生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

雷艷軍+張衛(wèi)華

摘 要：生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)，是國(guó)內(nèi)外首次成功實(shí)現(xiàn)工程產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新型微生物污泥處理技術(shù)，它利用特殊的專利微生物菌群，對(duì)市政及工業(yè)污泥進(jìn)行深度脫水處理，不需添加任何絮凝劑可將含水率降至60%以下，同時(shí)對(duì)重金屬的去除效果明顯。該技術(shù)大大改善了污泥的沉降性能和脫水性能，實(shí)現(xiàn)了“減量化、無(wú)害化、資源化”目標(biāo)，給污水處理廠帶來(lái)環(huán)保及經(jīng)濟(jì)上的雙重效益，徹底解決了污泥二次污染并實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。符合國(guó)家和本市節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的相關(guān)扶持及技術(shù)推廣政策。目前該技術(shù)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，有效地化解我國(guó)污泥處理處置的難題。由于其在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)需求。

關(guān)鍵詞：市政及工業(yè)污泥;生物瀝浸;微生物;深度脫水;產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

中圖分類號(hào)： X703 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1673-1069（2016）33-153-4

0 ?引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2016年3月底，全國(guó)設(shè)市城市、縣（以下簡(jiǎn)稱城鎮(zhèn)，不含其他建制鎮(zhèn)）累計(jì)建成污水處理廠3910座，污水處理能力達(dá)1.67億m3/d[1]。按1萬(wàn)t污水處理產(chǎn)干泥1.5t估算，全部建成投產(chǎn)后全國(guó)將產(chǎn)生含水80%的市政污泥4000萬(wàn)t/a以上，但迄今絕大部分城鎮(zhèn)未能妥善處置污泥，因此造成了二次環(huán)境污染。隨著“十三五”的到來(lái)，污泥量還會(huì)增加。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)的市政污泥量將達(dá)到6000-9000萬(wàn)噸[2]。我國(guó)近年污水處理能力快速提升，污泥無(wú)害化處理能力卻成為短板，全國(guó)污泥安全有效處理率遠(yuǎn)低于30%。2015年，《水十條》明確了現(xiàn)有污泥處理處置設(shè)施應(yīng)于2017年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級(jí)及以上城市污泥無(wú)害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上[3]。

北京中科國(guó)通環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中科國(guó)通”）是生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)工程產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的首創(chuàng)者和推廣者，擁有多項(xiàng)相關(guān)核心專利技術(shù)。此生物法處理污泥的新思路，完全顛覆了以往污泥處理僅靠物理法和化學(xué)法的思路，為后續(xù)資源化處置提供了更為廣闊的思路。在國(guó)際上，該類微生物應(yīng)用于工業(yè)和市政污泥處理處置工程中，尚屬首次。該技術(shù)與國(guó)內(nèi)外同類污泥處理處置工藝相比較，具有顯著的創(chuàng)新性。本技術(shù)開(kāi)發(fā)和實(shí)施的污泥無(wú)害化和資源化的生物瀝浸深度脫水處理技術(shù)及其示范工程在國(guó)際上具有領(lǐng)先地位。

1 ?設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.1 進(jìn)泥指標(biāo)

設(shè)計(jì)進(jìn)泥指標(biāo)：由于污水處理產(chǎn)生的剩余污泥含水率較高（99.2%-99.5%），故須設(shè)置污泥濃縮設(shè)施，將污泥含水率降至97%-98%，便于后續(xù)污泥處理。

1.2 出泥指標(biāo)

為達(dá)到污泥減量化，降低污泥外運(yùn)處置費(fèi)用，同時(shí)方便后續(xù)污泥資源化利用，確定生物瀝浸污泥深度脫水處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)出泥含水率≤60%。

