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：在調研某市市政污水廠的基礎上，對其市政污泥進行取樣檢測，結果表明：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《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮污水處理 污泥處置 單獨焚燒用泥質》（GB/T 24602-2009）；污泥熱值測試值的加權平均值為1.36×104 kJ/kg，高于中國大部分地區的污泥熱值。并為該市的污泥處理處置技術路線提出建議。

關鍵詞：市政污泥；調研；含水率；熱值；技術路線建議

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

截至2015年9月底，全國設市城市、縣（以下簡稱城鎮，不含其它建制鎮）累計建成污水處理廠3830座，污水處理能力達1.62億立方米/日，年產生含水量80%的污泥4000多萬噸，污泥產量呈逐年上升趨勢。污泥主要來源有初沉污泥，剩余活性污泥，腐殖污泥，消化污泥和化學污泥，濃縮了廢水中所含的有機物、重金屬、致病微生物等有害物質，若未能得到良好的處置，必然對環境造成更嚴重的污染[1]。就全國而言，僅有不到20%的污泥經過無害化處置，針對各地區污泥產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的選擇。

本文在調研某市市政污水廠的基礎上，對其市政污泥進行取樣檢測，并提出該市市政污泥的處理處置建議。

1 調研取樣及分析方法

1.1 污泥調研取樣方法

本文調研對象為某市的大、中型（≥5萬m?/天）市政污水廠，共6家（按1#，2#……6#編號），并對其產生的污泥進行取樣分析。調研要求包括收集該6家市政污水廠污水量、污泥產量、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

市政污泥各項目的檢測方法見表1。

2 結果及分析

2.1 污水廠調研情況

由表2可知，調研的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[2]，則出泥中也會含有一定比例的工業污泥。污泥脫水方式采用了帶式脫水與離心脫水方式，根據普通機械脫水的效果，脫水處理后的污泥含水率在80%左右，帶有大量結合水，且污泥結構疏松，有巨大表面積與高度親水性[3]，還需進一步對污泥進行穩定化與無害化處理。

2.2 污泥浸出重金屬含量結果及分析

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）對污泥進行浸出重金屬檢測，結果見表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《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮污水處理 污泥處置 單獨焚燒用泥質》（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行取樣，對污泥中的元素及熱值進行檢測分析，結果見表4。

注：按照Dulong公式進行計算：

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

低位發熱量：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，當污泥含水率達到79.9 %時，其熱值將全部用于污泥水分的蒸發，能量損失達到100%[5]。若污泥最終處置采用焚燒方式，應進一步降低污泥含水率。

由圖1可知，計算的污泥低位干基熱值與測試值結果相近。其中，1#、4#和5#污泥熱值低于加權平均值，這是由于這些市政污水廠中混入了不同比例的機加工及光電子生產廢水，對污水廠污泥的熱值產生了負影響。污泥熱值測試值的加權平均值為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，而且高于右江礦區的褐煤熱值實測值1.21×104 kJ/kg[6]。但是，日本、美國、德國等發達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達國家低了10.9%～28.5%。

3 污泥處理處置工藝路線建議

根據孔祥娟等人對污泥處理處置技術的研究[8]，關于生活污水及工業廢水的混合污泥建議采用的處理處置方案有：熱干化+焚燒，工業窯爐協同焚燒，石灰穩定+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境的影響，污泥填埋處置在中國的應用將受到限制[9]。

根據表4中污泥低位干基熱值的測試值，將污泥含水率降至55%時，污泥熱值均值可達到6120 kJ/kg，滿足《城鎮污水處理 污泥處置 單獨焚燒用泥質》（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，污泥焚燒工藝能實現徹底的減量化，使污泥減量化達90%，建議采用熱干化+焚燒或協同焚燒的處置方式。

4 結論

（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《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007與《城鎮污水處理 污泥處置 單獨焚燒用泥質》（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平均值為85.2%，應進一步降低污泥含水率；（3）污泥熱值測試值的加權平均值為1.36×104 kJ/kg，高于中國大部分地區的污泥熱值，建議將污泥干化后采用焚燒或協同焚燒的污泥處理處置技術路線；（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分布特征，評價污泥進行土地利用的可行性。

參考文獻：

[1]王云江.市政工程概論[M].中國建筑工業出版社，2011.

[2]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] 郭廣慧.我國城市污泥中養分和重金屬含量及農用潛力分析[D]. 西南大學，2007.

[4]馬蜀，高旭，郭勁松.城市污水處理廠剩余污泥的元素含量分析[J].中國給水排水，2007，23（19）：60-63.

[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.

[6]崔鳳海.中國主要褐煤礦區高位發熱量的計算[J].潔凈煤技術， 2003，9（04）：47-49.

[7]蔡璐，陳同斌，高定等.中國大中型城市的城市污泥熱值分析[J]. 中國給水排水，2010，26（15）：106-108.

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

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