山西省污水廠污泥處理技術(shù)路線分析

宋 敏

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002)

0 引言

污水廠污泥的處理與處置，是在市政工程領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注［1，2］，但又困難重重的問題。雖然污泥處理技術(shù)很多［3，4］，但適用于山西省污水廠污泥處理的技術(shù)路線卻很難確定。

總體而言，污水處理廠所產(chǎn)生的污泥主要有活性污泥、好氧消化污泥、厭氧消化污泥、濃縮污泥等。本文所述的污水廠污泥是指污水廠工藝末端的濃縮污泥或脫水污泥，這種污泥的成分復(fù)雜，危害較大，需慎重處理?，F(xiàn)狀山西省城鎮(zhèn)污水排放總量約為9．37億m3?！笆晃濉逼谀?，山西省大中城市污水處理率達(dá)80%～85%以上，縣級城市污水處理率大于60%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西省2010年脫水污泥量約為183．75萬t，污泥的處理處置逐漸成為一項(xiàng)城市必須面對的重大問題。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度緩慢的20世紀(jì)80年代，山西省污水處理廠的建設(shè)速度也相對滯后，產(chǎn)生的少量污泥并沒有成為影響環(huán)境的突出問題。90年代之后，隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化的進(jìn)程加快，山西省的污水處理設(shè)施建設(shè)也明顯加速，但由于投資力度不足和缺乏經(jīng)驗(yàn)，對污泥處理和處置的認(rèn)識尚處于摸索階段，重視程度不夠，致使污泥成為影響環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大隱患之一。山西省的排水事業(yè)雖然有一定程度的進(jìn)展，但比起國內(nèi)其他大城市來講，還是進(jìn)展比較緩慢，污泥的處理技術(shù)仍處于初級階段，絕大部分污泥僅經(jīng)簡單處理或未經(jīng)處理就直接農(nóng)用或填埋。中小城市或城鎮(zhèn)幾乎沒有污水處理設(shè)施，而建有污水處理廠的大中城市，其污泥處理設(shè)施也不配套，或者雖然配套但運(yùn)行困難。而污泥處理的不到位在很大程度上反過來又影響了污水廠的正常工作。

1 山西省污水廠污泥處理存在的疑難問題

污泥的最終出路是污水處理廠目前面臨的一個巨大難題。雖然國內(nèi)外有很多成型的污泥處理技術(shù)，但其應(yīng)用困難重重，主要是技術(shù)復(fù)雜、成本高、效果差。如何在低成本前提下解決山西省城市污水廠污泥的出路問題，以及污泥的資源化問題，意義重大［5，6］。

以太原市為例，現(xiàn)狀污水處理廠共日產(chǎn)污泥量約360 m3(以含水率80%計(jì))，除個別污水廠采用了無害化、資源化措施對污泥進(jìn)行處理外，仍有約200 m3/d的污泥(含水率以80%計(jì))只經(jīng)過機(jī)械脫水，沒有適宜的出路。隨著污水處理廠的新建和擴(kuò)建，太原市污水處理能力將達(dá)到70萬m3/d，日產(chǎn)污泥量約為700 m3(含水率80%)，除個別污水廠對污泥進(jìn)行了妥善處理外，仍將有500 m3/d污泥需要進(jìn)行處理。

隨著山西省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，工業(yè)與城市建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，規(guī)劃遠(yuǎn)期各污水處理廠還要擴(kuò)建，隨著污水處理廠規(guī)模的擴(kuò)大，污水處理廠所產(chǎn)生的污泥量不斷增加。山西省污水廠初級污泥占60%～70%，剩余污泥占30%～40%。山西省污水廠污泥有機(jī)成分含量為35%～50%。

現(xiàn)狀山西省各個污水廠的脫水污泥處理方法統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 山西省污水廠脫水污泥處理方法 %

現(xiàn)狀山西省的污泥處理、處置面臨著以下問題:

1)含水率偏高，填埋場難于接收。如果能通過污泥固化，有可能實(shí)現(xiàn)高水平的污泥填埋。

2)含水率偏高，運(yùn)輸困難。如果能解決好污泥干化的問題，以較低的成本，實(shí)現(xiàn)污泥含水率由80%降至50%以下，即可解決污泥含水率高而不易運(yùn)輸?shù)碾y題。

3)污泥烘干脫水的能源成本偏高。這就需要尋找一種替代烘干工藝的干化方法。

4)污泥堆肥難以落實(shí)。大多數(shù)山西省城市污水水質(zhì)以及污泥成分顯示，采用堆肥工藝具有一定的困難。主要表現(xiàn)在肥效較低，銷路難于保證，制肥車間占地面積較大，配套設(shè)備較多等方面。

5)污泥熱值低，不宜用于焚燒發(fā)電。污泥低位發(fā)熱值必須超過12 000 kJ/kg，才能滿足電廠焚燒要求。

2 山西省污水廠污泥處理技術(shù)路線的選擇

2．1 污泥直接填埋

以太原市為例，楊家堡污水處理廠產(chǎn)生的污泥進(jìn)行了綜合利用，而其余的現(xiàn)狀污水處理廠的污泥都擬與城市垃圾混合后進(jìn)入填埋場。垃圾填埋場要求進(jìn)廠垃圾含水率不得超過60%，污泥脫水后的含水率為80%左右，如不進(jìn)行烘干，難以進(jìn)入垃圾填埋場。因此，該方案只能作為污泥處置的臨時補(bǔ)救措施。但是，只要能夠?qū)⑦M(jìn)入填埋場的污泥含水率降低至小于60%，甚至小于55%，則污泥填埋就成為可行的了，這可以通過污泥固化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

