保定市污泥處理處置現狀及綜合利用建議

吳 翔

（華北電力大學能源動力與機械工程學院，河北 保定 071003）

保定作為京津冀協同發展的重要城市，在工業化進程加快的同時，污泥的產量也逐漸增加。污泥是污水處理過程中產生的沉淀物質和污水表面浮出的泡沫中所得的殘渣，污泥干化是最主要的污泥前期處理方法[1-2]。在污泥干化過程中，污泥中的病原體、細菌和微生物將會顯著減少，大大提高了污泥的穩定性。由此可見，污泥干化是污泥處理處置及利用的重要環節[3]。

1　保定市生活污泥處理處置情況

保定市擁有城鎮污水處理廠28座，生活污泥日均產量達850 t/d。大部分污水廠采取的污泥處理的流程為：剩余污泥→壓縮池→脫水車間→外運。

全市污泥處理方法主要包括：帶式壓濾、板框壓濾、帶式壓濾+干化、帶式壓濾+石灰固化。污泥處置方式主要有：衛生填埋、簡易填埋、好養堆肥土地利用、厭氧消化沼氣利用和生物處理。

圖1　保定市污泥處理方式

如圖1所示，各種污泥處理方法的比例為：帶式壓濾占94.3%，帶式壓濾+石灰固化處理占3%，板框壓濾處理占1.8%，帶式壓濾+干化處理占0.5%。

圖2　保定市污泥處置方式

如圖2所示，各種污泥處置方式的比例為：好養堆肥土地利用占47%，簡易填埋占27.4%，衛生填埋占23.2%，厭氧消化沼氣利用占1%。

保定市區內三座污水廠經過簡單的機械脫水處理，日產含水率80%的污泥約300 t，由唐縣綠友肥料有限公司、淶水縣綠洋有限公司兩家肥料公司對污泥及時外運并進行無害化處置。

2　保定市生活污泥泥質分析

2.1　重金屬含量

保定市內三座污水廠產生的污泥，符合污泥重金屬含量的國家標準要求。保定市污泥重金屬污染以Cu和Zn為主，其他重金屬含量相對較低。

污泥進行晾曬干化、發酵處理后，污泥的重金屬含量低于我國污泥土地利用（農用、園林綠化、土地改良）的控制限值，可以作為園林綠化污泥。

2.2　養分含量

晾曬、發酵后的污泥樣本送至河北省產品質量監督檢驗院檢測，得到保定市生活污泥養分含量報告，保定市污泥中的養分含量較高。除了含各種有機質之外，其還含有豐富的氮、磷、鉀成分。

2.3　污泥含水率及熱值

各污水處理廠產生的污泥含水率在75%～80%，自然晾曬后含水率可降至30%左右。

將污泥樣品放入干燥箱內，在105℃溫度下，干燥6 h。然后，根據《煤的發熱量測定方法》（GB/T213-2003）的測量方法對污泥樣本進行測試，獲得污泥熱值。用SPSS進行數據處理，得到保定市污泥（含水率≤1%）熱值均值為8 328 kJ/kg。

3　污泥干化利用的必要性

保定市絕大部分污泥采用填埋和堆肥處置方式，而填埋占用大量土地，具有較高的二次污染風險。試驗結果得到干污泥熱值為8 328 kJ/kg，污泥熱值大于5 000 kJ/kg時可以自持燃燒，保定市生活污泥具備熱能利用的潛力。

4　干化利用的技術基礎

4.1　太陽能干化

太陽能污泥干化是指將太陽能作為污泥干化的主要能量來源，結合傳統溫室干燥技術和當代自動化技術，達到污泥脫水的目的[4]。其流程為：一是輻射干化。通過太陽照射使溫度升高，達到水分蒸發的目的。二是通風抽濕。在污泥表面濕度飽和的狀態下進行通風或抽濕，使污泥進入濕度不飽和狀態，通過太陽照射進行第二輪的水分蒸發，進一步蒸發污泥內部水分。三是發酵。污泥在水分流失且有氧的情況下進行發酵，污泥內部溫度因此上升，加速水分蒸發。

4.2　熱干化

4.2.1直接熱干化

直接熱干化技術主要有轉鼓干化技術、閃蒸式干化技術、帶式干化技術3種。目前，國內主要采用轉鼓干化技術和帶式干化技術。

4.2.2間接熱干化

該技術是指將污泥放入容器中，通過加熱容器使污泥達到脫水的效果。間接熱干化相對直接熱干化易操作，占地面積小，自動化程度高。

4.2.3直接-間接聯合熱干化技術

此技術在運行過程中沒有廢氣產生，避免產生二次污染。

5　保定市污泥處理處置存在的問題

5.1　穩定化、無害化程度低

污水處理廠建設過程中存在嚴重的“重水輕泥”現象。大多數中小型污水處理廠往往只考慮污泥濃縮、脫水工序，沒有考慮到污水處理廠內污泥穩定化、無害化處理的問題[5]。

5.2　處置目標和技術路線不明確

各縣區把污泥看作廢棄物還是資源意見不一致，目前，污泥主要通過填埋和土地利用來消納，而其他如焚燒發電、厭氧消化產甲烷、建材利用和提取有用物質等資源化利用的比例較低。

5.3　缺乏產業政策和配套資金的支持

污水處理廠的污泥處理投資成本和運行成本占污水處理廠總投資的比例僅為10%，甚至更少。

5.4　責任主體不明確

城鎮污水處理廠污泥的處理處置需要農業農村部、生態環境部以及住房和城鄉建設部等主管部門的相關政策協調和配合，涉及部門廣，牽扯環節多，因此需要明確污泥處理處置的責任主體。但是，目前對污泥處理處置的責任主體缺位。

6　污泥處理處置方案建議

6.1　資源化利用

6.1.1農用

經過對保定市生活污泥的重金屬含量檢測、養分含量檢測可知，在一定干化的基礎上，保定市污泥可在農業用途方向上進行利用。污泥中富含氮、磷等元素，通過發酵使有機物轉化為有機肥料，應用于農田、林地、市政綠化等領域，運行成本低。此外，還可以在養殖蚯蚓等產業上進行探索。

6.1.2材料利用

目前，保定市有利用造紙污泥生產纖維板、硬紙板的企業，在優化原有產業基礎上，可進一步進行新型復合材料及多孔材料的研究。除此之外，保定市還可利用污泥生產生態水泥。

6.2　能源化利用

6.2.1熱能利用

污泥與燃煤耦合發電是一種成熟的可再生能源發電技術，若保定市采用這種技術可實現燃料的靈活搭配，降低存量煤電耗煤量。在干化階段，可利用電廠余熱進行污泥干化，減少干化過程中的額外耗能。

6.2.2厭氧消化制沼氣

保定市污泥含有豐富的養分，厭氧消化可在無氧或缺氧的條件下，將污泥進行有機物分解，制成沼氣。厭氧消化制沼氣技術可以使污泥實現穩定化，并且產生的沼氣可以進一步進行發電或者直接作為燃料。

6.2.3燃料電池

在污泥處理技術和資金支持的情況下，人們可以進行燃料電池等污泥能源化創新利用。通過微生物作用，人們可以將污水中有機物的化學能直接轉化為電能，同時實現污水的凈化，達到污泥能源化和減量的目標。