚燒灰才可以被填埋。人們已認識到污泥處理的優先順序是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩定化、無害化處理后作為資源回用已經成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，無論采取什么工藝，必須先進行熱干化。利用污水處理污泥制造有機-無機復混肥是避免污泥產生二次污染實現其無害化、減量化的一條有效的最終的污泥處置方法。較為適合我國國情。

這里污泥有機－無機復混肥就是指利用污水處理污泥作為有機質，磷酸一銨、氯化鉀、過磷酸鈣作為無機原料，用造粒機生產的粒狀有機－無機復混肥料。它的生產在國內污水處理行業已有幾年歷史了。作為一種有機－無機復混肥料它除了具有一般的肥效長，緩、速結合，防止土地酸化，改良土壤等特性外，最突出特點就是保水性能好。目前我國污水處理行業生產有機復混肥的廠家已有十幾家了。污泥處理為解決上述問題開辟了一條新的途徑，意義重大。

表2 城市污水廠的污泥重金屬含量（mg/kg以干污泥計）

圖1 轉筒污泥干化工藝流程框圖

城市污泥處理的的可行性

我國以占世界7%的耕地養育著世界23%的人口，而農業糧食的增產基本上靠土地施用氮肥或者氮、磷、鉀復混肥來滿足農作物的生長。長期大量施用化學肥料，造成土壤有機質、微量元素硫、鈣、鎂、鋅、錳、硼等的缺乏癥，使得土壤板結日益嚴重，地力下降，作物減產。

污水處理后排放的污泥是一種有效生物資源，它含有促進作物生長的有機氮、磷、鉀等4%～6%的營養物質，并含有高達50%以上的有機質，是良好的土壤改良劑。采用先進技術對其進行無害化處理后可作肥料，對污水處理廠來說，不但可以節約大量的污泥終端處理費用，更可以為農田增添有機質，增強土壤的物理特性，實現農業生態環境的良性循環，又可創造可觀的經濟效益和社會效益。這種污泥有機生物肥投入土壤，具有高效、無污染的特點，完全符合國家“兩高一優（即高產、高效、優質）”農業的要求，完全符合生產“綠色環保食品的要求”。

在污水處理過程中通過污泥的吸附、沉淀和濃縮，使得污泥中富集了污水中的各種重金屬，如表2所示。

從表2中我們可以看出，一般的城市污水處理廠污泥有害成分是比較低的，其含量遠低于農用標準，而植物體對元素的吸收也非常有限，因此，城鎮污水處理廠的污泥作肥料進入食物鏈后對人體沒有任何危害。

城市污泥處理的要求和推薦工藝方案

城市污泥處理的要求

污水處理過程中產生的污泥，有機物含量較高且不易穩定，易腐化，并含有寄蟲卵，處理不好將造成二次污染，故必須妥善處理。

（1）減少有機物，使污泥穩定化。

（2）減少污泥體積，降低污泥后續處理費用。

（3）減少污泥有害物質。

（4）利用污泥中的可用物質，化害為利。

（5）避免二次污染。

推薦轉鼓干化工藝方案

目前城市污泥處理的方法有轉鼓干化工藝、流化床工藝、污泥干化“珍珠工藝”、渦輪薄層干化工藝、低溫冷風干燥工藝等。綜合比較上述工藝，轉鼓干化工藝相對比較優越。因此本文重點介紹轉鼓干化工藝。

其工藝過程為：沼氣在燃燒爐燃燒形成的高溫氣體（約400℃）進入轉筒干燥器內通道中直接與干濕混合后的（含固率65%-70%）污泥顆粒相接觸，使污泥中的水分蒸發，污泥顆粒較小的部分易被干化完全，比重減小，隨氣體一起由外通道排出干燥器，其在干燥器中停留的時間較短，而較大的污泥顆粒不易被快速干化完全，在干燥器中停留的時間較長，直至完全干化。干化顆粒在循環氣體的推動下被排出干燥器。干化后污泥干顆粒的溫度＜70℃，含固率＞90%，顆粒直徑約0.5-4mm。經預分離器及旋風除塵器分離，部分干污泥顆粒由預分離器經冷卻螺旋輸送機送至中間儲罐，再由鼓風機氣送至干污泥料倉中儲存或進行后續處理；另一部分由旋風除塵器收集的細小污泥顆粒及部分由預分離器分離的干污泥根據濕污泥量輸送至干濕污泥混合器與濕污泥混合形成內干外濕的污泥顆粒進入三通道轉鼓干燥器中進行干化處理。經旋風除塵器排出的氣體（溫度約95℃）由循環風機吸至冷凝及水霧收集器洗滌后回到燃燒爐中循環，循環風機的抽吸使干燥器、預分離器及旋風除塵器中壓力處于負壓狀態，防止了蒸汽及污泥粉塵的外泄。部分廢氣從循環氣體中抽出，經生物除臭器處理達到大氣排放標準后排入大氣中。

轉鼓污泥干化工藝流程見框圖1。

轉鼓干化工藝優點：系統操作簡單，安全可靠，生產的顆粒粉塵較少。系統在全真空狀態下操作，無臭味外溢，自動化程度高、設備維護量少，工藝適用面廣。

城市污泥處理的風險分析

政策風險

在我國，農業和農業生產資料行業一直是國家重點扶持的基礎產業，城市污泥處理后制肥應用于農業，該行業的發展會日益得到重視，因此，基本不存在風險，只會越來越好。

行業風險

目前，我國肥料生產行業80%以上的生產企業為化學肥料生產企業。作為污染環境、危害人民身心健康、破壞土壤與生態平衡與生態資源的化肥，已出現或即將出現夕陽工業的征兆，其生產與發展已越來越受到各種環境、生態、市場、成本等多方面的限制與制約。而生物有機復混肥則由于其成本低、高效、營養、改善作物品質、環保、綠色、保土、抗旱等多方面優勢，逐漸被用戶接受和廣泛使用。其行業產品優勢顯著，只要保證質量，擴大銷售與服務，最終將贏得市場，并取代化肥，因此，行業風險很小。

市場競爭風險

與化肥相比，生物有機復混肥屬新近開發的高新技術產品，對新產品的使用，人們會有一個認知過程。所以，進入市場慢應該是市場風險的先兆性體現。同時，作物生長周期的長期性、農民觀念的轉變，也有個漸進的過程，但這些阻礙都是會隨著產品的使用而予以事實證明的。因此，市場與競爭只是時間長短的問題，只要取得政府相關部門支持，采取一些先進而有效的經營方法是可以很快克服并贏得市場的。

結語

城市污泥的處理，對改善城市的空氣質量和環境，應該有一個質的變化。處理后的污泥制造復混肥應用于農業，是良好的土壤改良劑，對實現農業生態環境的良性循環起到積極作用。