2．2 污泥堆肥

我省雖然曾經(jīng)建設(shè)過一些污泥堆肥設(shè)施，也曾為污泥處置做出過一定的貢獻(xiàn)，例如楊家堡污水處理廠曾作為污泥資源化國家示范工程。但并非所有的縣市污水廠都適宜采用堆肥法。污泥堆肥與配套的制肥車間占地面積較大，配套設(shè)備較多，而現(xiàn)實(shí)中污水處理廠的占地條件很受限制，不易實(shí)現(xiàn)。若要建設(shè)污泥堆肥車間，較適宜的做法應(yīng)該是將本地的多座污水處理廠的污泥集中起來進(jìn)行堆肥，并進(jìn)一步加工成污泥制品(園林培植土和污泥肥料等)，以達(dá)到綜合利用污泥資源的目的。但是，近年來污泥堆肥產(chǎn)品的銷路難于保證，污泥堆肥難以落實(shí)。

2．3 污泥直接焚燒

污泥直接焚燒是將污水處理廠脫水后的污泥進(jìn)行焚燒，焚燒之后的殘?jiān)龠M(jìn)入垃圾填埋場。然而，污泥本身具有含水率較高及燃燒值低的固有特性，不可能達(dá)到焚燒廠要求(燃燒值需達(dá)到1 500大卡)，因此在進(jìn)入焚燒廠之前需要在各污水處理廠進(jìn)行烘干，從而加大了實(shí)際投入和操作難度。但是，若能夠?qū)⑽勰噙M(jìn)行燃料化預(yù)處理，則污泥焚燒就成為可行的了，而且更可以進(jìn)一步成為熱電廠可以接收的燃料產(chǎn)品。

2．4 污泥的燃料化

污泥燃料化的關(guān)鍵是要解決兩個問題:1)污泥含水率高，燃燒困難;2)污泥熱值低，不滿足電廠焚燒要求。為了避免污泥熱干化(烘干)所消耗的大量熱能，可采用以自然干燥為基礎(chǔ)的低能耗物理、化學(xué)工藝，借助物理加工、化學(xué)轉(zhuǎn)化作用實(shí)現(xiàn)污泥干化。這里所涉及的化學(xué)干化技術(shù)，主要是向污泥中添加化學(xué)混配劑，包括:CaO，MgO，MnO2，KMnO4，F(xiàn)e2(SO4)，F(xiàn)eSO4，(NH4)SO4·6H2O，CuSO4，CO(NH2)2，F(xiàn)e2O3等物質(zhì)，或者采用有機(jī)型的生物質(zhì)材料，例如經(jīng)過預(yù)加工的市政生活垃圾合成物。在化學(xué)脫水的同時，起到使污泥疏松、穩(wěn)定、除臭的作用。其中的CaO類物質(zhì)對污泥焚燒的二次污染問題也同時有所改善。其熱值的提高，可通過添加煤粉、化學(xué)增熱劑、垃圾合成物等方法實(shí)現(xiàn)，使污泥成為替代動力煤的燃料。

3 結(jié)語

本文通過對山西省污水廠污泥特點(diǎn)以及各種污泥處理技術(shù)的分析，對現(xiàn)狀山西省的污泥處理、處置面臨的問題進(jìn)行了深入研究。對污泥直接填埋、污泥堆肥、污泥直接焚燒、污泥燃料化的可行性進(jìn)行了論證，對各種技術(shù)需要改進(jìn)的關(guān)鍵問題進(jìn)行了剖析。本文認(rèn)為，污泥燃料化技術(shù)可以解決污泥含水率高、熱值低這兩個污泥綜合利用的關(guān)鍵問題，能夠?qū)⑽勰喔脑斐蔀殡姀S可用的燃料，具有廣闊的市場前景。污泥燃料化在污泥無害化的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)污泥綜合利用的目標(biāo)，有助于改善城市環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

［1] 吳新民．生活污泥的性質(zhì)和農(nóng)業(yè)利用可行性研究［J］．安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，22(4):359-360，374．

［2] 陳同斌，黃啟飛，高 定，等．中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢［J］．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，23(5):561-569．

［3] 宋敬陽．城市污水污泥中重金屬的生物濾?。跩］．云南環(huán)境科學(xué)，1996，15(1):58-61．

［4] 劉昌庚，張盼月，曾光明，等．生物淋濾——PAC與PAM聯(lián)合調(diào)理城市污泥［J］．環(huán)境科學(xué)，2010，31(9):2124-2128．

［5] 權(quán)進(jìn)香．城市污水處理廠污泥最終處置方式的探討［J］．科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，16(3):275-276．

［6] 陳萍麗，趙秀蘭．城市污泥特征及其資源化利用［J］．微量元素與健康研究，2006，23(1):54-56．