污泥的處理和處置

通常把污水廠污泥的穩(wěn)定和脫水(一般脫水至含水率達(dá)70％～80％)稱作污泥的處理；將污泥的堆肥、填埋、干化和加熱處理及最終利用，稱為污泥的處置。如脫水污泥中有毒有害物質(zhì)超過農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，就要考慮衛(wèi)生填埋和污泥干化焚燒技術(shù)。濃縮脫水機從國外污泥處理的發(fā)展來看，無論在歐洲、日本或美國對污泥用于農(nóng)田控制越來越嚴(yán)，而對污泥進(jìn)行干化和加熱處理的比例正逐年增加。

1.污泥的處理

污泥穩(wěn)定處理有好氧穩(wěn)定和厭氧穩(wěn)定，好氧穩(wěn)定有很多優(yōu)點，但能耗很高，只有當(dāng)污泥量較少時才采用。污泥厭氧穩(wěn)定處理通常采用中溫(35℃)厭氧消化方法。國內(nèi)已有十幾座大型污水處理廠采用此方法，污泥經(jīng)消化后，有機物含量減少，性能穩(wěn)定，總體積減少，污泥消化過程中還產(chǎn)生大量沼氣(消化降解1kgCOD可產(chǎn)生350L沼氣)可以回收利用。

但由于消化裝置工藝復(fù)雜，一次性投資大，運行有難度。污泥厭氧消化和沼氣利用裝置費用，約占污水處理廠投資和運行費的30％左右，而且大多需進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備。從調(diào)查已建消化池的實際運行看，只有少數(shù)達(dá)到預(yù)期的效果。有管理、設(shè)計問題，亦有沼氣利用的經(jīng)濟性和安全性問題。比較好的如天津市東郊污水處理廠，該廠設(shè)計規(guī)模為處理城市污水40萬m3/d，污泥日產(chǎn)2460m3(含水率96％)，產(chǎn)生沼氣13300m3，供4臺248kW發(fā)電機發(fā)電，日可發(fā)電27000度，并與市電并網(wǎng)。

污泥的穩(wěn)定問題，除了采取污泥厭氧消化外，還應(yīng)結(jié)合污水處理工藝中考慮少產(chǎn)生污泥和穩(wěn)定泥質(zhì)的方案。例如污水處理工藝設(shè)計中采用延長污水曝氣時間，減少污泥的產(chǎn)量；設(shè)計參數(shù)中增加污泥泥齡(如泥齡20天以上)，盡量使污泥趨向穩(wěn)定的污水處理工藝。對中小型污水處理廠來說，采用帶有延時曝氣功能處理工藝(如氧化溝等處理工藝)是可取的。有的污水處理工藝投資低(如AB法的A段)，而污泥量較多，增加了污泥的處理成本。故應(yīng)當(dāng)把污水處理和污泥處理統(tǒng)一考慮，一并計算投資和運行費用。

污泥的穩(wěn)定并不等于污泥無害，用于農(nóng)田還需要符合國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于污泥農(nóng)用時污染物控制標(biāo)準(zhǔn)限值。見下表。其中對鎘、汞、砷、苯并芘、多氯聯(lián)苯的要求是比較高的，應(yīng)該通過嚴(yán)格控制工業(yè)廢水源頭的排放，來控制污泥的性質(zhì)。

國外在污泥穩(wěn)定方面，除了用生物法(包括中溫消化、高溫消化及利用微生物和某些添加劑)外，還采用了化學(xué)法，有的將脫水后的污泥加鹽酸調(diào)pH值至2～3，反應(yīng)60分鐘再加硝酸鈉；有的對脫水污泥添加石灰。后者在歐洲應(yīng)用較多。

2.污泥的處置

(1)制復(fù)合肥

按我國目前的經(jīng)濟條件，對多數(shù)污水廠(特別是大量小型污水廠)來說，行車刮泥機的污泥用于農(nóng)田是比較可行和現(xiàn)實的方案。污泥中的氮、磷、鉀和微量元素，對農(nóng)作物有增產(chǎn)作用；污泥中的有機質(zhì)、腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑。污泥經(jīng)適當(dāng)濃縮、脫水后運至市郊或鄰近省份作為農(nóng)肥，是許多污水廠采用的方法。但農(nóng)田施肥有季節(jié)性，不需要泥肥時，污水廠會泥滿為患，影響正常運行。于是一些污水廠支付費用，讓農(nóng)民把污泥拉走，而不問其去向，這會造成二次污染。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

