淮安市城市污水處理廠污泥處置探討

◎ 江蘇淮安市給排水監(jiān)督管理處 李舜堯

“九五”以來，我國的污水處理工作得到了前所未有的發(fā)展，污水處理廠在緩解我國水污染問題方面起到了舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年3月底，全國設(shè)市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)累計(jì)建成污水處理廠2157座，污水處理能力達(dá)到1.09億立方米/日，實(shí)際處理量達(dá)8266.67萬立方米/日。經(jīng)測算，濕污泥產(chǎn)量約為4.1萬立方米/日（含水率為80%）。這些污泥中除含有大量的有機(jī)物，豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)外，還存在重金屬、致病菌和寄生蟲等有害成分，處置不當(dāng)極易引發(fā)二次污染。隨著國家對環(huán)境保護(hù)工作的重視，以及城市化率和污水處理率不斷提高，污水處理廠的主要副產(chǎn)物——污泥的產(chǎn)生量必將逐步增長，其環(huán)境污染問題也日益突出，已經(jīng)引起了政府和社會(huì)各界的高度關(guān)注。如何妥善地處置城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥，已成為擺在污水廠和相關(guān)部門面前一個(gè)必須研究的課題，同時(shí)也是比較艱巨而又十分有意義的一個(gè)課題。

1 污泥處置的主要方式

目前，國內(nèi)外污泥最終處置方式主要有：衛(wèi)生填埋、焚燒、土地利用和建筑材料利用等。

1.1 衛(wèi)生填理

衛(wèi)生填埋是將污泥消化后經(jīng)脫水再進(jìn)行填埋，是目前國內(nèi)污水處理廠常采取的一種處置方式。經(jīng)過消化后的污泥有機(jī)物含量減少，總體積減少，性能穩(wěn)定，脫水后作填埋處置是一種比較經(jīng)濟(jì)的處置方式。但是實(shí)踐表明，污泥消化處理是很難達(dá)到預(yù)期效果的，污泥脫水后的含水率依然高于生活垃圾填埋場所要求的60%含水率，因此需再經(jīng)干化處理才能送往生活垃圾填埋場填埋，或者規(guī)劃建設(shè)專用的污泥填埋場，根據(jù)污泥的特性進(jìn)行填埋。

衛(wèi)生填埋的優(yōu)點(diǎn)是處理成本低，簡便易行，但也存在一些缺點(diǎn)：占地較大，有一定量的運(yùn)輸費(fèi)用，存在二次污染隱患等，需選擇土壤滲透系數(shù)低且地下水位不高的區(qū)域，并做防滲處理以免滲濾液污染地下水。很長一段時(shí)間以來，衛(wèi)生填埋在我國污泥處置中占據(jù)了重要位置，但是隨著城鎮(zhèn)污水廠污泥產(chǎn)量的增加，以及城鄉(xiāng)可利用土地的逐漸減少，適宜污泥填埋的場所顯得越來越有限，直接填埋的方法也逐漸變得不太符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

1.2 焚燒

污泥焚燒是指利用污泥具有一定熱值的特點(diǎn)，將污泥送進(jìn)焚燒爐，利用500－1000℃的高溫，將污泥分解成氣體、焦油以及灰等殘?jiān)倪^程。污泥焚燒的處理對象主要是脫水污泥或干化后的污泥，焚燒處理后，含水率可降至0，體積很小，便于運(yùn)輸與處置。脫水污泥含水率高達(dá)80%，體積較大，熱值較低，因此，焚燒過程中必須添加輔助燃料。

污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是可以殺死一切病原體，一切有機(jī)物在燃燒過程中都會(huì)最大程度地被分解；可迅速和較大程度的使污泥達(dá)到減量化；污泥焚燒可以獲得剩余能量，用來發(fā)電；焚燒產(chǎn)物也可用于制作某些建筑材料，如灰渣水泥、磚等。焚燒有著許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些顯著的缺點(diǎn)：一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，管理水平和設(shè)備維修要求高；污泥焚燒可能產(chǎn)生致癌物質(zhì)二ā英，以及懸浮的未燃燒完全的顆粒物；污泥焚燒直接利用了污泥中的熱能，而沒有充分利用污泥中的有用成分。

污泥焚燒適用于土地資源缺乏、資金不緊張的地區(qū)。對于一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，焚燒技術(shù)難以推廣。

