剩余污泥处理之卫生填埋.doc

卫生填埋处理城市污泥的技术研究摘要 随着我国城市污水处理率的逐年提高，污水厂污泥的产量急剧增加，污泥的处理处置问题日益严重。常用的土地利用、填埋、焚烧和制造建筑材料等处置方法各有利弊，根据我国目前的经济现状和未来的发展趋势，在今后相当长的时间里，填埋仍将是我国污泥处置的主要方式。关键词：污泥；城市污泥；卫生填埋目前国外对于污泥的最终处置采用得较多的是焚烧、制建材、农田利用、卫生填埋等。采取何种方式处置污泥，因国家和地区科技水平、经济状况和自然环境的不同而异。我国与发达国家在技术水平及经济发展水平上尚有一定的差距，污水厂污泥的性质也与国外不尽相同，因而寻求各种适合我国具体情况的污泥处理处置方法是未来我国污泥处理处置研究的发展方向。考虑到污泥的特性，而且限于我国的经济实力，目前还不可能投入大量的资金用于污泥焚烧，因此污泥填埋是一种折中的选择，它投资少、容量大、见效快，通过将污泥与周围环境的隔绝，可以最大限度地避免污泥对公众健康和环境安全造成威胁，解决了污泥的出路问题。另外，污泥降解速度较快，若干年后可进行开采和利用，腾出的空间重新填埋新鲜污泥。因此，填埋场是污泥处理的反应器和中转站，而不是最终归宿。可以预测，在未来一个时期内填埋将是我国主要的污泥处置方式之一。1城市污泥分类及性质1.1城市污泥分类城市污泥主要是指在废水处理过程中产生的固态、半固态废物，其成分极其复杂，通常是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的非均质体。其基本成分及含量主要取决于污水来源及处理工艺。城市污泥按照不同的分类标准可以分为以下几类：(1)按照污水的来源特征，可以分为生活污水厂污泥、工业废水污泥。(2)按照处理方法和分离过程分，污泥可分为沉淀污泥（包括物理沉淀污泥，混凝沉淀污泥，化学沉淀污泥）及生物处理污泥（指在城市污水处理厂二级处理过程中产生的污泥，包括活性污泥法产生的剩余污泥和生物滤池及生物膜法产生的腐殖质污泥）。(3)按照污泥的成分和某些性质，可以分为有机质污泥和无机质污泥；亲水污泥和疏水污泥。(4)按照污泥处理的不同阶段，可以分为生污泥、消化污泥、浓缩污泥、脱水污泥和干化污泥。1.2城市污泥的性质城市污水厂污泥的特点主要是含水率高、体积大，颗粒细小，流变性强，易降解、产生恶臭，肥分高，毒性和环境危害性大。（1）城市污泥的含水量和含水率城市污泥的含水率取决于污泥中固体的种类及其颗粒的大小，一般说来，固体颗粒越小，其所含有机物越多，污泥的含水率就越高。污泥的含水率对填埋操作有很大的影响，含水率高的污泥其流变性大，渗透性低，填埋操作难度大。（2）城市污泥的流变特性城市污泥含水率高，所含固体物质多为微生物，所以实际上是一种生物流体（悬浮液）。流变特性是物质（特别是流体）的一种重要物理性质，是指物体在外力作用下发生的应变与其应力之间的定量关系。污泥的流变性较强，该特性对污泥的填埋操作和安全性有很大的影响，因此需对污泥进行改性处理，降低其流变性，增加其稳定性。（3）城市污泥的挥发性固体和灰分污泥的挥发性物质（VSS）是指干污泥经灼烧后失去的重量百分比，又称作灼烧减重，近似地表示有机物的含量，一般污泥的挥发性物质含量均较高，容易降解，污泥的这一特性使其适宜采用填埋的方式进行处置。（4）城市污泥的肥分污泥中含有很多植物的营养素，有机物及腐殖质等。污泥中富含的氮、磷、钾是农作物必需的肥料成分，有机腐殖质是良好的土壤改良剂。（5）城市污泥的毒性和环境危害性城市污泥的毒性和危害性主要因其含有毒性有机物、致病微生物和重金属3类物质。有毒有机物主要是难分解的有机氯杀虫剂；污泥中的病原体主要来源于粪便，其中危害较大的是肠道病原菌和寄生虫类；污泥中重金属的种类及含量因城市的工业结构和布局、城市性质的不同而略有差异，当城市污水以生活污水为主时，重金属物质的含量一般都较低，当城市污水中含有较多的工业污水时，重金属物质明显偏高，难以达到农业回用标准。我国是发展中国家，我国的城市污水污泥与国外先进国家相比，主要具有以下几个特点：(1)有机质含量低，一般含量只有50左右，而国外发达国家的城市污水污泥的有机组份为7080；(2)泥质差，属于低脂肪高碳水化合物污泥；(3)碳氮比(C/N)一般在1020：1的范围内，消化效果较好；(4)pH值和总碱度基本属于正常范围，不会对消化反应产生太大的影响；(5)重金属含量较多，这是因为我国城市污水中工业废水比重较大，经过二级处理后，相当一部分重金属转移到污泥中去。2 污泥填埋方法污泥填埋分为单独填埋和混合填埋，在欧洲脱水污泥与城市垃圾混合填埋比较多，而在美国多数采用单独填埋。