（环境工程专业论文）某市污泥处理与处置研究.pdf

摘要 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，含有大量 的有机物、重金属以及致病茵和病原菌等。随着现代社会的迅速发展，城镇污泥的出路 问题己成为制约我国城镇污水处理行业健康发展的“瓶颈”。污泥的随意倾到、堆放和填 埋已经造成二次污染，如果不加处理的任意排放和投弃会对环境造成严重的污染。如何 妥善地处置污水厂污泥，并将其作为一种新的资源加以有效利用，变废为宝，已成为城 市污水厂和相关部门提高技术水平和管理水平的重要因素，也是全球共同关注的课题。 本文对某市污泥处理与处置进行了相关研究。该工程建设项目估算总投资为：3 8 5 0 万元，拟定建设期1 年，运营期1 9 年。建设内容包括污泥处理厂房、综合楼、污泥堆 场、以及场内绿化工程。通过方案分析，一期项目对污泥的处理采用微生物快速干化污 泥技术，从而实现污泥的“无害化、减量化、资源化”。在环境保护与安全方面也进行了 分析，对噪声、臭气、污水、粉尘给环境带来的污染采取了相关措施。同时对项目可研 进行了投资估算、成本分析，并分析了本项目的公益性、环保性和经济性以及投资效益。 该项目是某市污水处理厂的重要组成部分，社会经济效益是显而易见的。它使污泥 资源化，提高某市环境资源的承载力，减少了河流污染物排放和环境的二次污染。特别 是在提倡环保的今天，是无法用财务指标衡量的。 关键词：微生物快速干化污泥技术无害化减量化资源化 a b s t r a c t al a r g en u m b e ro fo r g a n i cc o m p o u n d s ，h e a v ym e t a l s ，p a t h o g e n i cb a c t e r i aa n dp a t h o g e n i c b a c t e r i a , a r ei n c l u d e di nm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ts e w a g es l u d g ei sg e n e r a t e di n s o l i d ，s e m i - s o l i da n dl i q u i dw a s t e w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e ms o c i e t y , t h eu r b a n s l u d g ep r o b l e mh a sr e s t r i c t e dt h ew a yo u to f u r b a ns e w a g et r e a t m e n ti n d u s t r yi nc h i n aa n d h e a l t h yd e v e l o p m e n to ft h e b o t t l e n e c k r a n d o md u m p i n go fs l u d g ei n t ot h ep i l i n ga n d l a n d f i l lh a v er e s u l t e di ns e c o n d a r yp o l l u t i o n , i fn o ta d d r e s s e dt oa n yd i s c h a r g ea n dd i s p o s a l c a u s e se n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n h o wt op r o p e r l yd i s p o s eo fs e w a g es l u d g ep r o p e r l y , a n da sa n e we f f e c t i v eu s eo fr e s o u r c e s ，h a sb e c o m eam u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ta n d r e l a t e dd e p a r t m e n t st oi m p r o v et e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n tl e v e lo fa ni m p o r t a n tf a c t o r , b u t a l s oac o m m o ng l o b a lc o n c e r ns u b j e c t i nt h i sp a p e r , i ti sd i s c u s s e dt h es l u d g et r e a t m e n tt o n g c h u a nc i t yc o n s t r u c t i o no ft h e p r o j e c t t h e c o n s t r u c t i o np r o j e c ti se s t i m a t e dt ot o t a li n v e s t m e n t ：3 8 5m i l l i o ny u a n ， c o n s t r u c t i o nd r a w i n gp e r i o do f1y e a r , o p e r a t o r so f19y e a r s t h ec o n s t r u c t i o ni n c l u d e ss l u d g e t r e a t m e n tp l a n t ，c o m p l e xb u i l d i n g ，s l u d g ey a r d ，a n dt h ev e n u eg r e e n i n gw o r k s a n a l y s i s t h r o u g ht h ep r o g r a m ，ap r o j e c to ft h es l u d g et r e a t m e n tu s i n gs l u d g em i c r o b e sf a s td r y i n g t e c h n o l o g y , i n c l u d i n ge n r i c h m e n t , c o n d i t i o n i n g ，d e h y d r a t i o n ，s t a b i l i t y , a n dt h o u s a n d so f , b u r n i n ga n do t h e rp r o c e s s e s ，i no r d e rt oa c h i e v es l u d g e h a r m l e s s ，r e d u c t i o n ，r e s o u r c e s ”i n e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n ds e c u r i t yw a sa l s oa n a l y z e df o rn o i s e ，o d o r , w a s t ew a t e r , d u s t p o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n tt ot a k et h er e l e v a n tm e a s u r e s m e a n w h i l e ，t h ei n v e s t m e n tp r o j e c t f e a s i b i l i t ys t u d yf o re s t i m a t i n g ，c o s ta n a l y s i s ，a n da n a l y s i so ft h ep u b l i cw e l f a r eo ft h i sp r o j e c t ， e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n de c o n o m i ca n di n v e s t m e n tb e n e f i t s t h ep r o j e c ti sa l li m p o r t a n tp a r to f t o n g c h u a nc i t yx i n y a os e w a g et r e a t m e n tp l a n t t h e s o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t so ft h i sp r o j e c ta r co b v i o u s i tm a k e ss l u d g er e s o u r c e s ，t o i m p r o v et h eb e a r i n gc a p a c i t yo ft o n g c h u a ne n v i r o n m e n t a lr e s o u r c e s ，r e d u c i n gt h ed i s c h a r g e o fp o l l u t a n t si nr i v e r sa n dt h ee n v i r o n m e n t , s e c o n d a r yp o l l u t i o n e s p e c i a l l yi nt h ep r o m o t i o n o fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nt o d a y , t h ev a l u eo ft h i sp r o j e c tc a nn o tb em e a s u r e db yf i n a n c i a l i n d i c a t o r s k 呵w o r d s ：m i c r o b e sf a s td r y i n gt e c h n o l o g y h a r m l e s sr e d u c t i o n l e s o u r c e s - 长安大学工程硕士学位论文 1 1污泥处理研究的背景 1 1 1污泥处置现状 第一章绪论 污泥通常是指主要含有各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物，含有大量的 有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子；植物营养 素( n 、p 、k ) 、有机物及水分等。