小城镇污水处理厂污泥处置工艺研究

2016-11-21李晨曦

资源节约与环保 2016年2期

关键词：填埋场小城镇处理厂

李晨曦

（煤炭工业合肥设计研究院安徽合肥230041）

小城镇污水处理厂污泥处置工艺研究

李晨曦

（煤炭工业合肥设计研究院安徽合肥230041）

通过对现有污泥处置工艺的比较，结合小城镇污水处理厂的特点，提出污泥卫生填埋工艺作为一种污泥过渡处置方式，较为适合小城镇污水处理厂污泥处置。提出了适合小城镇污水处理厂污泥处置的技术路线。

小城镇；污泥处置；污泥卫生填埋；深度脱水

1引言

2003～2012年，我国污水排放量由495.26×108t上升至684.30×108t，年均上涨幅度4.53%，其中，工业废水排放量年均复合增长0.48%，生活污水排放量年均复合增长7.22%，据预测2020年我国的污水排放量将达到5.36×108m3/d[1]。随着污水产生量的不断增加，污水处理产生的污泥量也日益增加，我国城市污泥2010年总规模为279×104t/a，预测2011～2015年新增518× 104t/a。污泥处理处置费用约占污水处理总费用的30%～40%，因此大量污泥如何得到适当的处理处置及资源化利用是污水处理厂面临的很重要的一个问题。

2污泥的产生源及性质

2.1我国城市污水处理厂的变化

污水处理厂规模的统计如表1[2]所示，由表1可以发现随着污水处理事业深入县城和建制镇，中小规模污水处理厂将占据多数。

表1污水处理厂规模统计

与污水处理工艺密切相关，污泥中有机质含量在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%;钾含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于猪厩肥中相应营养物质的含量[3]。我国城市污泥除含有各种营养成分外，还含有重金属污染物。我国城市污泥的重金属含量较高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg超过GB18918－2002标准限值要求，超标别为10%、8.6%、8%、1.2%、9.1%和9.8%。

3污泥处理工艺

3.1污泥处理原则

污泥处理处置技术路线的选择应遵循处置方式决定处理技术的原则，根据《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》我国污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳定可靠”的原则，污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回用已经成为主流。

3.2污泥处理方式

污泥处理处置工程是一项系统性工程，需要根据污泥特性、污泥处置的需要、污水处理厂工艺运行工况、现场条件等多方面综合考虑。根据2007年颁布的《城镇污水处理厂污泥处置分类》（CJ/T239-2007），城镇污水处理厂污泥主要处置分为污泥土地利用、污泥填埋、堆肥、污泥建材利用、及污泥焚烧等四大类。

3.2.1污泥土地利用

堆肥技术是土地利用最终处置的有效途径。其原理是在一定温度、湿度、pH值条件下，污泥通过生物化学反应实现转化和稳定化，即污泥中的有机物通过微生物降解作用形成一种可作肥料或改良土壤的类似腐殖质。根据微生物的对氧的需求，堆肥可分为好氧与厌氧两种，二者各有优缺点，都在不断地发展和完善。污泥土地利用兼顾了污泥减量化与资源化利用，是污泥处置工艺中最为经济的一种方式，因此在污水厂污泥处理工艺选择中是要首先考虑的方式。根据我国污泥分类规范，污泥的土地利用分为园林绿化、农用以及土地的改良三种利用方式。

污泥土地利用技术中可以实现减量化、稳定化和无害化，该技术的主要问题存在于臭气的环境影响、重金属离子对土壤的污染等。就不同的方式而言，好氧发酵可以对污泥中的有机物和有益物质进行回收利用，但是处理过程占地面积较大，同时处理过程中如果控制不当，会散发恶臭气体影响周围环境，由于堆肥发酵过程中需按比例投加木屑、秸秆等，污泥的减量化不明显。厌氧消化可消除恶臭、产生可利用的甲烷气体、通过前端高温过程提高污泥的卫生质量等优点，但处理周期较长且处理成本较高。

