小城鎮污水處理廠污泥處置工藝研究

李晨曦

（煤炭工業合肥設計研究院安徽合肥230041）

小城鎮污水處理廠污泥處置工藝研究

李晨曦

（煤炭工業合肥設計研究院安徽合肥230041）

通過對現有污泥處置工藝的比較，結合小城鎮污水處理廠的特點，提出污泥衛生填埋工藝作為一種污泥過渡處置方式，較為適合小城鎮污水處理廠污泥處置。提出了適合小城鎮污水處理廠污泥處置的技術路線。

小城鎮；污泥處置；污泥衛生填埋；深度脫水

1引言

2003～2012年，我國污水排放量由495.26×108t上升至684.30×108t，年均上漲幅度4.53%，其中，工業廢水排放量年均復合增長0.48%，生活污水排放量年均復合增長7.22%，據預測2020年我國的污水排放量將達到5.36×108m3/d[1]。隨著污水產生量的不斷增加，污水處理產生的污泥量也日益增加，我國城市污泥2010年總規模為279×104t/a，預測2011～2015年新增518× 104t/a。污泥處理處置費用約占污水處理總費用的30%～40%，因此大量污泥如何得到適當的處理處置及資源化利用是污水處理廠面臨的很重要的一個問題。

2污泥的產生源及性質

2.1我國城市污水處理廠的變化

污水處理廠規模的統計如表1[2]所示，由表1可以發現隨著污水處理事業深入縣城和建制鎮，中小規模污水處理廠將占據多數。

表1污水處理廠規模統計

與污水處理工藝密切相關，污泥中有機質含量在12.68%～78%，均值41.15%;氮含量最大7.77%，均值3.02%;磷含量最大5.21%，均值1.57%;鉀含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于豬廄肥中相應營養物質的含量[3]。我國城市污泥除含有各種營養成分外，還含有重金屬污染物。我國城市污泥的重金屬含量較高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg超過GB18918－2002標準限值要求，超標別為10%、8.6%、8%、1.2%、9.1%和9.8%。

3污泥處理工藝

3.1污泥處理原則

污泥處理處置技術路線的選擇應遵循處置方式決定處理技術的原則，根據《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》我國污泥處理處置應符合“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩定可靠”的原則，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。

3.2污泥處理方式

污泥處理處置工程是一項系統性工程，需要根據污泥特性、污泥處置的需要、污水處理廠工藝運行工況、現場條件等多方面綜合考慮。根據2007年頒布的《城鎮污水處理廠污泥處置分類》（CJ/T239-2007），城鎮污水處理廠污泥主要處置分為污泥土地利用、污泥填埋、堆肥、污泥建材利用、及污泥焚燒等四大類。

3.2.1污泥土地利用

堆肥技術是土地利用最終處置的有效途徑。其原理是在一定溫度、濕度、pH值條件下，污泥通過生物化學反應實現轉化和穩定化，即污泥中的有機物通過微生物降解作用形成一種可作肥料或改良土壤的類似腐殖質。根據微生物的對氧的需求，堆肥可分為好氧與厭氧兩種，二者各有優缺點，都在不斷地發展和完善。污泥土地利用兼顧了污泥減量化與資源化利用，是污泥處置工藝中最為經濟的一種方式，因此在污水廠污泥處理工藝選擇中是要首先考慮的方式。根據我國污泥分類規范，污泥的土地利用分為園林綠化、農用以及土地的改良三種利用方式。

污泥土地利用技術中可以實現減量化、穩定化和無害化，該技術的主要問題存在于臭氣的環境影響、重金屬離子對土壤的污染等。就不同的方式而言，好氧發酵可以對污泥中的有機物和有益物質進行回收利用，但是處理過程占地面積較大，同時處理過程中如果控制不當，會散發惡臭氣體影響周圍環境，由于堆肥發酵過程中需按比例投加木屑、秸稈等，污泥的減量化不明顯。厭氧消化可消除惡臭、產生可利用的甲烷氣體、通過前端高溫過程提高污泥的衛生質量等優點，但處理周期較長且處理成本較高。

3.2.2污泥填埋

污泥衛生填埋技術是在傳統填埋的基礎上經過科學選址和必要的場地防護處理，采用嚴格管理制度和操作方法的一種污泥處置工藝。該工藝的基本方法是將污泥經過簡單的滅菌處理后傾倒于低地或谷地，它對前期的污泥處理程度要求較低，一般進行消化處理即可，目前國內污水處理廠大部分都將脫水污泥送至垃圾填埋場填埋。

脫水污泥直接填埋由于含水率高，污泥的粘性大，可能造成各種壓實設備無法工作，導致填埋場無法正常運營。污泥中所含的重金屬、有機殘余物等有毒有害物質會進入填埋場瀝濾液，增加了瀝濾液處理的負擔，如果防滲技術不夠，將導致潛在的土壤和地下水污染。該工藝無法做到減量化和物質的循環利用，污泥的填埋處置并不能最終避免環境污染，而只是延緩了污染產生的時間。