现有城市排水系统与污水处理厂中产生的污泥种类有 城市污水处理厂污泥和城市排水管( 沟) 道污泥。对污水厂的污泥处理、处置，发达国 家在2 0 世纪2 0 年代已采用先进的成套技术与设备，如污泥浓缩脱水、污泥消化系统、 污泥干燥焚烧、沼气利用、污泥高温堆肥以及污泥固化作燃料等技术与设备。2 0 世纪 8 0 年代末又启用湿式氧化技术处理污泥。2 0 世纪8 0 年代以来，发达国家的城市污泥处 理已进入成熟阶段，此阶段特点有两个，一个是进一步完善污泥处理技术，另一方面是 重视污泥的处置与资源化利用。为避免污泥对环境二次污染，世界各国政府及其研究部 门对污泥的最终处置问题都十分重视，并根据各国国情制定出污泥处置法规和标准方 案。近2 0 年来，世界各国已经越来越重视污泥的制肥技术以及能源化利用技术，逐步 淘汰并禁止了污泥的投海处置技术【1 1 。进入2 0 世纪9 0 年代后，英、日、美、欧盟多国 污泥农业利用有明显增加。其最新动向是：( 1 ) 投海处置方法已明文禁止；( 2 ) 填埋处 置比例有所降低：( 3 ) 焚烧处理比例上升；( 4 ) 农田利用和其他利用明显增加。污泥经 适当处理后，如果符合卫生标准则可进行综合利用，在消化过程中产生的污泥气( 沼气) 可作为能源或化工利用。污泥的处置不是消极的，而是积极的、甚至是生产性的。城市 污泥是一种非常宝贵的资源，从经济的发展，城市生态环境和资源的开发与有效利用等 方面分析，城市污泥的理想化处置应该是资源化利用1 2 】。 在我国，剩余污泥一般为农用：或通过投加混凝剂、助凝剂进行调理，然后脱水处 理，形成含水率为7 0 一8 0 的泥饼外运卫生填埋。目前，国内外对污泥的处理与处置分 3 个方面进行： ( 1 ) 剩余污泥的常规处理方法与资源化技术： ( 2 ) 利用新技术对剩余污泥进行减量化处理； ( 3 ) 在污水或废水处理系统中实现对剩余污泥减量化。 第一章绪论 1 1 2 污泥处置存在的问题 污泥仅经浓缩处理的体积仍然较大，运输不方便。 由于城市污水中工业废水比重较大，重金属含量较多，经处理后相当一部分重金 属转移到污泥中，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转移到 农田和作物上，不仅可能对土壤造成污染、影响作物生长以及人类的健康，而且也可能 因蚊蝇聚集而造成环境卫生方面的危害。 目前我国城市污泥的处置工序主要分三步。首先污水处理厂产生的污泥在厂区完 成简单的稳定脱水处理，然后污泥被运到污泥销纳中心进行中转；最后，一部分用作有 机肥的污泥被送往田地，大部分被运往垃圾填埋场填埋。污泥存在污染隐患。调查发现， 多数污水处理厂都是采用浓缩脱水来处理污泥，而采用稳化处理的污水处理厂不到 2 0 。大部分污水处理厂污泥处理的不到位在很大程度上影响了污泥的最终处置。 多数污水处理厂污泥主要的处置方法是土地填埋，其次是污泥土地利用。污泥填埋 占了相当大的比例，但是由于填埋场大多为露天，经过雨水淋滤后，没有稳定和无害化 的污泥很快恢复原形，对填埋场地的安全构成严重的危害。处理不到位的污泥还造成 填埋场渗滤系统的严重堵塞，严重污染附近的地下水。尤其是污泥和垃圾混合填埋时， 使得不少垃圾填埋场的寿命大大缩短，给城市垃圾处置带来很大的麻烦。 此外，这些污水处理厂还有露天堆放和外运的污泥约为1 5 ，这一部分污泥处于一种 无序的、混乱状态，大量污泥随意堆放、填埋，给环境带来巨大危害；尤其是污泥中的 病原菌、重金属和有毒有害有机物对人类健康和生存环境产生潜在的威胁。对周围老百 姓生活和周边生态环境产生了很大影响【3 4 】。 在我国由于没有系统、科学的管理办法和农用控制标准，污泥在土地利用时由于施 用处理不到位的污泥，污泥在很多地区成为了一种污染源。污泥土地利用和农用的安全 性也存在很大的问题。此外，污泥处理与处置的费用问题也需要考虑。 1 2 污泥处置的发展方向及途径选择 目前，污泥的处理主要朝四个方面发展：一是稳定化，通过堆肥、消化等手段，使 污泥处置后不再进一步降解，避免二次污染；二是无害化，去除病原体，固定重金属， 保障生态安全：三是减量化，减少污泥最终处置的体积，降低污泥处理与最终处置的费 用：四是资源化，在处理污泥的同时进行资源化综合利用【卯。 2 长安大学工程硕士学位论文 污泥处理和处置的基本原则是：”污泥出路”决定”污泥处理技术路线”，首先根据现 场条件、污泥性质决定污泥的合适出路，然后再选择为满足出路的经济可行的污泥处理 技术。 城镇污水处理厂污泥处置分类( c j f f 2 3 9 2 0 0 7 ) 规定了城镇污水处理厂污泥处置 方式的分类，确定污泥处置方式按污泥的接纳方式进行分类，如表1 2 1 所示。 