小型污水處理廠污泥處置工藝的分析和應(yīng)用探討

孫 偉，徐忠強(qiáng)

（1.上海東振環(huán)保工程技術(shù)有限公司，上海 201203；2.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，武漢 430010）

目前，我國(guó)大量污水廠污泥處理不到位。如果污泥處理后含水率過(guò)高，會(huì)給污泥的運(yùn)輸、存儲(chǔ)及處置帶來(lái)麻煩，這類污泥一旦與地面接觸，會(huì)造成二次污染[1]。所以，有必要對(duì)污水處理廠污泥處置工藝進(jìn)行研究，為污泥處理的無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化貢獻(xiàn)力量。

1 污泥處理處置現(xiàn)狀與問(wèn)題

污泥處理處置是指通過(guò)一些自然或人工手段將污泥進(jìn)行循環(huán)利用，或者進(jìn)行無(wú)害化處理后將污泥復(fù)歸自然，對(duì)污泥進(jìn)行處置的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化和減量化，在防止污泥對(duì)環(huán)境造成二次污染的同時(shí)，充分回收利用污泥中的有機(jī)物等[2-3]。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)污泥處理處置起步晚、發(fā)展較慢，一些污水處理廠“重水輕泥”，即注重對(duì)污水的處理，而忽視對(duì)污泥的處理處置。例如，某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠建立時(shí)缺乏對(duì)污泥產(chǎn)量的預(yù)測(cè)，或者是對(duì)污泥處理不夠重視，造成污水廠后期運(yùn)行中僅僅能夠達(dá)到污泥的初步減容，遠(yuǎn)未達(dá)到污泥處理無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化的目標(biāo)。

此外，污泥處理處置技術(shù)的不成熟、資金缺乏、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行不到位等因素都會(huì)導(dǎo)致污水處理廠在進(jìn)行污泥處理處置時(shí)缺乏積極性。大量污泥堆積，嚴(yán)重影響污水處理廠的正常運(yùn)行，最終導(dǎo)致污水處理與污泥處置之間形成惡性循環(huán)，會(huì)造成污水處理廠因污泥處置不達(dá)標(biāo)而關(guān)閉，同時(shí)大量堆積的污泥進(jìn)入土體、水源后又會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，威脅人體健康。

2 污泥的產(chǎn)生源及性質(zhì)

表1為我國(guó)污水處理廠規(guī)模的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1可以看出，在縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，中小型規(guī)模的污水處理廠占大多數(shù)。

表1 污水處理廠規(guī)模統(tǒng)計(jì)

研究發(fā)現(xiàn)，污泥中有機(jī)質(zhì)含量在12.68%～78.00%，均值為41.15%；氮含量最大7.77%，均值3.02%；磷含量最大5.21%，均值1.57%；鉀含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于豬廄肥中相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。我國(guó)城市污泥除含有各種營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有重金屬污染物。我國(guó)城市污泥的重金屬含量較高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg 超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，分別超標(biāo)10.0%、8.6%、8.0%、1.2%、9.1%和9.8%。

3 污水處理廠污泥處置工藝

3.1 污泥處置原則

我國(guó)對(duì)污泥進(jìn)行處理處置的原則和其他國(guó)家相一致，即污泥處理的減量化、無(wú)害化、資源化。其中，減量化主要是指在進(jìn)行污泥處理時(shí)應(yīng)降低污泥的體積；無(wú)害化則是指顯著降低污泥中的各類有毒有害物質(zhì)的含量和活性；資源化是指充分利用已無(wú)害化處理的污泥。

3.2 污泥處理方式

污泥處理處置方式應(yīng)基于污水處理廠的運(yùn)行情況、工作條件以及產(chǎn)生污泥的特性進(jìn)行確定。通常來(lái)說(shuō)，污泥處理主要包括污泥土地利用、污泥填埋、建材利用以及污泥焚燒四種方式[4]。

3.2.1 污泥土地利用

污泥土地利用是污泥處置工藝中最為經(jīng)濟(jì)的方式，該種處理方式可同時(shí)達(dá)到污泥處理的減量化、資源化，所以該種處理方式也是人們最為推崇和首選的污泥處置方式。根據(jù)目前我國(guó)污泥分類規(guī)范中的劃分，污泥土地利用主要分為園林綠化、農(nóng)用以及土地改良三種形式。但是，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中仍會(huì)出現(xiàn)臭氣，造成空氣污染，同時(shí)污泥中的重金屬元素會(huì)污染土壤。不同的污泥利用方式具有鮮明的優(yōu)缺點(diǎn)，例如，好氧發(fā)酵雖然可以有效利用污泥中的有機(jī)物，但需要較大面積的土地，并且在污泥處理中一旦操作不當(dāng)極易產(chǎn)生臭氣，污染大氣環(huán)境。

3.2.2 污泥填埋

現(xiàn)今，我國(guó)許多污水處理廠都是在對(duì)污泥脫水處理后進(jìn)行填埋，但脫水處理后的污泥可能會(huì)因?yàn)槊撍贿_(dá)標(biāo)而含水率依然較高，使得污泥的黏性較大，進(jìn)而增加污泥的壓實(shí)難度。此外，污泥中存在大量的重金屬元素和有毒物質(zhì)，這些有害物質(zhì)進(jìn)入填埋場(chǎng)滲濾液，無(wú)疑會(huì)增加滲濾液處理的困難，尤其是當(dāng)防滲措施不到位時(shí)，這些有毒滲濾液進(jìn)入土體后會(huì)再次污染土體和水源?？傮w而言，污泥填埋并未真正實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化與資源化，并未做到零污染，只是轉(zhuǎn)移了污泥的污染區(qū)域，延緩了污染產(chǎn)生的時(shí)間。