2 ?生物瀝浸污泥深度脫水處理工藝說(shuō)明

2.1 生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)簡(jiǎn)介

生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)采用的是不同于污水處理的以自養(yǎng)型微生物為主并配合少量特異的異養(yǎng)菌組成的特殊微生物復(fù)合菌群。該微生物最重要特點(diǎn)是幾乎不降解污泥中的有機(jī)物，能利用污泥中無(wú)機(jī)養(yǎng)分和添加的營(yíng)養(yǎng)劑生長(zhǎng)，僅有少量異養(yǎng)菌可以降解水溶性有機(jī)物，從而能保證有機(jī)質(zhì)含量基本不變，為污泥好氧發(fā)酵奠定良好基礎(chǔ)。在污泥處理過(guò)程中，該類微生物很快替代污泥中原有持水能力較強(qiáng)的以異養(yǎng)型微生物為主的活性污泥菌體膠團(tuán)，后者逐漸死亡，從而破壞了能吸持大量水分的毛細(xì)管，使更多的毛細(xì)管水釋放成間隙水或自由水，使污泥脫水性能明顯提高。另外在該類微生物的作用下，污泥pH會(huì)下降，從而使原先帶有大量負(fù)電荷的污泥顆粒的電性逐漸被中和，污泥顆粒Zeta電位趨近于0，因此，處理后污泥由于不再存在同性電荷互相排斥作用而能自我聚沉，促進(jìn)了污泥的沉降性[4-5]。

污泥經(jīng)菌群改性處理后排入菌質(zhì)池，用泵輸送到綜合脫水機(jī)房的板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，干化后泥餅含水率低于60%，呈固態(tài)餅狀，且污泥性質(zhì)基本沒(méi)有改變，N、P等營(yíng)養(yǎng)元素提高，有機(jī)質(zhì)含量幾乎沒(méi)有衰減，這有利于焚燒處置或園林綠化制肥處理從而實(shí)現(xiàn)資源化利用的目的[6]。

實(shí)際市政污泥處理工程應(yīng)用中壓濾后減量化的泥餅將進(jìn)行資源化處置。污泥壓濾脫水產(chǎn)生的壓濾水COD≤300mg/L，SS≤150mg/L，TP≤5mg/L，可以直接排入水廠污水處理系統(tǒng)再處理。整個(gè)污泥處理過(guò)程不產(chǎn)生新的污染，不改變污水廠的污水處理工藝流程，對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)行沒(méi)有任何負(fù)面影響。

2.1.1 ?技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

①無(wú)須脫水藥劑：脫水過(guò)程無(wú)須外加PAM等絮凝劑，也無(wú)須添加石灰等干燥劑，幾乎不增加污泥絕干量;

②實(shí)現(xiàn)深度脫水：容易機(jī)械脫水至含水率60%以下，成為半干化污泥;

③可去除重金屬：在一定條件下，重金屬去除率或回收率達(dá)80%以上;

④衛(wèi)生無(wú)害化：消除污泥惡臭、病原菌滅活率95%以上;

⑤外觀改善：外觀呈無(wú)臭的土黃色餅狀;

⑥有機(jī)質(zhì)熱值高：處理后污泥干基熱值和有機(jī)質(zhì)含量不受影響;

⑦環(huán)境安全：處理過(guò)程常溫常壓、無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)，操作安全，無(wú)“鄰避效應(yīng)”。

⑧經(jīng)濟(jì)高效：運(yùn)行費(fèi)用低，直接處理成本僅為100-120元/噸污泥（折合含水率80%）[7-8]，可節(jié)省常規(guī)脫水需添加PAM等絮凝劑成本;

⑨多途徑資源化：干化污泥后續(xù)處置可好氧發(fā)酵、焚燒、作土壤改良劑、建材等。其中，好氧發(fā)酵所需要調(diào)整材僅為常規(guī)脫水污泥好氧發(fā)酵的1/5-1/10。而且占地大幅度減少，惡臭消減[9]。

2.1.2 ?缺點(diǎn)

①與傳統(tǒng)污泥處理工藝及化學(xué)干化等工藝相比，生物瀝浸反應(yīng)池池體偏大;

②該技術(shù)屬于微生物改性處理技術(shù)，微生物反應(yīng)繁殖周期需24-48h，故反應(yīng)時(shí)間比其他工藝較長(zhǎng)。

圖3-1 ?污泥生物瀝浸池

圖3-2 ?生物瀝浸深度脫水干化污泥餅

2.2 工藝流程圖（圖3-3）

工藝流程簡(jiǎn)要說(shuō)明：生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)從污水處理廠的濃縮池或其他水廠外運(yùn)污泥經(jīng)稀釋池稀釋后接入，將濃縮污泥或稀釋污泥直接通過(guò)污泥提升泵進(jìn)入生物瀝浸反應(yīng)池，利用專利微生物菌群釋放污泥中束縛水，使污泥的沉降性能和脫水性能大幅度提高，改性后的污泥經(jīng)均質(zhì)池可直接進(jìn)入生物瀝浸專用板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，不需要再添加任何絮凝劑，壓濾出的污泥餅含水率60%以下。