3.2.2污泥填埋

污泥卫生填埋技术是在传统填埋的基础上经过科学选址和必要的场地防护处理，采用严格管理制度和操作方法的一种污泥处置工艺。该工艺的基本方法是将污泥经过简单的灭菌处理后倾倒于低地或谷地，它对前期的污泥处理程度要求较低，一般进行消化处理即可，目前国内污水处理厂大部分都将脱水污泥送至垃圾填埋场填埋。

脱水污泥直接填埋由于含水率高，污泥的粘性大，可能造成各种压实设备无法工作，导致填埋场无法正常运营。污泥中所含的重金属、有机残余物等有毒有害物质会进入填埋场沥滤液，增加了沥滤液处理的负担，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤和地下水污染。该工艺无法做到减量化和物质的循环利用，污泥的填埋处置并不能最终避免环境污染，而只是延缓了污染产生的时间。

3.2.3建材利用

污水厂污泥中除了有机质外还含有20%~30%的无机物，其中主要是Si、Fe、Al和Ca等[4]。很多成分与建筑材料常用的原料成分相同，可以分别利用污泥中的无机成分和有机成分作为建筑材料。目前，污泥的建材利用已经被普遍认为是一种可符合持续发展的污泥处置方式，它在日本以及欧美国家逐渐发展起来。其主要的具体利用形式为：污泥烧制陶粒、污泥制砖和制作水泥熟料[5][6]。

污泥建材利用在减量化、稳定化、无害化和能量回收与物质循环利用方面均优于其他方式，但该技术投资较高，必须与建材企业相结合，且项目所在地在此方面应有相应政策支持。

3.2.4污泥焚烧

污泥经焚烧处理后，体积可以减少85%～95%，质量减少70%～80%。高温焚烧还可以消灭污泥中的有害病菌和有害物质。污泥焚烧要求污泥有较高的热值，因此污泥一般不进行消化处理。焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使污泥减容，并且不受恶劣的天气条件下限制，也不需存储设备，而且能够满足越来越严格的环境要求以及充分处理不适宜于资源化利用的部分污泥。污泥的焚烧处置是一种有效降低污泥体积的方法，设计良好的焚烧炉不但能够自动运行，还能够提供多余的能量和电力，通过焚烧处置污泥来解决日益增长的污泥量和部分以前通过填理处置的污泥[7]。

该技术设备工艺较复杂、一次性投资大、设备数量多、操作管理复杂，技术要求高等，焚烧后产生的飞灰等物质还要继续进行处置，具有一定的环境风险。

4小城镇污水厂污泥处理技术路线

4.1污泥处理工艺选择

小城镇污水处理工艺设计标准、规范不配套，我国现有建设标准最小规模，即第V类，在1×104m3/d~5×104m3/d[8]，根据测算小城镇污水处理厂污泥量较小约为6 t/d~30t/d（含水率80%）。小城镇污水处理厂由于占地面积、资金和人员技术水平的限制，不适宜建设复杂的污泥处置工艺。污泥卫生填埋工艺投资低、运行费用低，占地面积小，作为一种污泥过渡处理处置方式较为适合小城镇污水处理厂污泥处置。

根据《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》规定，污泥在填埋场混合填埋污泥的含水率应该小于60%，如果作为覆盖土，污泥的含水率小于45%。因此为了进一步降低污泥中的含水率可采取措施将污泥深度脱水后进行填埋处置。

4.2污泥处理工艺技术方案

污泥经深度脱水后送到垃圾填埋场填埋，主要要求的指标是泥饼的含水率和剪切强度、pH值。新建污水处理厂和已建污水处理厂可根据污水处理厂的实际情况采用不同的污泥深度脱水工艺。

4.2.1对于新建污水处理厂可采用板框压滤机直接将污泥含水率降低至60%以下，然后送至垃圾填埋场填埋。