1.3 土地利用

污泥土地利用是目前國內(nèi)一些污水處理廠正在積極研究探索的課題之一,可分為農(nóng)用、園林綠化利用和土壤改良等。城市污水廠污泥中含有機(jī)質(zhì)、氮、磷較高，供肥能力相對較強(qiáng)，是一個(gè)很好的有機(jī)肥源。除了有機(jī)物外。污泥中還含有大量植物生長所必需的肥分、微量元素和土壤改良劑（有機(jī)腐殖質(zhì)），適合土地利用。但污泥中也含有對植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機(jī)物、重金屬等，土地利用前必須進(jìn)行穩(wěn)定化和無害化處理。污泥農(nóng)用時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4284-84）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）等有關(guān)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并經(jīng)有關(guān)部門審批后方可實(shí)施；用于園林綠化時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486-2009）等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的要求；用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等土地改良時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）的規(guī)定。

土地利用的優(yōu)點(diǎn)是可將污泥中有益成分資源化利用，且投資不大，技術(shù)也相對簡單，缺點(diǎn)是存在二次污染和有害物質(zhì)進(jìn)入食物鏈的可能性，必須嚴(yán)格控制泥質(zhì)，并在利用前進(jìn)行無害化處理。

1.4 建筑材料利用

污泥中除了有機(jī)物外，還含有20～30%的無機(jī)物，可用作磚瓦、水泥、纖維板材和陶瓷等的原料，也可以用作筑路的路基等材料。污泥制磚瓦等建材的方法有兩種，一種是用干化污泥直接制作，另一種是用污泥灰渣制作。用干化污泥直接制作時(shí)，將污泥與粘土按比配料，使混合物成分與制磚粘土的化學(xué)成分相當(dāng)，成品建材可達(dá)普通建材的強(qiáng)度；利用灰渣制作時(shí)，灰渣的化學(xué)成分與粘土是比較接近的，制坯時(shí)只需添加適量粘土與硅砂。

建筑材料利用也可在一定程度上將污泥資源化利用，且無顯著的二次污染隱患，但需結(jié)合原有生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備綜合考慮。

2 淮安市相關(guān)情況

2.1 自然條件

淮安市地處江蘇省北部中心地域，位于蘇北平原中部，淮河下游。下轄清河、清浦、淮陰、楚州四區(qū)及盱眙、漣水、金湖、洪澤四縣，面積10072平方公里。市域地勢低平、河湖密布，僅西南角盱眙縣有低丘分布。全市陸地總面積為8920平方公里，耕地和水域面積較大，兼有南北氣候特征。2010年，全市戶籍總?cè)丝诩s550萬人，全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值 1315 億元。

2.2 污水處理及污泥處置現(xiàn)狀

淮安市現(xiàn)有污水處理廠9座，主城區(qū)2座，淮陰區(qū)、楚州區(qū)、市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)和四縣各1座，污水處理能力為38.5萬m3/d，現(xiàn)狀處理量約為35萬m3/d。各污水處理廠廠內(nèi)污泥處理工藝均為“濃縮脫水＋壓濾”，污泥產(chǎn)生量約為130m3/d（含水率80%）。根據(jù)城市規(guī)劃，至2015年還要新建污水處理廠2座，分別位于盱眙城東、洪澤開發(fā)區(qū)；擴(kuò)建污水廠4座，分別是楚州、洪澤、盱眙、金湖污水廠，共增加污水處理能力約為18萬m3/d，預(yù)計(jì)屆時(shí)污泥產(chǎn)生量約為190m3/d（含水率80%）。

目前，污泥處置主要采用的是城市垃圾填埋場衛(wèi)生填埋，輔以污泥生物干化和基質(zhì)化利用。四季青污水處理廠和市第二污水處理廠污泥送至基質(zhì)化利用基地處置；經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、楚州區(qū)和淮陰區(qū)污水廠的污泥送至位于清浦區(qū)鹽河鎮(zhèn)王元村的王元垃圾填埋場進(jìn)行衛(wèi)生填埋；四個(gè)縣污水廠的污泥自行衛(wèi)生填埋。

