上海市污泥集裝化運(yùn)輸可行性研究

米 瓊，郭廣寨，裴鐘鈺，馬銀龍，趙由才

(1.同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092;2.上海環(huán)境實(shí)業(yè)有限公司，上海 200060;3.上海市市容環(huán)境衛(wèi)生汽車運(yùn)輸處，上海 200061)

1 引言

目前，上海市各污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，主要采用垃圾裝載車從污水處理廠運(yùn)至碼頭，然后采用散裝，水、陸聯(lián)運(yùn)方式運(yùn)到老港填埋場，或直接陸運(yùn)至老港填埋場。污泥散裝運(yùn)輸作業(yè)工藝雖被普遍采用，但存在明顯的“滴、漏、臭”等問題，給沿途周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重的二次污染。另一方面，隨著城市居民對生活質(zhì)量及環(huán)境質(zhì)量要求的提高，以及污泥產(chǎn)量的日益增加［1］，污泥運(yùn)輸效率亟待提高。2009年，上海市建立了生活垃圾集裝化運(yùn)輸系統(tǒng)，給周邊環(huán)境帶來了明顯改善［2，3］，因此，本文在充分借鑒和參考上海市生活垃圾集裝化轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的建立和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展污泥集裝化運(yùn)輸可行性研究。

2 污泥集裝化運(yùn)輸?shù)目尚行苑治?/h2>

相比于傳統(tǒng)的污泥露天散裝車載運(yùn)輸，污泥集裝化運(yùn)輸因集裝箱體積龐大、運(yùn)載量大等特點(diǎn)，對污泥裝卸點(diǎn)環(huán)境、污泥性質(zhì)、投資運(yùn)輸成本等均提出了更高的要求。借鑒上海市生活垃圾集裝化運(yùn)輸集裝箱的規(guī)格方案［4］，污泥的集裝化運(yùn)輸沿用成功應(yīng)用到生活垃圾集裝化運(yùn)輸中的20尺貨柜集裝箱作為污泥集裝化運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)載容器。在此條件下，上海市各污水處理廠污泥要實(shí)現(xiàn)集裝化運(yùn)輸則至少滿足以下2個(gè)要求:(1)含水率方面:污水廠污泥含水率≤60%，符合污泥衛(wèi)生處置要求;(2)污泥裝卸環(huán)境方面:污水廠污泥裝點(diǎn)的設(shè)備設(shè)施和道路場地需滿足集裝箱運(yùn)輸?shù)臈l件，即廠區(qū)車輛行駛的規(guī)定道路應(yīng)能夠承受集裝箱車輛的壓力和10米的高度，場地具有倒車、掉頭的回旋余地;污泥傾卸點(diǎn)應(yīng)滿足豎式對卸料口或其他卸料方式的要求。

2.1 污泥含水率方面

目前上海市各污水處理廠的污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)大致分為兩類:

(1)市中心城區(qū)各污水處理廠運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)，各作業(yè)點(diǎn)的污泥 (含水率約為80%)分別運(yùn)輸?shù)桨埜畚鬯幚韽S進(jìn)行干化;

(2)白龍港污水處理廠，主要是內(nèi)部的駁運(yùn)，運(yùn)輸?shù)闹饕蝿?wù)是，部分含水率約為80%的污泥駁運(yùn)到深度脫水廠進(jìn)行干化，干化后的污泥駁運(yùn)到船碼頭。

上述兩類污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)的基本情況見表1。

表1 污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)基本情況表Tab.1 Basic information of sludge transportation operations sites

由表1可知，在調(diào)研的上海市10座污水處理廠中，所產(chǎn)污泥含水率≤60%，滿足污泥集裝化運(yùn)輸要求的污水處理廠僅有天山廠、白龍港。其中，天山廠的污泥產(chǎn)量較低，約為50噸/天，白龍港的污泥產(chǎn)量則較大，約為1000噸/天。

2.2 污泥裝卸環(huán)境方面

上海市各污水處理廠污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)相關(guān)道路和裝卸點(diǎn)環(huán)境情況如表2所示。由表2可知，石洞口、曲陽廠、龍華廠、東區(qū)廠、長橋廠、天山廠和吳淞廠的污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)相關(guān)道路和裝卸點(diǎn)環(huán)境有限，難以滿足集裝化運(yùn)輸作業(yè)要求;白龍港、竹園一廠和竹園二廠的污泥運(yùn)輸作業(yè)點(diǎn)的道路和裝卸環(huán)境較為寬敞，可滿足污泥集裝化運(yùn)輸作業(yè)要求。

另一方面，由表1可知，竹園一廠和竹園二廠產(chǎn)生的污泥含水率均約為80%，不滿足集裝化運(yùn)輸污泥含水率的要求，需要運(yùn)輸至白龍港污水處理廠進(jìn)一步脫水處理后方可進(jìn)行集裝化運(yùn)輸和填埋;污泥含水率滿足≤60%要求的天山廠的道路和場地?zé)o法滿足集裝箱運(yùn)輸?shù)囊?，若對其進(jìn)行污泥集裝化運(yùn)輸，則需對場內(nèi)道路和環(huán)境進(jìn)行改造建設(shè)和處理。

綜上所述可知，在調(diào)研的10座污水處理廠中，能滿足污泥集裝化運(yùn)輸所需含水率和裝卸環(huán)境要求的污水處理廠僅白龍港污水處理廠。

表2 污水處理廠污泥運(yùn)輸?shù)缆芳把b卸點(diǎn)環(huán)境Tab.2 Environment of sludge loading points and haul roads of sewage treatment plant

