城市污水处理厂污泥的无害化、资源化处置.doc

城市污水处理厂污泥的无害化、资源化处置 朱泽华 （江苏省环境监测中心，南京210036） 摘要：针对城市污水厂的污泥出路问题，结合当前的污泥处置技术及发展趋势，在进行了污水处理厂污泥特性及经济分析的基础上，提出了今后的污泥处置发展方向为：以农用为主，在条件适合的情况下可适当进行污泥的填埋与焚烧处置。 关键词：污水厂污泥；处置途径；发展趋势 ：X703：A：（15）02273 ：141106 作者简介：朱泽华（58），男，江苏南京人，高级工程师，从事环境监测工作。 城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物。其中含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大的增长。如何合理地处置污水厂污泥，已成为城市污水厂和相关部门提高管理水平的重要方面。 1城市污泥处置现状 目前，污泥经适当浓缩后运至市郊或农村作农肥，是城市污水处理厂一般采用的污泥处置方法。但是，将污泥用作农肥的处置方法也存在运行经费与设备等问题。污水厂采用流化床焚烧工艺焚烧污泥，目前尚处于试运行阶段。 污泥仅经浓缩处理后体积仍然较大，运输不方便。此外，由于城市污水中重金属含量较多，致使污水厂的污泥重金属含量较高，污泥未进行稳定和灭虫卵等必要的无害化处理直接施用于农田后，污泥中的大量病原菌和寄生虫卵等有害物质会转移到农田和作物上。 近年来，由于农民更加习惯于施用化学肥料，以及受现行施肥方法的限制，导致污泥作为农肥的出路不畅；并且一到多雨季节，由于农田对含水率较高的污泥的需求量锐减，也造成污泥外运困难。因此，污水厂只能减少正常的污泥排放量或将部分污泥再回流到处理系统，从而影响了污水厂的正常运行；或者部分污泥溢流入水体，造成对水体的二次污染。由于近年来河流综合整治工程的展开，许多污泥码头将被废除，目前采用污泥船外运的方法也将面临极大的困难。 2国内外污泥处置方法 国内外污泥处理与处置的方法很多，但一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(主要为农用)、填埋及焚烧等不同的处理、处置方法，或用其中某几个方法组合处置。不同的处置方法有不同的前处理要求，并且实际上一些前处理要求是这种处置方法的组成部分。污泥的最终出路不外是部分或全部资源化利用或以某种形式回到环境中去。目前世界一些国家广泛采用的污泥处置方法有以下几种。 2.1污泥的土地利用 污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的多种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。在美国约有40%左右的污泥采用土地利用的方式进行处置。尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但也存在病原菌扩散和重金属污染的危险。为此一些国家先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制。 2.2污泥的填埋 污泥填埋必须经过科学选址和必要的场地防护处理，是具有严格管理制度的科学的工程操作方法（必须通过环境影响评价）。此法优点是投资较少、容量大、见效快。缺点是污泥填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基需作防渗处理以免污染地下水等，故近年来污泥填埋处置所占比例越来越小。 2.3污泥的热处置 污泥热处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到减量化。近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥焚烧要求，并能满足环境保护要求，是很有前景的污泥处置经济有效方法，因此也被越来越多的国家采用。其他的污泥热处理方法如污泥的热解及湿式氧化等，近年也取得了较大的进展，但目前仍处在研究阶段。 2.4其他处置方法 国外对污泥制动物饲料、包埋处理以及焚烧灰制砖等处置方法均有一定的研究，也有成功的报道。但要将这些方法作为一种主要的污泥处置方式被采用尚需进一步研究。 3城市污泥处置途径的选择 3.1污泥特性 城市污水处理厂污泥的性质（干基）见表1，污泥中重金属含量见表2。 由表1、表2可以看出，我国城市污水处理厂污泥的有机物含量较高，达60%70%，略低于国外发达国家的城市污泥（有机组分含量70%80%）；污水厂污泥的氮、磷、钾以及有机质含量也比较高。从长远看，随着污水厂脱氮除磷工艺的运用，污泥中氮、磷含量将会有所增长；污泥含有较高的热值，如果控制一定的含水率，具有用作能源的可能性。此外，污泥中重金属含量较高，部分含量接近或者超过我国农用污泥中污染物控制标准（GB4284-88）标准，故农用和焚烧或采取其它处置方法应根据当地的条件和具体情况进行选择。 3.2污泥处置途径的选择 选择有效的污泥处置方法的原则是应兼顾到环境生态效益与处置成本、经济效益之间的均衡。一种有效的、适合的污泥处置方法应该是在环境上卫生、社会上被接受及经济上有效的方法。 对于卫生填埋处置工艺，污泥经过消化处理，可以使之稳定化和无害化，减小污泥填埋对环境造成危害的风险。并且污泥经消化处理后也达到了部分减量化，可以大大减少其运输、脱水及填埋费用，甚至总运行费用也低于无消化处理的直接填埋工艺；对于焚烧处置工艺，为了避免消化后污泥热值减少，因此可以不作消化处理。 计算投资及运行费用的依据为：混合污泥量10000m3/d，含水率为99%，加絮凝剂经离心浓缩机浓缩（加絮凝剂量约为1kg/tDS，絮凝剂价格约为55000元/t），投加后含水率降为95%。污泥经过厌氧消化后固体去除率假定为1/3，由于含水率低于80%的污泥适合于填埋，但含水率高于68%的污泥在填埋时须掺入填充料，则填埋工艺需要考虑两种脱水方案，即：污泥经离心脱水后含水率降至80%，此时絮凝剂投加量约为2.5kg/tDS，或者污泥经高干度离心脱水后的含水率约为65%，此时絮凝剂投加量约为5kg/tDS。 采用焚烧工艺时，污泥经离心脱水后含水率降为80%，加絮凝剂量约为2.5kg/tDS,污泥经焚烧后残余灰分量约为污泥干重的1/3；焚烧烟气处理消耗NaOH量约为37kg/tDS（NaOH价格约为3450元/t）。污泥运输费用约为0.75元/（tkm），以运输距离为40km计，运输费用为30元/t。填埋费用参照城市垃圾填埋运行费用（约15元/t）。各处理流程的耗电量约为：浓缩25kWh/tDS，脱水75kWh/tDS，消化150kWh/tDS，焚烧200kWh/tDS，电费约为0.7元/（kWh）。 根据计算，污泥干固体处理总成本约为800元/t，以1104t污水产生2.0tDS计，1t污水的污泥处理成本约为0.16元，与国内大型污水处理厂污水处理部分成本0.30.45元/t相比，约占成本的35%50%，与发达国家的测算大致相当。 4结论与建议 污泥经浓缩后体积仍然较大，为便于运输及后续处理与处置，建议污泥脱水处理。 在今后较长的一段时期内，城市污水厂污泥的出路建议以农用为主。但对于拟建的大型污水处理厂因污水量大，产泥量大，若考虑农用则在运输、施用计划以及所需土地面积等方面有一定困难，并且也受天气等因素的影响。因此在填埋土地有限的情况下应考虑采用高干度脱水方案；填埋土地难以寻找时可适当考虑用焚烧法处置污泥，污泥焚烧灰可考虑用作填埋掺混料或用作制砖及其他建材。 积极探索污泥处理与处置的新方法，如采用转窑焚烧污泥，对于其能否大规模用于处置城市污泥可视进一步研究的效果而定。 未来的污泥处理策略是使污泥的产