3.2.3建材利用

污水廠污泥中除了有機質外還含有20%~30%的無機物，其中主要是Si、Fe、Al和Ca等[4]。很多成分與建筑材料常用的原料成分相同，可以分別利用污泥中的無機成分和有機成分作為建筑材料。目前，污泥的建材利用已經被普遍認為是一種可符合持續發展的污泥處置方式，它在日本以及歐美國家逐漸發展起來。其主要的具體利用形式為：污泥燒制陶粒、污泥制磚和制作水泥熟料[5][6]。

污泥建材利用在減量化、穩定化、無害化和能量回收與物質循環利用方面均優于其他方式，但該技術投資較高，必須與建材企業相結合，且項目所在地在此方面應有相應政策支持。

3.2.4污泥焚燒

污泥經焚燒處理后，體積可以減少85%～95%，質量減少70%～80%。高溫焚燒還可以消滅污泥中的有害病菌和有害物質。污泥焚燒要求污泥有較高的熱值，因此污泥一般不進行消化處理。焚燒最大優點是可以迅速和較大程度地使污泥減容，并且不受惡劣的天氣條件下限制，也不需存儲設備，而且能夠滿足越來越嚴格的環境要求以及充分處理不適宜于資源化利用的部分污泥。污泥的焚燒處置是一種有效降低污泥體積的方法，設計良好的焚燒爐不但能夠自動運行，還能夠提供多余的能量和電力，通過焚燒處置污泥來解決日益增長的污泥量和部分以前通過填理處置的污泥[7]。

該技術設備工藝較復雜、一次性投資大、設備數量多、操作管理復雜，技術要求高等，焚燒后產生的飛灰等物質還要繼續進行處置，具有一定的環境風險。

4小城鎮污水廠污泥處理技術路線

4.1污泥處理工藝選擇

小城鎮污水處理工藝設計標準、規范不配套，我國現有建設標準最小規模，即第V類，在1×104m3/d~5×104m3/d[8]，根據測算小城鎮污水處理廠污泥量較小約為6 t/d~30t/d（含水率80%）。小城鎮污水處理廠由于占地面積、資金和人員技術水平的限制，不適宜建設復雜的污泥處置工藝。污泥衛生填埋工藝投資低、運行費用低，占地面積小，作為一種污泥過渡處理處置方式較為適合小城鎮污水處理廠污泥處置。

根據《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》規定，污泥在填埋場混合填埋污泥的含水率應該小于60%，如果作為覆蓋土，污泥的含水率小于45%。因此為了進一步降低污泥中的含水率可采取措施將污泥深度脫水后進行填埋處置。

4.2污泥處理工藝技術方案

污泥經深度脫水后送到垃圾填埋場填埋，主要要求的指標是泥餅的含水率和剪切強度、pH值。新建污水處理廠和已建污水處理廠可根據污水處理廠的實際情況采用不同的污泥深度脫水工藝。

4.2.1對于新建污水處理廠可采用板框壓濾機直接將污泥含水率降低至60%以下，然后送至垃圾填埋場填埋。

圖1板框壓濾的工藝流程

4.2.2對于已建污水處理廠可采用污泥石灰穩定化處理工藝，即采用石灰和污泥混合實現殺菌與穩定化[9]，同時將含水率降至60%以下，然后送至垃圾填埋場填埋。

圖2石灰穩定化處理工藝流程

5結語

隨著小城鎮的發展，污水處理率的提高，污泥產生量越來越大，目前已經開發出的處理處置技術適用范圍和方向不一樣，各有優缺點。由于受到占地面積、資金和人員技術水平的限制，小城鎮污水處理廠不適宜建設復雜的污泥處置工藝，而污泥衛生填埋工藝作為一種污泥過渡處理處置方式較為適合小城鎮污水處理廠污泥處置。

[1]李淑更.脫水污泥的土地資源化利用及其環境效應的試驗研[D]．廣州:華南理工大學,2010．

[2]王大春,鄭敏.城市污泥處理及資源化利用現狀與建議[J].節能, 2015:4-8．

[3]李艷霞,陳同斌,羅維,等.中國城市污泥有機質及養分含量與土地利用[J].生態學報,2003,23(11):2464-2474．

[3]趙偉.城市污泥資源化處理制磚技術研究[D].東南大學,2005.

[5]趙豐毅.城市污水處理廠污泥處置工藝分析與研究[D].陜西:長安大學,2013.

[6]李月琴.三峽庫區城市污水廠污泥處置技術篩選[D].重慶大學, 2006.

[7]史蓓.綜合利用不同類型污泥處置方法探究[J].資源節約與環保,2015，(8):25-26.

[8]小城鎮污水處理工程規劃與設計[M].北京：化學工業出版社, 2005：1.

[9]張衛河.淺談城市污泥處理與資源化利用[J].能源與環境,2007 (4):89-90.