表1 2 1 污泥处置分类国家标准 序号分类范围备注 农用( 注) 农用肥料、农田土壤改良材料 污泥土地 1土地改良 盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改革材料 利用 园林绿化造林、育苗和园林绿化等的基质或肥料 2 污泥填埋单独填埋在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处置 在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋( 含填埋场覆盖 混合填埋 材料利用) ，- 特殊填埋填池和填海造地 制水泥添加料制水泥的部分原料或添加料 污泥建筑 制砖制砖的部分原料 3 材料利用 制轻质骨料制轻质骨料( 陶粒等) 的部分原料 制其他建筑材料制生化纤维板等其他建筑材料的部分原料 单独焚烧在专门污泥焚烧楼焚烧 与垃圾混合焚烧与生活垃圾一同焚烧 4 污泥焚烧 利用工业锅炉焚烧利用工业锅炉焚烧 送火力发电厂焚烧利用火力发电厂锅炉焚毁 注：农用包括进食物链利用和不进食物链利用两种 1 2 1 土地利用 土地利用，即利用污泥中的植物营养氮、磷、钾等，将污泥制成肥料或土壤改良剂， 用于园林绿化、土壤改良、农用。 城市污泥中有丰富的有机质和n 、p 、k 等养份。施用适量污泥后，能明显增加土壤 有机质的含量，有效改善土壤结构、水力学性质及化学性质，对土壤的改善起到了积极 3 第一章绪论 的作用。但是污泥中的重金属属于不能降解的污染成分，而且在土壤中迁移的速度极其 缓慢，即使污泥经过堆肥，其中的重金属也会在土壤中的不断累积。因此各国政府先后 颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求。我国大部分污水厂的污泥存在重 金属超标的现象，所以污泥农用受到一定的限制。 污泥的土地利用前须经稳定化和无害化处理旧。土地利用主要包括园林、绿化、林业、 垃圾填埋场覆盖土和土壤修复及改良等( 不包括污泥农用) 。应根据不同地域的土质和 土壤承载力、不同植物习性等确定合理的施用范围、施用量、施用方法和时间，并应采 取措施防止污泥土地利用对环境造成的二次污染。污泥农用须进行场地环境影响评价， 并经相关环境保护行政主管部门审批通过后方可执行。 1 2 2 填埋 填埋处置能够实现污泥及其它固体废弃物的最终安全处置，从目前我国的国情来看， 污泥和其它固体废弃物填埋处置将是今后一段时期的主要处置方式，具有运行稳定、运 行成本低等优点。但是污水处理厂的污泥一般含水率都超过8 0 ，而且强度极低，达不 到进行填埋处置的要求。因此需要对污泥进行预处理，达到降低含水率，提高强度的目 的，以满足填埋处置的要求。填埋处置又可以分为混合填埋和单独填埋两种方式。 ( 1 ) 混合填埋 污泥的混合填埋一般跟生活垃圾混合卫生填埋，北京高碑店污水厂将脱水污泥运到 生活填埋场与生活垃圾混合填埋，但由于污泥含水率高，给操作作业带来了困难。污泥 在生活垃圾卫生填埋场中与生活垃圾混合填埋既可采用先棍合，后填埋的形式，也可采 用污泥与生活垃圾分层填埋。 在混合填埋场中，一般脱水污泥与垃圾的比例小于1 ：1 0 ，在该比例下污泥一般不会 影响填埋体的稳定性，而且填埋垃圾的物理、化学稳定过程明显加快，含有污泥的填埋 场在短期内( 6 年内) ，渗透液c o d 、挥发酸、重金属的含量都会降低，而p h 值上升 7 1 。 但根据德国的资料，当脱水后的污泥和垃圾混合填埋时，仍然要求污泥的含固率必 须大于3 5 ，抗剪强度必须大于2 5 k n l m 2 8 ，为了达到这一强度，必须投加石灰进行后 续处理，这增加了污泥处置的成本，为此有的国家设置了专用的污泥填埋场，根据污泥 的含水率及力学特性等因素进行专门填埋。 1 2 ) 单独填埋 污泥在专用填埋场填埋又可分为三种类型：沟填、掩埋和堤坝式填埋。 长安大学工程硕士学位论文 沟填 沟填就是将污泥挖沟填埋。沟填要求填埋场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，并同时保留足够的缓冲区。沟填的需土相对较少，开挖出来的土 壤能够满足污泥日覆盖土的需要。 沟填按照开挖沟槽的宽度可分为宽沟填埋和窄沟填埋两种。宽度大于3 m 的为宽沟 填埋，小于3 m 的为窄沟填埋。 掩埋 掩埋是将污泥直接堆置在地面上，再覆盖一层泥土的处置方法，此方法适合于地下 水位较高或土层较薄的场地，其对污泥含固率没有特殊要求，但由于操作机械在填埋场 表层操作，因此掩埋物料必须具有足够的承载力和稳定性，污泥单独填埋往往达不到上 述要求，通常需要混入一定比例的泥土或外加一并填埋。掩埋分为堆放式掩埋和分层式 掩埋。 堆放式掩埋要求含固率大于2 0 ，污泥一般先与土混合，混合的比例约为( 0 5 2 ) ：1 之间，这由所需的承载力和稳定度决定。分层式掩埋要求含固率大于1 5 ，污泥一般先 与土混合，混合的比例约为( 0 2 5 1 ) ：i 之间1 9 1 。 。舀 堤坝式填埋 堤坝式填埋是指在填埋场地四周建有堤坝，或是利用山谷等天然地形对污泥进行填 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2 0 2 8 ， 堤坝内操作时，含固率要求为 2 8 。 污泥填埋具有处理量大、对污泥的卫生指标和重金属指标要求比较低。但它也存在 一些问题，如场地不宜寻找，污泥运输和填埋场建设费用较高，填埋容量有限，有害成 分的渗漏可能会造成地下水污染，填埋场的卫生、臭气会造成二次污染，污泥中含有的 营养物质会使大量病原菌繁衍等。另外最关键的问题在于污泥如果未经预处理直接进入 填埋场将引起填埋场的工程事故，如深圳下坪填埋场将未经处理的污泥进行填埋，引起 污泥喷涌，淹没了填埋体下游的发电厂。 