污水處理廠污泥填埋技術(shù)研究

譚慧杰

(太原市市政工程勘測設(shè)計(jì)院，山西太原 030024)

隨著市政環(huán)保事業(yè)的快速發(fā)展，污水處理廠的數(shù)量、規(guī)模都在迅速擴(kuò)大，大量的污泥成為了新的污染源。污水處理廠污泥的處理與處置問題越來越受到廣泛關(guān)注［1，2］，但由于技術(shù)、成本等諸多原因，一直難以解決。雖然污泥處理處置技術(shù)很多［3］，但處理成本居高不下。污水處理廠的污泥包括活性污泥、消化污泥、濃縮污泥等。本文所述的污泥是指脫水污泥［4］。污泥經(jīng)過傳統(tǒng)的脫水工藝之后，其含水率仍維持在75%～80%以上，此時(shí)的污泥流動(dòng)性強(qiáng)，其中的有機(jī)物處于活潑狀態(tài)，運(yùn)輸困難。此類污泥若進(jìn)行填埋處置，由于其抗剪切強(qiáng)度低、易形成流態(tài)，嚴(yán)重影響垃圾填埋場的運(yùn)行管理。為了解決污泥填埋中的困難，需要對含水率高的污泥進(jìn)行干化或固化預(yù)處理，其中涉及到干化添加劑、干化工藝等因素。傳統(tǒng)的污泥干化技術(shù)大都利用外加熱源進(jìn)行烘干，此類技術(shù)存在諸多缺點(diǎn)，主要是需消耗大量熱能，并且會(huì)排放廢氣污染環(huán)境。本文借助以廢治廢的原則，將工業(yè)廢渣、粘土等材料用作污泥干化的新型添加劑，拓展了工業(yè)廢渣綜合治理技術(shù)，提出了系統(tǒng)化的污泥干化填埋技術(shù)方案，對污泥處置的工程應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1 污水廠污泥處理現(xiàn)狀

技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的雙贏協(xié)調(diào)永遠(yuǎn)是市政環(huán)保技術(shù)推廣的必要條件。一項(xiàng)經(jīng)得住考驗(yàn)的市政應(yīng)用技術(shù)，必然是技術(shù)簡潔、運(yùn)行可靠、成本適宜的技術(shù)。污泥處理技術(shù)包括其預(yù)處理技術(shù)、資源化處理技術(shù)、處置技術(shù)三大類。應(yīng)用比較廣泛的主要是濃縮、脫水、堆肥、焚燒、填埋等。在眾多的污泥處理技術(shù)中，成本較低的主要是堆肥、填埋類技術(shù)。雖然已有很多成型的污泥處理技術(shù)［5，6］，但其應(yīng)用并不順利，其原因主要是技術(shù)復(fù)雜、成本高、效果有限。國內(nèi)現(xiàn)狀是污水處理廠污泥資源化處理所占比例較低，大多數(shù)的脫水污泥都只是經(jīng)過機(jī)械脫水，而后露天堆放或外運(yùn)(不明去向)，對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的可能性較大。現(xiàn)將我國北方省會(huì)城市污水廠的脫水污泥處理方法統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 我國北方城市污水廠脫水污泥處理方法

由表1可以看出，近年來污泥土地處置、堆肥處理所占比例有所提升，自然干化與露天堆放處理所占比例有所下降，焚燒法所占比例有所提高，但存在爭議。

我國污水廠脫水污泥的處理、處置面臨著以下問題:1)污泥脫水效果受脫水機(jī)械原理制約，脫水后的污泥含水率仍然很高，運(yùn)輸困難，在長途運(yùn)輸過程中會(huì)發(fā)酵變質(zhì)，垃圾填埋場難于接收。2)污泥堆肥難以落實(shí)。一方面是由于污泥本身的肥效較低，如果增加肥效，必須添加增肥物料，使得成本大幅度提升;另一方面是污泥堆肥產(chǎn)品市場推廣艱難。3)污泥焚燒困難較多。近年來很多污水廠考慮將脫水污泥進(jìn)行焚燒發(fā)電，但由于污泥含水率較高，低位發(fā)熱值過低，難以滿足焚燒廠的要求，如需維持正常焚燒，需首先對污泥進(jìn)行烘干，而污泥烘干脫水的能源成本不易被業(yè)主接受。

