城市污泥處理的綜合分析

引言

分析了城市污泥處理現(xiàn)狀，提出了城市污泥處理的必要性、可行性以及城市污泥處理的要求和推薦工藝方案、城市污泥處理的風險分析。

城市污泥處理現(xiàn)狀

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，城市人口不斷增加，城市垃圾污染日益嚴重，特別是居民生活污水處理以后產(chǎn)生的大量污泥，含有病菌、細菌和真菌，含有帶菌水分和重金屬。目前我國現(xiàn)有的污泥處理方法主要是脫水以后堆放填埋，處理費用昂貴，一般一個污水處理廠的污泥處理費用占到運行費用的15%～30%，占到總投資的15%～25%。由于處理污泥花費巨大，致使一些污水處理廠將污泥直接排放，給環(huán)境造成二次污染，隨帶菌水滲透到地下的有害菌也嚴重危害到人民生命健康和安全。因此污泥成為困擾污水處理廠和社會的重大問題，同時污水處理廠排放的污泥中含有大量有用的植物生長所必需的肥分（N、P、K）及微量元素和土壤改良劑（有機腐殖酸）沒有利用。

城市污泥處理的必要性

隨著污水處理污泥量日漸增多，大量占據(jù)垃圾填埋場的填埋空間，所產(chǎn)生的滲濾液嚴重污染環(huán)境，給垃圾填埋場造成了巨大的負擔。垃圾填埋場已無接納污水處理污泥的能力，必須設(shè)法處理和處置，使之無害化、減量化、穩(wěn)定化，并最終能夠資源化。因此亟待為污泥另外尋找出路。

表1 污泥中的營養(yǎng)成分與農(nóng)家肥比較

污泥既是污染物又是一種資源，干污泥的有機質(zhì)含量高達到70%以上。污泥的處理、處置與資源化利用相結(jié)合才是其最好的出路。隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正逐漸減少，同時土地填埋也受到越來越嚴格的限制，因為填埋需占用大量土地、耗費可觀的填埋費用且不能根治污染。在今后數(shù)年里美國的大部分污泥填埋場將關(guān)閉，歐盟也將規(guī)定填埋必須和焚燒相結(jié)合，只有焚燒灰才可以被填埋。人們已認識到污泥處理的優(yōu)先順序是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化處理后作為資源回用已經(jīng)成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，無論采取什么工藝，必須先進行熱干化。利用污水處理污泥制造有機-無機復(fù)混肥是避免污泥產(chǎn)生二次污染實現(xiàn)其無害化、減量化的一條有效的最終的污泥處置方法。較為適合我國國情。

這里污泥有機－無機復(fù)混肥就是指利用污水處理污泥作為有機質(zhì)，磷酸一銨、氯化鉀、過磷酸鈣作為無機原料，用造粒機生產(chǎn)的粒狀有機－無機復(fù)混肥料。它的生產(chǎn)在國內(nèi)污水處理行業(yè)已有幾年歷史了。作為一種有機－無機復(fù)混肥料它除了具有一般的肥效長，緩、速結(jié)合，防止土地酸化，改良土壤等特性外，最突出特點就是保水性能好。目前我國污水處理行業(yè)生產(chǎn)有機復(fù)混肥的廠家已有十幾家了。污泥處理為解決上述問題開辟了一條新的途徑，意義重大。

表2 城市污水廠的污泥重金屬含量（mg/kg以干污泥計）

圖1 轉(zhuǎn)筒污泥干化工藝流程框圖

城市污泥處理的的可行性

我國以占世界7%的耕地養(yǎng)育著世界23%的人口，而農(nóng)業(yè)糧食的增產(chǎn)基本上靠土地施用氮肥或者氮、磷、鉀復(fù)混肥來滿足農(nóng)作物的生長。長期大量施用化學(xué)肥料，造成土壤有機質(zhì)、微量元素硫、鈣、鎂、鋅、錳、硼等的缺乏癥，使得土壤板結(jié)日益嚴重，地力下降，作物減產(chǎn)。

污水處理后排放的污泥是一種有效生物資源，它含有促進作物生長的有機氮、磷、鉀等4%～6%的營養(yǎng)物質(zhì)，并含有高達50%以上的有機質(zhì)，是良好的土壤改良劑。采用先進技術(shù)對其進行無害化處理后可作肥料，對污水處理廠來說，不但可以節(jié)約大量的污泥終端處理費用，更可以為農(nóng)田增添有機質(zhì)，增強土壤的物理特性，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，又可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。這種污泥有機生物肥投入土壤，具有高效、無污染的特點，完全符合國家“兩高一優(yōu)（即高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)）”農(nóng)業(yè)的要求，完全符合生產(chǎn)“綠色環(huán)保食品的要求”。

在污水處理過程中通過污泥的吸附、沉淀和濃縮，使得污泥中富集了污水中的各種重金屬，如表2所示。

從表2中我們可以看出，一般的城市污水處理廠污泥有害成分是比較低的，其含量遠低于農(nóng)用標準，而植物體對元素的吸收也非常有限，因此，城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥作肥料進入食物鏈后對人體沒有任何危害。