續(xù)表2

3 污泥性質(zhì)對集裝化運(yùn)輸?shù)挠绊?/h2>

集裝箱運(yùn)輸?shù)奈勰嘀饕獮榻?jīng)調(diào)理壓榨脫水至含水率≤60%的污泥，因此，與生活垃圾相比［5］，污泥在短暫的3～5天的運(yùn)輸過程中，基本無滲濾液產(chǎn)生，對集裝箱運(yùn)輸產(chǎn)生影響的問題主要體現(xiàn)為以下兩個(gè)方面:

(1)污泥的強(qiáng)堿性可能會對集裝箱產(chǎn)生一定的腐蝕，縮短其使用壽命;

(2)污泥堿性較大，其中強(qiáng)堿脫水劑與污泥中含氮化合物反應(yīng)釋放出的大量的NH3，大量氨氣在集裝箱的密閉空間里累積，可能會導(dǎo)致在開箱卸料瞬間產(chǎn)生高濃度氨氣，威脅工作人員人身安全。

3.1 污泥腐蝕性對集裝化運(yùn)輸?shù)挠绊?/h3>

根據(jù)國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料試驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方JB/T 7901-1999》測得污泥對不同材料的腐蝕率測試結(jié)果如表3所示。

由表3可知，污泥對于鐵片、304不銹鋼、201不銹鋼、202不銹鋼的腐蝕率分別為0.07767 mm/a，0.00016 mm/a、0.00125 mm/a、0.00067 mm/a，即污泥對鐵片的腐蝕率較低，6年時(shí)間污泥也僅能腐蝕鐵片表面0.5 mm厚層。污泥對不銹鋼材料的腐蝕率則極低，僅為鐵片的1/50～1/100。因此，對于采用不銹鋼或普通碳鋼等材料作為集裝箱內(nèi)部材料的20尺貨柜集裝箱，污泥對集裝箱內(nèi)部基本無腐蝕。集裝箱的使用壽命，則主要依賴于酸雨等外界環(huán)境對其的腐蝕或損害作用。

表3 污泥對不同材料的腐蝕率Tab.3 Sludge corrosion rate on different materials

3.2 污泥氨氣濃度對集裝化運(yùn)輸?shù)挠绊?/h3>

實(shí)驗(yàn)室模擬集裝箱中氨氣釋放，即在一高為1.4m，直徑約為0.2m的填埋柱中，填埋約3/4容積的污泥，靜置3天，然后根據(jù)《環(huán)境空氣和廢氣氨的測定 納氏試劑分光光度法 (HJ 533-2009)》測定填埋柱中的氨氣濃度，為保證檢測準(zhǔn)確性，做1組平行樣，所得結(jié)果如表4所示。

表4 干污泥氨氣濃度檢測分析結(jié)果Tab.4 Results of ammonia detection and analysis

由表4可知，裝有污泥的1#和2#密閉柱子中廢氣中氨氣濃度分別高達(dá)153.29 mg/m3和173.66 mg/m3，此濃度下的氨氣對人體具有中級危害，會使人身體有明顯不適。因此，污泥釋放的較高濃度的氨氣，會導(dǎo)致污泥經(jīng)集裝箱運(yùn)輸至填埋場后的卸料瞬間釋放較高濃度的氨氣，威脅現(xiàn)場操作人員的人身健康，需采取一定的氨氣控制措施。鑒于氨氣極易溶于水，其在水中的溶解度達(dá)1∶700。故可在污泥運(yùn)輸過程中，通過在集裝箱中設(shè)置水霧噴射裝置，向集裝箱中噴灑一定量的自來水，控制集裝箱中氨氣濃度，減少運(yùn)輸過程中臭氣的逸散和產(chǎn)生，詳見下圖。

圖 集裝箱中氨氣控制措施示意及原理圖Fig.The schematic of ammonia control measures in container

具體而言，集裝箱的容積為27.9 m3，若假設(shè)集裝箱中污泥的裝載比例與實(shí)驗(yàn)室模擬柱子的比例一樣，為容器的3/4，即剩余空間為容器的1/4，則可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果估算集裝箱中氨氣濃度約為180 mg/m3，則集裝箱中的氨氣總量約為180 mg/m3×27.9 m3×1/4=1255.5 mg。氨氣與水的溶解度為1∶700，則理論上溶解集裝箱中全部氨氣所需的水量僅為1.8 mg。由此可知，即使實(shí)際情況下，集裝箱中的氨氣連續(xù)散發(fā)，相應(yīng)濃度比估算值高10倍，水對氨氣的吸收去除率僅為1∶1，去除集裝箱中氨氣所需的用水量也僅為12.555g。即噴水量較小，相對于運(yùn)載的噸級計(jì)的干污泥來說，基本無影響;而且較小的噴灑水量可通過在集裝箱側(cè)面接近開口處安裝迷你電池供電加濕器來實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

通過對上海市中心城區(qū)的10座城市污水處理廠的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，白龍港污水處理廠及其所產(chǎn)含水率約為60%的污泥能夠滿足污泥集裝化運(yùn)輸所需的污泥含水率≤60%，污泥裝卸環(huán)境符合集裝箱運(yùn)輸?shù)确矫娴囊?，適宜作為進(jìn)一步污泥集裝化運(yùn)輸工程方案的研究試點(diǎn)。

此外，白龍港污水處理廠含水率約為60%的污泥性質(zhì)較為穩(wěn)定，腐蝕性對集裝化運(yùn)輸?shù)挠绊戄^小，但污泥釋放的氨氣濃度較高，在集裝化運(yùn)輸過程中需采取控制措施，如定期定量噴灑自來水等。

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［5］ 王曉媛，劉殷華，汪 飛，等.城市生活垃圾集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)過程中污染物產(chǎn)生狀況研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2014，35(5):1994-2001.