2 污泥填埋面臨的困難

污泥填埋可以按照以下三種思路考慮:1)單獨(dú)建設(shè)專用的市政污泥填埋場;2)將污泥送至城市生活垃圾填埋場，與垃圾進(jìn)行混合填埋;3)將污泥送至城市生活垃圾填埋場，但不與垃圾混合，而是在填埋庫區(qū)外另辟專用場地用于污泥填埋。很顯然，第二種方式是最難于接受的。但是，現(xiàn)實(shí)中，恰恰第二種方式可能是最常見的。脫水污泥與城市生活垃圾混合填埋時(shí)，污泥的含水率一般為75%～80%。污泥與垃圾混合填埋后，由于市政污水廠脫水污泥的抗剪切強(qiáng)度低，呈現(xiàn)流動(dòng)態(tài)，經(jīng)常會(huì)造成填埋庫區(qū)碾壓困難，甚至引發(fā)填埋機(jī)械側(cè)翻事故，危及填埋場職工人身安全。隨著我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，國家對城市生活垃圾填埋場的運(yùn)行考核要求越來越高，垃圾填埋場自身的壓力也比以前更大了。在這種形勢下，垃圾填埋場難以接受污泥進(jìn)場。為了保證垃圾填埋場的正常運(yùn)行，一般垃圾填埋場都要求污泥含水率必須小于60%才能允許進(jìn)場。要想解決污泥填埋實(shí)施中的困難，必須明顯降低污泥的含水率，而且這種操作必須以較低的物料消耗、能量消耗來實(shí)現(xiàn)，保證是低成本的干化工藝。必須采用最優(yōu)、最小量的化學(xué)試劑配比，依靠本地易得的各種工業(yè)廢渣材料實(shí)現(xiàn)以廢治廢的目的。以最低成本使污泥的抗壓、抗剪強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)滿足垃圾填埋場對污泥填埋的工程要求，并且提高污泥固化體抵抗雨水沖刷能力。同時(shí)，通過優(yōu)選的固化劑配方，解決污泥固化后體積過度變大的問題，實(shí)現(xiàn)高水平的污泥填埋，最終實(shí)現(xiàn)污泥的“穩(wěn)定化”“無害化”處置。

3 污泥填埋技術(shù)方案

污泥先暫存于污泥存儲(chǔ)池中，再由存儲(chǔ)池經(jīng)螺旋泵送入干化車間，根據(jù)污泥的不同用途，分別送入攪拌機(jī)。當(dāng)污泥用于干化處理時(shí)，依次經(jīng)過不同轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)，同時(shí)分別加入不同的污泥干化劑，在預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)條件下進(jìn)行干化處理。干化后的污泥含水率降至55%以下，攪拌后經(jīng)傳送帶將干化的污泥送到干化成品存儲(chǔ)間，或?qū)⒐袒蟮奈勰嗨腿腽B(yǎng)護(hù)場養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后污泥固化體的含水率可以低于35%。其中的干化劑采用MgO，CaSO4，F(xiàn)e2(SO4)的特定比例混合體，以及高鈣礦石熱活化改性物，在適當(dāng)?shù)那闆r下，也可選用生活垃圾中的植物類物質(zhì)的干燥加工物。對于能夠方便地獲得尾礦砂的地區(qū)，也可采用鋁土選礦尾礦砂(主要化學(xué)成分為Fe2O3，Al2O3，SiO2)，經(jīng)過高溫煅燒、磨碎、篩分預(yù)處理，作為污泥干化的添加劑。污泥填埋預(yù)處理車間及配套設(shè)備見表2。

表2 污泥填埋預(yù)處理車間及配套設(shè)備

經(jīng)過預(yù)處理的污泥，就可以實(shí)現(xiàn)與生活垃圾的混合填埋，也可將預(yù)處理之后的污泥用作垃圾填埋場的覆蓋材料，或用作填埋區(qū)的分隔筑路材料。

4 結(jié)語

污水處理廠污泥的處理與處置問題是近年來市政與環(huán)保行業(yè)的重要問題，污泥處理是污水處理廠工藝完整性的重要環(huán)節(jié)。脫水污泥含水率過高是制約其后續(xù)處置的主要因素，也因此難于實(shí)施污泥的填埋。為了解決污泥難以填埋的困難，需對含水率高的污泥進(jìn)行預(yù)處理，傳統(tǒng)的污泥干化技術(shù)消耗大量熱能，并會(huì)造成二次污染。本文通過對污水廠污泥特點(diǎn)以及各種污泥處理技術(shù)的分析，借助以廢治廢的方法，采用新型污泥干化添加劑，提出了系統(tǒng)化的污泥干化填埋技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了污泥的安全妥善處置，對促進(jìn)污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極的促進(jìn)作用，對污泥處置的工程應(yīng)用具有很好的指導(dǎo)意義。

［1］唐 敏，鄧寅生，歐 睿，等.城市污水處理廠污泥的資源化利用研究［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，28(3):369-372.

［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］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.

［4］呼 慶，雷西萍，范海宏，等.分散劑對脫水污泥流動(dòng)性能的影響［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33(7):61-64.

［5］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.

［6］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.