1 2 3 建筑材料利用 城市污泥除了含有有机物外还含有2 0 3 0 的硅、铝、铁、钙等无机物。其无机化 学成分类同粘土，故可制成水泥、砖、陶瓷等建筑材料，替代现有的资源消耗型建材。 第一章绪论 污泥的建材利用大致有制轻质陶粒、制熔融微晶玻璃、生产水泥等。在日本、德国等国 家，由于污泥处理的主要方法为焚烧，因此对污泥焚烧灰渣的利用首先考虑的是污泥焚 烧灰作建筑材料或附加材料，技术己成熟，并开始用于生产。在我国，也有将污泥干化 到一定程度后运往砖厂或陶瓷厂作为添加料应用的实例。 。 1 2 4 焚烧 焚烧可使污泥成为灰尘，处理的对象是吸附水、颗粒内部水及有机物，使含水率降 至0 ，污泥可在原位实现最大减量化；所有病原物均可杀灭，有毒污染物被氧化，灰泥 中的重金属活性比污泥中的要低得多，卫生条件也大为提高；使用先进的空气净化设备， 可使气体达标排放，核心问题是投资大、处理费用高、有机物燃烧产生二恶英等剧毒物 质。污泥在焚烧前，要求有效地脱水或干燥。焚烧所需热量，依靠污泥本身含有的有机 物燃烧发热量或补助燃料。 污泥的燃烧热值与污泥的性质有关，不同性质的污泥以及不同成分的活性污泥燃烧 值见表1 2 2 和1 2 3 。 表1 2 - 2不同性质污泥的燃烧值 污泥种类热值( 千卡千克) 新鲜的3 7 8 0 4 3 1 5 初级沉淀池污泥 经消化的 1 7 2 0 新鲜的3 5 初级沉淀污泥与腐殖污泥混合 经消化的 1 6 1 0 1 9 1 0 新鲜的4 0 5 0 初级沉淀污泥与活性污泥混合 经消化的 1 7 8 0 新鲜活性污泥 3 5 6 0 ”3 6 3 4 6 长安大学工程硕士学位论文 表1 2 - 3 不同成分的活性污泥的燃烧值 污泥 成分 1 #2 掸3 栉 4 撑 碳( ) 6 3 46 5 65 5 05 1 8 氢( ) 8 29 07 17 2 氧( )2 1 02 0 93 3 13 5 0 氮( )4 33 43 17 0 硫( )2 21 11 1 挥发物质( ) 4 7 97 2 55 1 48 5 0 挥发性固体( 千卡千克) 7 1 3 46 0 5 17 84 9 5 5 总固体( 千卡千克) 3 4 2 55 0 4 53 1 2 24 1 0 0 污泥焚烧装置有硫化床、多段炉与回转焚烧炉，根据实际情况的不同，可选择不同 的焚烧装置，它们之间的比较如表1 2 4 污泥焚烧产生大量带飞灰的烟气，这些烟气中含有多种有毒物质，如氮氧化物、二 - 氧化硫、氯化氢、粉尘、重金属和二嗯英等，易造成二次污染。下面针对焚烧后的具体 环境影响因素作简单的分析如下。 7 第一章绪论 表1 2 4 不同焚烧装置的比较 项目 流化床炉多段炉回转炉 处理能力 单位炉床面积( 吨m i 日) 7 0 “1 00 8 6 6 s 单位炉段面积( 吨i n 日) 7 0 1 02 5 4 5 焚烧效率 效率( ) 9 8 59 0 “9 3 - s 灰中未燃物质余量( )0 2 1 05 。1 55 1 5 热效率( )6 75 3 - 6 7 建设费s s 6 57 0 “7 sl 滤饼供给11 焚烧炉 122 5 排气设备 排气量1 1 4 1 5 热交换器必要不需 后燃器不需 必要必要 灰设备 111 附属设备风量小，风压高风量大，风压低风量大，风压低 基础面积小大特别大 占地面积3 55 01 维护管理 炉寿命( 年) 1 51 05 内衬修理( 年)无 2 叼 每年 耙臂与底板修理( 年)无 2 3 补助燃料 ，2 0 3 0 升吨2 0 3 0 升吨3 0 5 0 升吨 ( 7 5 水分，2 4 0 0 千卡千克) 电力消耗( 千瓦时吨- 日) 1 2l 运转人员( 包括脱水)223 升温时间( 小时) 没有2 q 2 4 灰的利用作沥青填料专门设备专门设备 8 长安大学工程硕士学位论文 ( 1 ) 重金属 重金属主要以氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等形式存在于污泥中，在高温下， 绝大多数种金属化合物被蒸发，且都富集在飞灰中。有效的解决办法是一方面减少它们 排入污泥的来源，另一方面采取有效的装置从烟道中除去飞灰。 1 2 ) 二嗯英和呋喃 由于焚烧在高温下进行，而二嗯英和吠喃在6 0 0 的温度下完全被破坏，因此， 为避免它们在烟道气中再产生，一方面可以通过保持飞灰中碳的含量小于0 5 ，另一种 使8 0 的飞灰在较高的温度下通过旋风除尘器除去，再通过活性炭吸附作用除去。 ( 3 ) s 0 2 、h c i 和h f 污泥焚烧时产生的这些气体造成了空气污染。除去这些气体，主要是通过洗气法去 除，或通过加入石灰，使其生成盐而除去，另外，点燃烟道气的方法也是一种有效法。 一般来说，污泥含水率较高，进行焚烧之前往往需要进行干化，干化工艺又在很大 程度上增加了污泥焚烧的成本。 焚烧方案能够最大限度的实现污泥的减量化，从长远来看是污泥处理的较好途径。 但是单独修建污泥焚烧厂投资过大，如果利用当地现有的热电厂进行混煤焚烧处理，需 要对现有的发电焚烧炉进行技术设备改造，同时还要考虑到现有的污泥含水率较高，不 能维持其自燃，发电效率降低能否为发电厂所接受等问题。 