污泥单独填埋可分为三种类型：沟填（trench）、平面填埋（area fill）、筑堤填埋（diked containment）。填埋方法的选择取决于填埋场地的特性和污泥含固率。2.1沟填沟填就是将污泥挖沟填埋，沟填要求填埋场地具有较厚的土层和较深的地下水位，以保证填埋开挖的深度，并同时保留有足够多的缓冲区。沟填的需土量相对较少，开挖出来的土壤能够满足污泥日覆盖土的用量。沟填分为两种类型：宽度大于3m的为宽沟填埋（wide-trench），小于3m的为窄沟填埋（narrow-trench）。窄沟填埋中，机械在地表面上操作；窄沟填埋的单层填埋厚度为0.60.9m，可用于含固率相对较低的污泥填埋；窄沟填埋因其沟槽太小，不可能铺设防渗和排水衬层，一般适用于地势较陡的地方；由于填埋设备必须在未经扰动的原状土上工作，因此窄沟填埋的土地利用率不高。宽沟填埋中，机械可在地表面上或沟槽内操作，地面上操作时，所填污泥的含固率要求为20%28%，沟槽内操作时，含固率要求为28%；与窄沟填埋相比的优点为可铺设防渗和排水衬层。沟槽的长度和深度根据填埋场地的具体情况，如地下水和基岩的深度、边坡的稳定性以及挖沟机械的能力所决定。2.2平面式填埋平面式填埋是将污泥堆放在地表面上，再覆盖一层泥土，因不需要挖掘操作，此方于地下水位较浅或土层较薄的场地。由于没有沟槽的支撑，操作机械在填埋表层操作，因此填埋物料必须具有足够的承载力和稳定性，对污泥单独进行填埋往往达不到上述要求，所以一般需要将污泥进行一定的预处理后填埋。平面填埋可分为土墩式（area fill mound）和分层式（area fill layer）两种方式。2.3堤坝式填埋堤坝式填埋是指在填埋场地四周建有堤坝，或是利用天然地形（如山谷）对污泥进行填埋，污泥通常由堤坝或山顶向下卸入，因此堤坝上需具备一定的运输通道。堤坝式填埋对填埋物料含固率的要求与宽沟填埋相类似。地面上操作时，含固率要求为20%28%，堤坝内操作时，相应的要求为28%。由于堤坝式填埋的污泥层厚度大，填埋面汇水面积也大，产生渗滤液的量亦较大，因此，必须铺设衬层和设置渗滤液收集和处理系统。2.4混合填埋国外将污泥与城市生活垃圾或泥土混合填埋。与生活垃圾混合填埋是将污泥撒布在城市垃圾上面，混合均匀后铺放于填埋场内，压实覆土。污泥含固率通常要求在20%以上。研究表明，污泥的加入，使填埋场产气量增加，垃圾稳定化过程明显加快。但我国很多填埋场的实践证明，因垃圾含水率高，污泥与垃圾混合填埋的方式较难实施。3 卫生填埋工艺污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，是从保护环境角度出发在传统填埋的基础上，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的操作方法。经过40余年的发展，到目前为止，污泥卫生填埋已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资省、处理费用较低、实施快、操作相对简单、处理规模大、适应性强，缺点是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防地下水污染等。在经济欠发达、土地广博的国家和地区将是一种长期广泛使用置方式。污泥的卫生填埋操作环节组成包括：（1）对填埋场地作基础施工，铺设防渗层和排水层：以平地填埋为例，先平整地坪，然后铺压实粘土层，再铺设人工防渗膜，其上设穿孔管网，管网上铺设一定厚度的砾石保护层；（2）以挡土墙的形式开辟填埋单元：在砾石基础上以挡土墙的形式形成相对独立的填埋单元；（3）填埋操作程序：先将污泥倒入单元，自然沉降24小时后以履带式推土机整平压实，覆盖一定厚度的粘土层，以一定的间隔打通气井；（4）填埋区雨水和污水引流处理：填埋区地表水来源于降雨、污泥沉降和压实出水和渗滤水，雨水进入污水管道会增加污水处理装置的压力，因此应分流。雨水分流主要通过填层覆盖形成缓坡和场地环形雨水沟道来实现，污水由收集管网汇集后进入处理站处理。参考文献1薛文源. 城市污水污泥处理与处置的途径J. 中国给水排水，1992，8（1）：4146.2陈鸣. 城市污水处理厂污泥最终处置方式的探讨J. 中国给水排水，2000，16(8)：2324. 3杨丽君. 污水处理中污泥的处置与利用J. 绵阳经济技术高等专科学校学报2001，18(3)：2629. 4邓晓林，王国华，任鹤云.上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨J. 中国给水排水，2000，16(5)：1922. 5 田宁宁，王凯军，杨丽萍等. 污水处理厂污泥处置及利用途径研究J. 环境保护，2000，（2）：1820.6朱南文.