對(duì)于重金屬超標(biāo)的污泥，通過(guò)強(qiáng)化專利微生物菌群的作用，可溶出污泥中含有的重金屬，使重金屬以離子態(tài)

進(jìn)入上清液中，然后通過(guò)安全經(jīng)濟(jì)有效的化學(xué)方法將重金屬?gòu)纳锨逡褐蟹蛛x出來(lái)，從而達(dá)到去除和回收重金屬的目的[10-11]。

生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)是一種非常獨(dú)特的源頭減量化和無(wú)害化的處理技術(shù)，該技術(shù)同各個(gè)項(xiàng)目最佳結(jié)合為直接建設(shè)在污水處理廠內(nèi)部，改變?cè)形鬯幚韽S工藝后端的污泥處理工藝，直接接收污水處理廠濃縮污泥進(jìn)行改性處理，改性好的污泥用生物瀝浸專用板框壓濾機(jī)直接壓濾到含水率60%以下，可以實(shí)現(xiàn)污泥減量50%以上，并實(shí)現(xiàn)惡臭消除和病原菌滅活，同時(shí)，可以把污水處理廠原有污泥脫水系統(tǒng)的相關(guān)費(fèi)用全部節(jié)省下來(lái)，操作和管理簡(jiǎn)單，可納入污水處理廠的管理體系，干化后的泥餅既可以園林綠化，又可以進(jìn)行焚燒等資源化處置。同其他污泥處理工藝技術(shù)相比，在都達(dá)到環(huán)保排放要求的前提下，總處理成本具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，是最優(yōu)的工藝路線。為此，在新上污水處理項(xiàng)目或改擴(kuò)建污水處理廠時(shí)，本技術(shù)將是一步實(shí)現(xiàn)污泥減量化和無(wú)害化處理的最佳優(yōu)選技術(shù)。

2.3 工藝特點(diǎn)

生物瀝浸污泥深度脫水處理工藝包括了“生物預(yù)處理、壓濾脫水”兩大單元。主要特點(diǎn)和參數(shù)如下：

①專利微生物復(fù)合菌群針對(duì)不同污泥設(shè)計(jì)復(fù)配。

②污泥生物處理在操作中不產(chǎn)生有毒氣體，也不逸出臭味，反應(yīng)完全在常溫常壓下進(jìn)行，無(wú)“鄰避效應(yīng)”。

③生物瀝浸反應(yīng)池是整個(gè)工藝的核心部分，污泥停留時(shí)間控制在2d左右。

④經(jīng)過(guò)生物瀝浸改性后的污泥，沉降性能和脫水性能好，不需要投加任何絮凝劑（PAM）或石灰等無(wú)機(jī)藥劑即可實(shí)現(xiàn)深度機(jī)械脫水，而且固體回收率高。

⑤可一步脫水到含水率≤60%，節(jié)省原有離心脫水環(huán)節(jié)的電耗及絮凝劑費(fèi)用。

⑥深度脫水污泥的有機(jī)質(zhì)和熱值基本保持不衰減，有利于污泥的后續(xù)處置及資源化利用。

3 ?產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

3.1 生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)來(lái)源及成熟度

生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院周立祥教授研發(fā)，中科國(guó)通對(duì)該技術(shù)擁有獨(dú)占許可授權(quán)，并將該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐應(yīng)用及技術(shù)推廣。2010年8月生物瀝浸污泥深度脫水處理和資源化科技示范工程在無(wú)錫太湖新城污水處理廠正式投產(chǎn)運(yùn)行，日處理5萬(wàn)t污水所產(chǎn)生的污泥，成為國(guó)際上第一個(gè)采用生物瀝浸污泥深度脫水處理和資源化的工程案例[12-13]。2012年5月，中科國(guó)通無(wú)錫蘆村污水處理廠污泥處理處置項(xiàng)目獲得國(guó)家火炬計(jì)劃產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目立項(xiàng)，項(xiàng)目名稱：污泥生物瀝浸法處理新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范（項(xiàng)目編號(hào)：2012GH061903）。目前，該技術(shù)已在多個(gè)大型工程中得到良好應(yīng)用。截至2016年8月底，完成建設(shè)項(xiàng)目十余個(gè)，在建項(xiàng)目2個(gè)。其中，市政污泥總處理規(guī)模達(dá)3000噸/日，年處理規(guī)模近100萬(wàn)噸。