1 3 污泥处理技术选择 污泥处理原则是指为了满足污泥进入环境消纳要求，满足污泥最终处置要求，而要 采取的必要措施，以使其在处置中不会对环境产生有害的影响。处理得当的污泥，在环 境中处置时才会最大程度上避免有害影响的产生l l o l 。 污泥处理主要包括浓缩、调理、脱水、稳定、干化、焚烧等等，详见表1 3 1 。 表1 3 1污泥处理技术路线 处理方法目的和作用说明 浓缩：通过浓缩去除空隙水后，固体物含量可达3 7 重力浓缩缩小体积 气浮浓缩缩小体积 9 第一章绪论 机械浓缩缩小体积 稳定：通过处理，使有机物得到分解，以避免发生不希望的生物反应或者使生物反应朝着希望的方向 进行，同时改善污泥的脱水性质、减少污泥量 加氯稳定稳定、减少质量 石灰稳定稳定 固化稳定化稳定化、降低含水率、提高强度 厌氧消化 稳定、减少质量 固态好氧发酵稳定、减少质量，提高污泥用于土地的适 ( 俗称堆肥)用性 好氧消化稳定，减少质量 生物蚯蚓床 稳定，减量，生产优质营养土 调理：改善污泥脱水的性质，减少水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水过程 投加化学药剂，改善污泥的颗粒结构， 化学调理改善污泥脱水性质 使其更易脱水 将污泥在一定压力下加热污泥至2 0 0 加热调理改善污泥脱水性质及消毒 以上，污泥被消毒，臭味几乎被消除 物理调理改善污泥脱水性质 冷冻调理改善污泥脱水性质 消毒：杀灭病菌 消毒消毒灭菌 脱水：污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要步骤或者环节，其目的是使固体部 分得到富集，减少污泥体积，为污泥的最终处置创造条件 自然脱水缩小体积如污泥干化场 机械脱水缩小体积 贮泥池 贮存、缩小体积在蒸发率高的地方可代替污泥干化场 干化：在外界热源的作用下，使污泥中水分得以蒸发，污泥体积大幅度减少 机械加热干燥降低重量，缩小体积 焚烧：利用污泥的热值，将其焚烧成无机物 污泥焚烧污泥稳定( 无机化) 、缩小体积 1 3 1 方案比选结果 污泥的最终处置途径和处理技术选择见表1 3 2 长安大学工程硕士学位论文 表1 3 - 2污泥处置处理线路比较和选择 序处置途满足处置途径的污 污泥最终处置途径经济性比较 备注 号径泥处理路线 堆肥处理时间长、有臭味、产品销路及应用困难。 热干化 污泥堆肥成本 生物有机处理利用蚯蚓实现污泥减量、稳定，富集污泥重金属， 土地利土地利用包括农用、园林绿化 堆肥处理 1 5 0 - 2 0 0 元吨；生 1 污泥处理后减量为原来的坫。 用 和土地改良，矿山环境修复生物有机处理物有机处理成本约 固化稳定化为1 0 0 - 1 3 0 元吨。 污泥固化稳定化后的再生土可用于矿山修复、园林绿化、回 填土、覆盖土等。 在城市生活垃圾填埋场进行混 石灰稳定化技术固化稳定化技术可提高污泥强度、封闭和稳定污染物。 合填埋( 含作为填埋场覆土)污泥填埋成本约 2 填埋固化稳定化技术垃圾填埋要求污泥含水率高于6 0 ，一般污水厂污泥为8 0 ， 在专门填埋污泥的填埋场进行 8 0 - 1 2 0 元吨 高速离心脱水因此填埋前也必须进行处理。填海已经禁止。 填埋处置 作为水泥原料添加剂，代替约 干化成本约 干化已经产业化的技术主要有滚筒干化器技术、流化床技术、 建筑材1 0 - 2 0 粘土；生产烧结普通砖热干化2 5 0 - 3 0 0 元吨污泥薄膜干化器技术、卧室圆盘干化器技术。 3 料利用或烧结空心砖；代替部分粘土；固化稳定化固化稳定化总成本建筑材料利用前通常需要将污泥含水率降至3 0 左右，使用量 代替部分原料生产陶粒约为1 2 0 - 1 5 0 元吨有限。 焚烧投资和运行成本都比较高。 热干化 污泥彻底实现减量化和稳定化，对烟气处理、焚烧设备技术、 单独焚烧、与垃圾混合焚烧、专门焚烧炉焚烧成本约 4 焚烧运行管理要求较高。焚烧后仍产生5 9 6 1 0 9 6 的残渣。简单掺煤 到热电厂和煤混烧热电厂焚烧 2 8 0 - 3 5 0 元吨 焚烧产生二嗯英等有害气体，灰渣中重金属含量很高，处置困 垃圾发电厂焚烧 难。 第一章绪论 结合表1 - 3 2 和目前社会经济发展状况，可以看出： 污泥土地利用是污泥资源化利用的重要方向。但是堆肥技术存在着处理时间长、 有臭味、产品销售和使用困难等问题；而生物有机处理技术则投资少、运行费用低，可 实现污泥的减量化和稳定化，处理后的污泥可以作为园林绿化、花卉养殖用的营养土。 在这里我们采用微生物快速干化污泥技术，它具有运行维护成本低的优点，具有良好的 应用前景f 1 。 以前国内很多城市为了节省污泥处理成本，往往将脱水后的污泥直接送至填埋场 进行填埋，目前已经产生了诸如阻塞渗滤液收集系统、滑坡、喷涌等工程事故。因此国 家已经对污泥进入填埋场出台了强制性的规范，填埋场也不再接受未处理的污泥。而且 污泥无法压实，填埋所占用的库容较大，挤占了宝贵的库容资源。因此污泥进行填埋处 置首先需要采用一定的预处理技术，以满足填埋处置的技术规范要求，并节省库容。而 微生物快速干化污泥技术是一种适应性强、处置费用低、安全性高的污泥处理技术，经 微生物快速干化处理后的污泥，不仅可以实现安全填埋处置，而且还可以作为填埋场覆 盖土进行再生资源利用。 污泥作为建筑材料利用，虽然可以实现污泥的资源化利用，但是存在产品销路不 稳定的问题；并且其可以消纳的污泥量很少，无法适应污泥处理量的要求。 