城市污泥處理的要求和推薦工藝方案

城市污泥處理的要求

污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，有機物含量較高且不易穩(wěn)定，易腐化，并含有寄蟲卵，處理不好將造成二次污染，故必須妥善處理。

（1）減少有機物，使污泥穩(wěn)定化。

（2）減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處理費用。

（3）減少污泥有害物質(zhì)。

（4）利用污泥中的可用物質(zhì)，化害為利。

（5）避免二次污染。

推薦轉(zhuǎn)鼓干化工藝方案

目前城市污泥處理的方法有轉(zhuǎn)鼓干化工藝、流化床工藝、污泥干化“珍珠工藝”、渦輪薄層干化工藝、低溫冷風干燥工藝等。綜合比較上述工藝，轉(zhuǎn)鼓干化工藝相對比較優(yōu)越。因此本文重點介紹轉(zhuǎn)鼓干化工藝。

其工藝過程為：沼氣在燃燒爐燃燒形成的高溫氣體（約400℃）進入轉(zhuǎn)筒干燥器內(nèi)通道中直接與干濕混合后的（含固率65%-70%）污泥顆粒相接觸，使污泥中的水分蒸發(fā)，污泥顆粒較小的部分易被干化完全，比重減小，隨氣體一起由外通道排出干燥器，其在干燥器中停留的時間較短，而較大的污泥顆粒不易被快速干化完全，在干燥器中停留的時間較長，直至完全干化。干化顆粒在循環(huán)氣體的推動下被排出干燥器。干化后污泥干顆粒的溫度＜70℃，含固率＞90%，顆粒直徑約0.5-4mm。經(jīng)預(yù)分離器及旋風除塵器分離，部分干污泥顆粒由預(yù)分離器經(jīng)冷卻螺旋輸送機送至中間儲罐，再由鼓風機氣送至干污泥料倉中儲存或進行后續(xù)處理；另一部分由旋風除塵器收集的細小污泥顆粒及部分由預(yù)分離器分離的干污泥根據(jù)濕污泥量輸送至干濕污泥混合器與濕污泥混合形成內(nèi)干外濕的污泥顆粒進入三通道轉(zhuǎn)鼓干燥器中進行干化處理。經(jīng)旋風除塵器排出的氣體（溫度約95℃）由循環(huán)風機吸至冷凝及水霧收集器洗滌后回到燃燒爐中循環(huán)，循環(huán)風機的抽吸使干燥器、預(yù)分離器及旋風除塵器中壓力處于負壓狀態(tài)，防止了蒸汽及污泥粉塵的外泄。部分廢氣從循環(huán)氣體中抽出，經(jīng)生物除臭器處理達到大氣排放標準后排入大氣中。

轉(zhuǎn)鼓污泥干化工藝流程見框圖1。

轉(zhuǎn)鼓干化工藝優(yōu)點：系統(tǒng)操作簡單，安全可靠，生產(chǎn)的顆粒粉塵較少。系統(tǒng)在全真空狀態(tài)下操作，無臭味外溢，自動化程度高、設(shè)備維護量少，工藝適用面廣。

城市污泥處理的風險分析

政策風險

在我國，農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料行業(yè)一直是國家重點扶持的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，城市污泥處理后制肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，該行業(yè)的發(fā)展會日益得到重視，因此，基本不存在風險，只會越來越好。

行業(yè)風險

目前，我國肥料生產(chǎn)行業(yè)80%以上的生產(chǎn)企業(yè)為化學(xué)肥料生產(chǎn)企業(yè)。作為污染環(huán)境、危害人民身心健康、破壞土壤與生態(tài)平衡與生態(tài)資源的化肥，已出現(xiàn)或即將出現(xiàn)夕陽工業(yè)的征兆，其生產(chǎn)與發(fā)展已越來越受到各種環(huán)境、生態(tài)、市場、成本等多方面的限制與制約。而生物有機復(fù)混肥則由于其成本低、高效、營養(yǎng)、改善作物品質(zhì)、環(huán)保、綠色、保土、抗旱等多方面優(yōu)勢，逐漸被用戶接受和廣泛使用。其行業(yè)產(chǎn)品優(yōu)勢顯著，只要保證質(zhì)量，擴大銷售與服務(wù)，最終將贏得市場，并取代化肥，因此，行業(yè)風險很小。

市場競爭風險

與化肥相比，生物有機復(fù)混肥屬新近開發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，對新產(chǎn)品的使用，人們會有一個認知過程。所以，進入市場慢應(yīng)該是市場風險的先兆性體現(xiàn)。同時，作物生長周期的長期性、農(nóng)民觀念的轉(zhuǎn)變，也有個漸進的過程，但這些阻礙都是會隨著產(chǎn)品的使用而予以事實證明的。因此，市場與競爭只是時間長短的問題，只要取得政府相關(guān)部門支持，采取一些先進而有效的經(jīng)營方法是可以很快克服并贏得市場的。

結(jié)語

城市污泥的處理，對改善城市的空氣質(zhì)量和環(huán)境，應(yīng)該有一個質(zhì)的變化。處理后的污泥制造復(fù)混肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，是良好的土壤改良劑，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)起到積極作用。