某市市政污泥特征分析及處置建議

阮燕霞+何志鋒+梁華杰+王冠平

摘 要：在調(diào)研某市市政污水廠的基礎(chǔ)上，對其市政污泥進(jìn)行取樣檢測，結(jié)果表明：該市6家污水廠以生活污水的處理為主，其出廠污泥重金屬含量及浸出率均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮(zhèn)污水處理 污泥處置 單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》（GB/T 24602-2009）；污泥熱值測試值的加權(quán)平均值為1.36×104 kJ/kg，高于中國大部分地區(qū)的污泥熱值。并為該市的污泥處理處置技術(shù)路線提出建議。

關(guān)鍵詞：市政污泥；調(diào)研；含水率；熱值；技術(shù)路線建議

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.087

截至2015年9月底，全國設(shè)市城市、縣（以下簡稱城鎮(zhèn)，不含其它建制鎮(zhèn)）累計(jì)建成污水處理廠3830座，污水處理能力達(dá)1.62億立方米/日，年產(chǎn)生含水量80%的污泥4000多萬噸，污泥產(chǎn)量呈逐年上升趨勢。污泥主要來源有初沉污泥，剩余活性污泥，腐殖污泥，消化污泥和化學(xué)污泥，濃縮了廢水中所含的有機(jī)物、重金屬、致病微生物等有害物質(zhì)，若未能得到良好的處置，必然對環(huán)境造成更嚴(yán)重的污染[1]。就全國而言，僅有不到20%的污泥經(jīng)過無害化處置，針對各地區(qū)污泥產(chǎn)量及特性的不同情況，污泥中成分及特性的分析迫在眉睫，這將影響污泥處理處置技術(shù)的選擇。

本文在調(diào)研某市市政污水廠的基礎(chǔ)上，對其市政污泥進(jìn)行取樣檢測，并提出該市市政污泥的處理處置建議。

1 調(diào)研取樣及分析方法

1.1 污泥調(diào)研取樣方法

本文調(diào)研對象為某市的大、中型（≥5萬m?/天）市政污水廠，共6家（按1#，2#……6#編號），并對其產(chǎn)生的污泥進(jìn)行取樣分析。調(diào)研要求包括收集該6家市政污水廠污水量、污泥產(chǎn)量、脫水方式、脫水后污泥含水率等情況，并對出廠的市政污泥取樣2kg進(jìn)行成分檢測，分析該市市政污泥的特性。

1.2 成分檢測方法

市政污泥各項(xiàng)目的檢測方法見表1。

2 結(jié)果及分析

2.1 污水廠調(diào)研情況

由表2可知，調(diào)研的6家污水廠中，1#，4#，5#污水廠污水來源是生活污水與工業(yè)廢水的混合物，由于污泥的組成與污水來源、處理工藝、城市居民的生活水平等有關(guān)[2]，則出泥中也會含有一定比例的工業(yè)污泥。污泥脫水方式采用了帶式脫水與離心脫水方式，根據(jù)普通機(jī)械脫水的效果，脫水處理后的污泥含水率在80%左右，帶有大量結(jié)合水，且污泥結(jié)構(gòu)疏松，有巨大表面積與高度親水性[3]，還需進(jìn)一步對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化與無害化處理。

2.2 污泥浸出重金屬含量結(jié)果及分析

將污水廠污泥樣品按照《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》（HJ557-2010）對污泥進(jìn)行浸出重金屬檢測，結(jié)果見表3.