3.2.3 建材利用

污水廠產(chǎn)生的污泥除了包含有機(jī)物之外，還含有25%～35%的無(wú)機(jī)物，這些無(wú)機(jī)物主要為硅、鐵、鋁、鈣等，這些無(wú)機(jī)物的組成和常用的建筑材料成分基本相同，故有學(xué)者提出可將污泥進(jìn)行有效處理后作為建筑材料，以此實(shí)現(xiàn)污泥處理的資源化與減量化。將污泥作為建材利用是一種新型、可持續(xù)的處理手段，如污泥燒制陶粒、污泥制磚和制作水泥熟料等，該技術(shù)手段現(xiàn)今在世界范圍內(nèi)逐步發(fā)展。污泥作為建材利用可以實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化，其明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的污泥處理手段，但目前該技術(shù)仍處于發(fā)展階段，使用并不普遍，其處理成本較高且需要和地區(qū)的建材企業(yè)結(jié)合。

3.2.4 污泥焚燒

污泥焚燒是傳統(tǒng)污泥處理中使用最為廣泛的技術(shù)手段，它可以有效地減少污泥體積（90%～95%）、減少污泥質(zhì)量（75%～85%）。另外，高溫焚燒還能夠?qū)⑽勰嘀械挠泻Σ【鷱氐讱⑺?，防止污泥?duì)環(huán)境造成二次污染。污泥焚燒手段最顯著的優(yōu)點(diǎn)在于可以以最快的速度最大程度地減少污泥容量，不受時(shí)間、地域、技術(shù)、資金、設(shè)備的限制，一種設(shè)計(jì)良好的污泥焚燒裝置不僅能夠消除污泥，還可以借助焚燒污泥產(chǎn)生電力資源。但就目前而言，污泥焚燒工藝技術(shù)裝置復(fù)雜，一次投資大，由于需要的設(shè)備數(shù)量較多，操作要求較高。此外，污泥焚燒后產(chǎn)生的飛灰等物質(zhì)仍需要進(jìn)行處理，具有一定的不可控性。

4 小型污水處理廠污泥處理技術(shù)路線

4.1 污泥處理工藝選擇

我國(guó)現(xiàn)有的小型污水處理廠多位于城鎮(zhèn)內(nèi)，這些小型污水處理廠大多數(shù)都存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及污泥處理處置裝置配套不完善的問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的最小規(guī)模，小型污水處理廠的污泥處理量在7 ～25 t/d，其中污泥的含水率為80%。因?yàn)樾⌒臀鬯幚韽S受到建筑面積、資金以及技術(shù)的限制，故不宜使用較為復(fù)雜的污泥處理裝置，而污泥衛(wèi)生填埋技術(shù)的一次性投資和運(yùn)行成本較少，且建筑面積適宜，故可作為小型污水處理廠污泥處置的主要工藝。根據(jù)國(guó)家關(guān)于城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)的規(guī)定：進(jìn)行污泥填埋處理時(shí)，污泥的含水率不得大于60%，若采用覆蓋土，污泥的含水率不得大于45%，故可通過(guò)深度脫水的方式將污泥的含水率降低后再進(jìn)行污泥的填埋處理。

4.2 污泥處理工藝技術(shù)方案

在對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水處理后將污泥運(yùn)輸至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋，該過(guò)程需要重點(diǎn)考慮的技術(shù)指標(biāo)為泥餅的含水率、pH 值以及剪切強(qiáng)度，污水廠可根據(jù)自身產(chǎn)生污泥的特點(diǎn)，使用不同形式的污泥深度脫水工藝。對(duì)于新建的污水處理廠，則可使用板框壓濾機(jī)直接將污泥含水率降至低于60%，如圖1所示；對(duì)于已建污水處理廠，可采用污泥石灰穩(wěn)定化處理工藝，即采用石灰和污泥混合實(shí)現(xiàn)殺菌與穩(wěn)定化，同時(shí)將含水率降至低于60%。

圖1 板框壓濾的工藝流程

4.3 工藝特點(diǎn)

該項(xiàng)工藝的使用能夠?qū)⒑视?9%直接降至低于60%，滿足污泥處理穩(wěn)定化、減量化的處理原則，該深度脫水工藝能夠降低脫水設(shè)備的運(yùn)行成本。該深度脫水工藝更加簡(jiǎn)潔高效，整個(gè)深度脫水均借助自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)，有效地降低了人力操作強(qiáng)度。

5 結(jié)論

我國(guó)污泥處理處置起步晚，技術(shù)發(fā)展慢。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的逐步推進(jìn)，小型污水處理廠污泥處理必將成為新興產(chǎn)業(yè)。為確保我國(guó)污泥處理產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，在借鑒其他國(guó)家經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，企業(yè)要增加污泥處理技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)資金。同時(shí)，政府要發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化資源配置，鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展污泥處理處置產(chǎn)業(yè)，只有這樣才能有效地控制污泥污染。