焚烧虽然可以彻底实现无害化和稳定化，但是其投资大、处置费用高，处理不当 还容易产生二嗯英污染。污泥焚烧技术在国外的应用比较成熟，但目前在中国由于对污 泥的安全处置还没有明确的推广方案和配套的财政付费政策。如近期采用焚烧技术，政 府的负担较重。 经过对各方案的综合对比，结合某市经济水平及污水污泥的特点，本项目决定采用 微生物快速干化污泥技术路线方案。该技术可将污泥通过微生物发酵和风化的过程，将 污泥转变为有机肥料或有机复合肥，对污泥排放实现无害化、稳定化、减量化及资源化。 采用该种处理方案，可确保污泥经过处理处置之后然后排放，而不影响周边环境。 由于污泥来源于各种工业和生活污水，不可避免地含有一些对环境和生物有害的物 质，而微生物快速干化污泥技术通过对污泥中的病原微生物、寄生虫( 卵) 、杂草种子 等的处理，不产生其它有害物质，并能通过筛分进行回收利用，大大提高了污泥的利用 长安大学工程硕士学位论文 1 4 项目建设的重要性及社会效益 1 4 1 项目建设的重要性 污水处理和污泥处理处置【是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统。 污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障，在经济发达国家，污泥处理处置是 极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的5 0 7 0 1 1 2 ，”】。污泥规范化处置是污 水处理的重要环节，也是评价污水处理工作成效的重要方面。近年来，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，污水处理产生的污泥量也有较大幅度增长。 据测算，全省县以上城市生活污水处理厂每天产生污泥约3 5 0 0 吨。我省目前处置方式主 要是卫生填埋、焚烧和弃置填坑。由于一些地方对污泥处置的重要性认识不足，重污水 处理轻污泥处置的现象不同程度地存在，管理工作中存在责任不清、监管缺位、政策标 准不完善等诸多问题，致使我省不少污水处理厂污泥处置未能达到减量化、资源化、无 害化的要求，污染物重新进入水体或土壤，导致二次污染。各地各有关部门要从落实科 学发展观、坚持环保优先方针的高度，充分认识污水处理厂污泥规范化处置工作的重要 性，把污泥规范化处置作为考核环境保护工作的重要内容之一，明确目标责任，制定政 策措施，加强监督考核，认真抓好工作落实。 ： 污泥处理方法大体有填海、填埋、焚烧和土地利用。其中填海由于出现了严重的污 染问题，已经被国际海洋法所禁止，各国都基本上废止【1 4 l s i 。余下的几种处置方式各有 优劣。从技术难度比较，填埋的技术难度最低，其次是土地利用，难度最高的是焚烧。 从投资成本来看，焚烧的投入成本最高，其次是填埋，土地利用成本最低。而从环境风 险来比较，焚烧和填埋分别存在尾气和地下水污染的风险，而土地利用的风险也需要控 制。 各国都把污泥处理处置作为污水处理系统的非常重要的环节，给予巨大投入，使污 染治理能划上一个完整的句号，这是成熟的污水处理思路；二是不同国家和地区因地制 宜地采取了适合各自国情的污泥处理处置技术路线。 1 4 2 项目的社会效益 项目的社会经济效益是显而易见的。它使污泥资源化，提高某市环境资源的承载力， 减少了对河流域污染物排放和环境的二次污染。特别是在提倡环保的今天，是无法用财 务指标衡量的。 第一章绪论 1 5项目研究的目的与内容 1 5 1 项目研究的目的 本项目研究以资源循环利用理论和环境经济理论为指导，以补充和完善城市基础设 施、改善生态环境，提高水资源对城市的承载力为目的，运用污泥处理现代技术，建设 技术先进、社会环境效益显著、经济效益良好的污泥资源化处置项目。 丰富的土地资源、矿产资源以及水资源，得天独厚的地理优势、环境优势和经济辐 射优势，造就某市的经济迅速发展。城市污水处理厂主要是城市生活污水经过处理1 2 8 1 后，水体中的有机污染物和无机污染物浓度水平降低，减少对水体的污染。在经济迅速 发展的同时，某市始终没有放松环境保护工作的力度，其中一项重要的工作就是某市的 污水处理工程。 随着某市污水处理能力的进一步加大，污水处理厂产生的污泥的处理问题也逐步提 上日程。某市市区与所辖县( 市) 共计有污水处理厂3 个，预计日处理能力共计2 0 万 吨。污泥作为污水处理的剩余产物，含水率高达7 0 - - 8 0 ，易腐烂，有恶臭，并含有大 量病原微生物、寄生虫卵或重金属等有害物质，如不加妥善处理和处置，直接排放会给 环境带来严重的二次污染【坫一7 1 。污泥处理处置已成为各污水处理厂亟待解决的问题之 一o 为了保证某市污水处理厂的正常运行，防止污水处理厂所排污泥产生二次污染，本 建设项目对污水厂所产生的污泥进行处理，以达到减量化、无害化和资源化的目的。 1 5 2项目的内容 项目地址选择：全面分析了市城区地形地势、排水管网，污水处理厂用地，并考 虑远离城区以减少对城区居民生活污染，确定了污泥处理工程项目地址。 本工程处理的对象是污水厂产生的污水脱泥，严禁混入任何有毒有害的固体废弃 物以及不符合 城镇污水处理厂污泥泥质( c j 2 4 7 2 0 0 7 ) 要求的污泥。 工程服务范围为某北市区、南市区和各工业园区的污水处理厂产生的污水脱泥。 