該技術(shù)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)靈活，根據(jù)不同的污泥處理規(guī)模和污泥性質(zhì)可以提供不同的處理技術(shù)參數(shù)。處理效果好，具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)經(jīng)濟(jì)性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性，極具市場(chǎng)推廣前景，同時(shí)是一種污泥處理上新的理念，是目前經(jīng)濟(jì)可行、最徹底的解決方式。對(duì)于一般城市污水處理廠重金屬不會(huì)超標(biāo)，通過(guò)該技術(shù)處理后的干化污泥還可用于堆肥、城市綠化、綠植培植與栽種的底肥使用等，充分做到污泥再利用及無(wú)害化處理的目標(biāo)。該技術(shù)具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)認(rèn)可度已越來(lái)越高。

3.2 典型案例

目前，生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)先后以不同方式在無(wú)錫太湖新城污水處理廠、無(wú)錫蘆村污水處理廠、寧波南區(qū)污水處理廠、寧波北區(qū)污水處理廠、寧波三菱化學(xué)有限公司、西安第六污水處理廠、哈爾濱龍江環(huán)保污水處理廠、長(zhǎng)春串湖污水處理廠、桐鄉(xiāng)城市污水處理廠、汕頭蓮下污水處理廠、鄭州馬頭崗污水處理廠等多個(gè)大型工程中得到成功應(yīng)用。采用的工藝主要為生物瀝浸深度脫水+焚燒（寧波三菱化學(xué)有限公司、寧波北區(qū)污水處理廠、桐鄉(xiāng)城市污水處理廠、汕頭蓮下污水處理廠）、生物瀝浸深度脫水+衛(wèi)生填埋（西安第六污水處理廠）和生物瀝浸深度脫水+好氧發(fā)酵（無(wú)錫太湖新城污水處理廠、無(wú)錫蘆村污水處理廠、寧波南區(qū)污水處理廠、哈爾濱龍江環(huán)保污水處理廠、長(zhǎng)春串湖污水處理廠、鄭州馬頭崗污水處理廠）[12]。

針對(duì)不同污泥處理項(xiàng)目，可開(kāi)發(fā)相適應(yīng)的解決方案并以PPP/BOT、EPC、委托運(yùn)營(yíng)、核心技術(shù)設(shè)備等服務(wù)模式進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，以高效率、低成本、安全、環(huán)保的方式實(shí)現(xiàn)污泥“減量化、無(wú)害化、資源化”的目標(biāo)。

①無(wú)錫蘆村污水處理廠污泥處理處置項(xiàng)目（BOT類）

該項(xiàng)目污水處理規(guī)模為10萬(wàn)m3/日，市政污泥先經(jīng)過(guò)生物瀝浸深度脫水技術(shù)進(jìn)行減量化和無(wú)害化處理，干化到60%含水率以下的泥餅再進(jìn)行好氧發(fā)酵穩(wěn)定化處理，得到的營(yíng)養(yǎng)土進(jìn)行園林綠化以實(shí)現(xiàn)資源化利用[9]。

②寧波三菱化學(xué)PTA化工污泥處理項(xiàng)目（核心技術(shù)設(shè)備提供類）

寧波三菱化學(xué)有限公司為世界500強(qiáng)企業(yè)，年產(chǎn)PTA60萬(wàn)噸，日產(chǎn)生88%含水率PTA有機(jī)污泥約30噸，采用生物瀝浸深度脫水處理技術(shù)以EPC+托管運(yùn)行方式進(jìn)行項(xiàng)目合作，干化后的泥餅進(jìn)行焚燒處置。

③哈爾濱市龍江環(huán)保污水處理廠污泥處理處置項(xiàng)目（核心技術(shù)設(shè)備提供類）

該項(xiàng)目位于哈爾濱龍江環(huán)保文昌和太平污水處理廠（兩廠緊鄰，共計(jì)污水處理量為65萬(wàn)噸/日）內(nèi)，處理該兩廠所產(chǎn)生污泥以及哈爾濱市其他污水處理廠每日用車(chē)輛運(yùn)送過(guò)來(lái)的近350噸/日含水率80%污泥，總處理規(guī)模約1000噸/日，為國(guó)內(nèi)最大的污泥處理處置項(xiàng)目之一。