2.3 污泥處置存在的問題

由于污泥脫水后含水率依然較高，遠(yuǎn)未達(dá)到生活垃圾填埋場所要求的60%含水率，污泥的流變性給填埋場機(jī)械作業(yè)帶來了困難。同時(shí)，由于污泥細(xì)小，容易堵塞滲濾液收集系統(tǒng)，也加重了滲濾液處理的負(fù)擔(dān)。另外，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和城市污水處理率的逐年提高，污泥產(chǎn)量也逐年增多，現(xiàn)有處理方式的處理容量有限，必須全面重新考慮污泥的出路。

3 淮安市污染處置方案的選擇

3.1 污泥的性質(zhì)

根據(jù)污水處理廠目前和近期服務(wù)范圍內(nèi)污水的性質(zhì)，并結(jié)合現(xiàn)狀污泥泥質(zhì)檢測結(jié)果分析，中心城區(qū)的四季青污水廠、第二污水廠，以及淮陰、楚州、洪澤、盱眙、漣水、金湖等縣區(qū)污水處理廠的污泥性質(zhì)比較穩(wěn)定，符合污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)徐楊污水廠，雖目前其污泥檢測結(jié)果符合農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，但隨著服務(wù)范圍內(nèi)工業(yè)的發(fā)展，其污泥性質(zhì)有著一定的不確定性。規(guī)劃建設(shè)的盱眙城東污水廠和洪澤開發(fā)區(qū)污水廠的服務(wù)范圍內(nèi)基本為工業(yè)廢水，其污泥性質(zhì)可能不符合農(nóng)用或綠化標(biāo)準(zhǔn)。用污泥對農(nóng)田、林地、綠化等施肥或進(jìn)行土壤改良，不僅可以促進(jìn)植物、綠化和樹木的生長，而且可利用植物的生長使污泥得到處理，進(jìn)一步無害化。

3.2 污泥的熱值

污泥的熱值對污泥焚燒處置很重要。煤炭的熱值約為33000 kj/kg，木材的熱值約為19000 kj/kg，城市污水廠脫水污泥的干基熱值為5844～19303 kj/kg，均值為11850 kj/kg。由此可見，污泥具有一定的熱值，但是遠(yuǎn)低于煤炭和木材。并且，脫水污泥的含水率約為80%，其干化耗能約為2938 kj/kg，若要能量自平衡，則要求污泥的干基熱值達(dá)14680 kj/kg，絕大多數(shù)脫水污泥達(dá)不到此值，能量不能平衡，必須添加燃料才能維持焚燒。

3.3 污泥的處置成本

粗略估算，將脫水污泥干化至60%含水率后填埋的成本約為600元/t，采用焚燒方式的成本約為1000元/t，采用土地利用方式略有效益，盈余約為60元/t，采用建筑材料利用方式的大約與土地利用相當(dāng)，略有效益。

3.4 各種處置方式優(yōu)缺點(diǎn)對比

填埋成本一般，技術(shù)簡單，但是填埋不能將污泥資源化，存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，且直接填埋需要較大的場地。淮安目前主要采用的就是直接填埋的方法，隨著填埋場污染物控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，已不再適用。土地利用略有效益，技術(shù)不復(fù)雜，場地要求也較小，能將污泥資源化，但必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且，淮安在污泥基質(zhì)化利用方面已有探索，具有一定的經(jīng)驗(yàn)，此法在淮安較為可行；焚燒雖對場地要求不大，但成本較大，技術(shù)設(shè)備要求也較高，不能將污泥資源化，且有尾氣污染的風(fēng)險(xiǎn)；建筑材料利用能將污泥資源化利用，減少對粘土等資源的消耗，經(jīng)濟(jì)上略有效益，但需結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備等情況綜合考慮。

4 結(jié)語

根據(jù)污泥處理分散化、處置集約化的原則，參照淮安市污水處理廠的規(guī)劃布局，結(jié)合遠(yuǎn)期污水處理廠污泥量大、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，綜合分析，淮安市污水處理廠的污泥處置應(yīng)考慮分散與集中相結(jié)合，采用“綜合利用為主、填埋為輔”的處置方式。以生活污水為主的污水處理廠，即四季青污水廠、市第二污水廠和各縣現(xiàn)有污水廠，其污泥以農(nóng)用為主，衛(wèi)生填埋為輔；以工業(yè)廢水為主的污水處理廠，即市開發(fā)區(qū)污水廠和擬新建的盱眙城東污水廠、洪澤開發(fā)區(qū)污水廠，其污泥以焚燒為主，焚燒后的灰渣用于制造建材或衛(wèi)生填埋。