由表3可知，選取的6家污水處理廠出廠污泥浸出重金屬含量相差不大，其中浸出量較大的元素是鋅、鎳、銅，但均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮(zhèn)污水處理 污泥處置 單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》（GB/T 24602-2009）。

2.3 污泥中的元素與熱值分析

對6家市政污水廠的污泥進(jìn)行取樣，對污泥中的元素及熱值進(jìn)行檢測分析，結(jié)果見表4。

注：按照Dulong公式進(jìn)行計(jì)算：

高位發(fā)熱量：34000×C/100+14300×（H-O/8）+10500×S/100

低位發(fā)熱量：高位熱值-2500×（9H/100+W/100）

由表4可知，碳、氫元素的含量越高，污泥的熱值也越高，這與馬蜀等人得出的結(jié)論相似，污泥中的碳、氫、氧、氮、硫決定了污泥的燃燒特性與熱值[4]。污泥含水率的加權(quán)平均值為85.2%，而污泥中的水分是污水處理廠污泥熱值的重要影響因素，當(dāng)污泥含水率達(dá)到79.9 %時，其熱值將全部用于污泥水分的蒸發(fā)，能量損失達(dá)到100%[5]。若污泥最終處置采用焚燒方式，應(yīng)進(jìn)一步降低污泥含水率。

由圖1可知，計(jì)算的污泥低位干基熱值與測試值結(jié)果相近。其中，1#、4#和5#污泥熱值低于加權(quán)平均值，這是由于這些市政污水廠中混入了不同比例的機(jī)加工及光電子生產(chǎn)廢水，對污水廠污泥的熱值產(chǎn)生了負(fù)影響。污泥熱值測試值的加權(quán)平均值為1.36×104 kJ/kg，而中國大部分城市的污泥干基熱值均值為11850 kJ/kg，該市的污泥低溫干基熱值較高于中國大部分城市的污泥，而且高于右江礦區(qū)的褐煤熱值實(shí)測值1.21×104 kJ/kg[6]。但是，日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家的污泥干基熱值均值在15257～19019 kJ/kg[7]，該市污泥的干基熱值相比歐美等發(fā)達(dá)國家低了10.9%～28.5%。

3 污泥處理處置工藝路線建議

根據(jù)孔祥娟等人對污泥處理處置技術(shù)的研究[8]，關(guān)于生活污水及工業(yè)廢水的混合污泥建議采用的處理處置方案有：熱干化+焚燒，工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒，石灰穩(wěn)定+填埋，深度脫水+填埋。其中，填埋處置方式由于場地的使用條件，及對周圍土壤和地下水環(huán)境的影響，污泥填埋處置在中國的應(yīng)用將受到限制[9]。

根據(jù)表4中污泥低位干基熱值的測試值，將污泥含水率降至55%時，污泥熱值均值可達(dá)到6120 kJ/kg，滿足《城鎮(zhèn)污水處理 污泥處置 單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》（GB/T 24602-2009）中污泥自持燃燒低位熱值5000 kJ/kg以上的要求，可采用降低污泥含水率后焚燒的工藝路線，污泥焚燒工藝能實(shí)現(xiàn)徹底的減量化，使污泥減量化達(dá)90%，建議采用熱干化+焚燒或協(xié)同焚燒的處置方式。

4 結(jié)論

（1）該市6家污水廠以生活污水的處理為主，出廠污泥浸出重金屬含量均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮(zhèn)污水處理 污泥處置 單獨(dú)焚燒用泥質(zhì)》（GB/T 24602-2009）；（2）污泥中的水分是污水處理廠污泥熱值的重要影響因素，該省市污泥含水率的加權(quán)平均值為85.2%，應(yīng)進(jìn)一步降低污泥含水率；（3）污泥熱值測試值的加權(quán)平均值為1.36×104 kJ/kg，高于中國大部分地區(qū)的污泥熱值，建議將污泥干化后采用焚燒或協(xié)同焚燒的污泥處理處置技術(shù)路線；（4）建議增加對該市污泥重金屬總量的檢測，分析污泥中的重金屬形態(tài)分布特征，評價污泥進(jìn)行土地利用的可行性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李艷霞，陳同斌，羅維等.中國城市污泥有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量與土地利用[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23（11）：2464-2474.

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[5]陳萌，韓大偉，吉芳英等.城市污水處理廠污泥熱值及影響因素分析[J].給水排水，2008，34（04）：37-40.

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[8]孔祥娟，王洪臣，張辰等.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南研究[J].建設(shè)科技，2016（07）.

[9]李濱丹，孫明宇.探析城市污泥填埋處置的發(fā)展趨勢研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（04）：89-91.