項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行效果：達(dá)到設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)，以生物處理的方式對(duì)污泥進(jìn)行了改性，以低碳環(huán)保方式實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化、無(wú)害化，大大提高了后續(xù)焚燒處置的效率及好氧發(fā)酵資源化處置利用率，大幅降低了處理處置成本，節(jié)約了項(xiàng)目用地。

3.3 污泥外運(yùn)處置費(fèi)用

各項(xiàng)目采用該生物瀝浸法改性處理后干化泥餅有機(jī)質(zhì)得到完好保留，重金屬含量大幅降低，可以作為下游有機(jī)肥廠的優(yōu)質(zhì)原料，具有良好資源化價(jià)值。參照無(wú)錫、寧波、哈爾濱等地項(xiàng)目，經(jīng)生物瀝浸深度脫水處理后的污泥可以以很低成本進(jìn)行好氧發(fā)酵等資源化利用處置，故項(xiàng)目的實(shí)施可節(jié)省大量外運(yùn)及處置費(fèi)用。如項(xiàng)目所在地不具備好氧發(fā)酵資源化利用條件，經(jīng)生物瀝浸深度脫水處理后的污泥由于熱值高，可不經(jīng)熱干化便可以較低價(jià)格進(jìn)入電廠或水泥廠進(jìn)行協(xié)同焚燒處置，也可大幅降低污泥干化成本和處置成本。

3.4 額外收益

傳統(tǒng)污泥脫水處理方式（帶式或離心式脫水）噸泥處理費(fèi)約50-70元，包括將污泥脫水到80%含水率的絮凝劑費(fèi)用、電費(fèi)、人工費(fèi)、維修費(fèi)等。而采用生物瀝浸深度脫水處理工藝后可將此部分費(fèi)用省去，因采用該工藝直接處理成本僅為100-120元/噸污泥（折合含水率80%）左右，也就是說(shuō)噸泥處理費(fèi)僅增加50-70元即可將污泥減量50%以上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥惡臭消除、病原菌滅活等無(wú)害化指標(biāo)，且對(duì)后續(xù)穩(wěn)定化和資源化創(chuàng)造了良好的條件，故經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益非常可觀。

4 ?結(jié)論

第一，通過(guò)以生物瀝浸+板框壓濾脫水作為主工藝流程的污泥深度脫水處理系統(tǒng)在中科國(guó)通五年來(lái)的穩(wěn)定運(yùn)行，證明了該污泥深度脫水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝創(chuàng)新：

①可在常溫常壓下進(jìn)行，運(yùn)行安全，無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn);

②經(jīng)過(guò)生物瀝浸改性處理后的污泥不需添加化學(xué)藥劑即可一步機(jī)械脫水到含水率60%以下，且壓濾水COD，氨氮含量很低，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可直接進(jìn)污水處理廠管網(wǎng);

③泥餅干基有機(jī)質(zhì)和熱值等有益成分不損失，解決了污泥資源化利用的瓶頸問(wèn)題;

④當(dāng)污泥中重金屬超標(biāo)時(shí)，還可同步去除或回收污泥中重金屬，同步實(shí)現(xiàn)污泥減量化和無(wú)害化的雙重目標(biāo);

⑤生物瀝浸污泥餅容易堆肥，較好解決了常規(guī)污泥堆肥需要大量輔料、占地、有惡臭、操作不便以及產(chǎn)品養(yǎng)分含量低的弊端;

⑥該系統(tǒng)操作較為簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)中管理和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益、社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

第二，由于各項(xiàng)目工況不同，實(shí)施的具體要求不同，還需根據(jù)現(xiàn)有建成項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生物瀝浸污泥深度脫水處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，不斷完善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.關(guān)于2016年第一季度全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行情況的通報(bào)[J].2016，6.

[2] 諸海濱.污泥市場(chǎng)“唱響”千億財(cái)富[EB/OL].http：//www.h2o-china.com/news/239710.html，2016-04-26/2016-09-13.

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