投资估算与经济效益分析：经济效益、社会效和环境效益得的和谐统一是项目建 设的出发点和落脚点。项目可研进行投资估算、成本分析，并分析了本项目的公益性、 环保性和经济性以及投资效益，为项目的可行性提供了决策依据l 蠊1 9 l 。 长安大学工程硕士学位论文 第二章项目建设的必要性 2 1项目地城市概况与自然条件 该市自然资源丰富，有利于农、林、牧综合发展。现拥有林地面积2 4 4 4 5 万亩，牧 草地1 5 2 0 7 万亩。某已查明矿产9 种、非金属矿产资源5 种，金属矿产2 种，能源矿产 2 种。其中煤炭储量3 0 多亿吨，井田总面积3 8 7 2 平方公里，地质储量1 1 1 5 亿吨， 可采储量7 3 7 亿吨。 该市属暖温带大陆性气候，年平均日照2 3 4 5 7 2 4 1 2 5 小时，年均降水量5 5 5 8 7 0 9 3 毫米，年均气温8 9 一1 2 3 ，极端气温最高3 8 ( 1 9 9 6 年，最低2 2 。该市冬 季寒冷，夏季炎热。某境内现有野生动物6 8 种，其中被列为国家规定的二类保护动物 有金钱豹、麝和水獭3 种，有野生种子植物6 4 5 种。 该市拥有以煤炭、建材、陶瓷、铝冶炼、纺织、机电、医药、食品、化工等为骨干 的3 0 多个工业门类。全市年产原煤1 1 0 0 万吨。 本项目的建设对该市的发展、环境改善有着重要的影响。兴建污泥处理中心工程是 渭河流域污染防治规划的迫切要求，对改善渭河水质，确保“十一五”渭河流域污染物消 _p 减指标的完成，提高渭河流域环境质量，促进区域社会经济和环境保护协调、可持续发“ 展具有深远的意义。 一 ，1 2 2 项目建设的必要性 2 2 1项目建设是国家环境保护目标的需求 我国已经逐步从“重水轻泥”的环境思路转化到“泥水并重”的理念。国家环境保 护“十一五”规划( 国发【2 0 0 7 ) 3 7 号) 中指出：“切实重视污水处理厂的污泥处置，实 现污泥稳定化、无害化”。 国家己经在标准上对污泥处理处置提出了明确的要求。2 0 0 7 、2 0 0 8 年，建设部连续 颁布了污水厂污泥在出厂标准、分类以及进行填埋、土地利用、焚烧、制砖等处理处置 方面的标准。污泥的处理处置不仅势在必行，而且已经有相关的法规、规范作为依据。 2 0 0 9 年9 月1 4 日环保部、建设部、科技部三部联合发布城镇污水处理厂污泥处理处 置及污染防治技术政策，明确要求城镇污水处理厂新建、改建和扩建时，污泥处理处 理设施应与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。污泥处理必须满足污泥 处理的要求，达不到规定要求的项目不能通过验收；目前污泥处理设施尚未满足某市区 第二章项目建设的必要性 污泥处理中心工程可行性研究报告足处理要求的，应加快整改、建设，确保污泥安全处 理1 2 0 2 1 1 。 我国的污泥规范处理开展的时间较晚，还在起步阶段。据相关资料介绍，大部分地 方污水处理的污泥没有得到安全处置，多数污水处理厂只能是将污泥送往垃圾场填埋或 露天堆放，而有些不法企业甚至将污泥拉出，随意倾倒、堆放或者不经压滤处理，将污 泥池的污泥用泥浆泵直接抽排入水域。污泥的任意倾倒、堆放、填埋，可能造成大范围 的以下二次污染： 细菌滋生。不仅造成视觉污染，而且为其他有害生物的滋生提供了场所。 大气污染。污泥堆放在露天散发出臭气和异味，日晒风刮，污染物颗粒会造成大 气污染。 污染水体。经水浸泡、溶解，污染物伴随污水流入河道，会污染地表水，进入地 下水。 资源浪费。很多工业污泥含有可利用的资源，如造纸污泥中的纤维、印染等污泥 中的热值等，如果随意弃置，不仅白白浪费资源，而且占用土地资源。 妥善规范处置污泥，也是某市目前急待解决的重要环境和社会问题。 2 2 2 项目建设是区域水环境治理的重要组成部分 污水处理和污泥处理是解决城市水污染问题同等重要而又紧密关联的两个系统，解 决不好污泥的问题就不可能从根本上实现水环境的改善。在国外大型污水处理厂污泥处 理设施的投资甚至可以达到污水处理设施投资的1 7 倍，然而在我国却长期存在着“重水 轻泥”的情况，其他地区早期的污水处理厂建设中，普遍将污泥处理单元简化建设，有 的甚至完全省略污泥处理单元。污泥没有得到妥善安全的处置，在降雨、地表径流等条 件下，其中浓缩的污染物会重新进入水环境当中，污染地表水以及地下水，水环境的改 善也无从谈起。 2 2 3 本项目有利于实施渭河流域污染治理规划 国务院在i ：关于渭河流域重点治理规划的批复【国函( 2 0 0 5 ) 9 9 号】中指出“加大 节水和防治力度，把解决渭河流域水资源不足和水污染问题放到突出位置。”陕西省渭 河流域水污染防治条例( 1 9 9 8 年) 规定“渭河流域水污染防治实行水污染物排放总量控 制和浓度控制制度 2 2 , 2 3 1 。”某市是渭河下游的中心城市，在渭河流域污染物治理中承担 着重要的责任。污泥处理项目既缩减污水处理后的污染物总量，又是减少二次污染以及 长安大学工程硕士学位论文 转化为资源利用的重要措施，其加快建设的必要性是显而易见的。 2 2 4 渭河下游水环境治理迫在眉睫 某市区污水处理能力1 0 万吨，计划新增日处理能力为1 0 万吨。目前污泥处理缺 乏科学的途径，几乎是全部堆放和填埋，由此产生的废气废渣对渭河污染占有相当的份 额。由此可见，加大加快污泥资源化处理项目建设对缩减污染物总量，对改善地方的