北京市環(huán)境科學(xué)研究院和北京市農(nóng)業(yè)科學(xué)院合作，對北京市密云縣污水處理廠的污泥，通過堆肥加工成復(fù)合肥，進(jìn)行了用于農(nóng)田的試驗。該廠每天處理15000m3城鎮(zhèn)污水，污泥產(chǎn)量5～6t/d(含水率80％)，由于采用酸化—好氧污水處理工藝，污泥質(zhì)量不錯。添加一定數(shù)量的N、P、K做成復(fù)合肥(N、P、K的比為1∶09∶04)，并直接造粒為污泥顆粒肥。通過在北京市大興縣龐各莊冬小麥田試驗以及在溫室內(nèi)進(jìn)行的油菜和玉米苗期盆栽施肥試驗，均取得可喜的結(jié)果。由于是制成顆粒狀污泥肥料，便于運輸和貯存。

(2)衛(wèi)生填埋

上海市對污水廠的污泥處置提出“處理一點，填埋一點，利用一點”的原則，上海市水務(wù)局組織對污泥處理、處置和利用的專題研究，提出污泥用作農(nóng)田、衛(wèi)生填埋和污泥焚燒點的布局和具體的分期實施方案，防止產(chǎn)生二次污染。這無疑是正確的舉措。

上海白龍港大型污水廠，按衛(wèi)生填埋要求建設(shè)污泥填埋場，根據(jù)污泥性質(zhì)、含水率及力學(xué)特性等因素進(jìn)行設(shè)計。填埋廠使用期為七年，填埋場底部設(shè)有盲管將滲濾液再回到污水廠處理。此法占地大，運行工作量大，遇雨季污泥更難以壓實，到使用期限后仍需另選場址。對大型污水廠采用污泥衛(wèi)生填埋，是不得已的權(quán)宜之計。衛(wèi)生填埋場的造價不低，國外對衛(wèi)生填埋場還要有沼氣安全收集系統(tǒng)，對分層復(fù)蓋的泥土和排水、綠化有專門的要求。鑒于地價上升和填埋場有臭味，近幾年來，無論歐盟國家或美國、日本，污泥衛(wèi)生填埋的比例越來越小，美國已有的填埋場還將逐步關(guān)閉。

有些城市(如成都市)擬將污水廠污泥運至城市垃圾填埋場一并處置，這存在兩個實際問題：一是管理體制上的問題。垃圾的中轉(zhuǎn)站和填埋場的布點、設(shè)計和投資，屬環(huán)衛(wèi)局管理，而污水廠的污泥屬市政系統(tǒng)管理，設(shè)計垃圾填埋場使用年限和布點距離未考慮接納污水廠污泥；二是脫水污泥含水率過高。運往垃圾填埋場的污泥，要求含水率不大于30％，而目前污水廠的脫水污泥含水率在70％～80％，這類污泥不易碾壓填埋，除非將污泥作適當(dāng)干化或加石灰、絮凝劑處理。無論作何種填埋，污泥宜采取高干度脫水方案。

(3)干化、焚燒

國內(nèi)近幾年在一些大城市已建和正建一批城市垃圾焚燒場。但溶氣氣浮機的污水廠的污泥作焚燒處置，只有上海市石洞口污水處理廠(設(shè)計規(guī)模為40萬m3/d)設(shè)有污泥焚燒爐裝置，計劃今年年底投產(chǎn)。焚燒爐采用國外技術(shù)在國內(nèi)制造，污泥的干化和焚燒設(shè)備總投資為人民幣8000萬元，費用并不算高。

由于污泥干化和污泥焚燒相結(jié)合比單污泥焚燒一次性投資少，處理成本低，故污泥干化往往是焚燒的前處理。北京市清河污水廠二期工程和天津市咸陽路污水廠，擬先建污泥干化裝置。污泥干化可使污泥含水率控制在10％～40％，減少了污泥的體積和重量，降低了運輸費和填埋費，而且污泥的臭味大為減少。

干化裝置分直接干化和間接干化，其能量消耗與污泥成份和水分有關(guān)。間接干化(利用沼氣通過熱交換器)一般推薦用立式干化裝置，并選用流化床工藝。干化與焚燒串聯(lián)工藝中，干化的程度取決于污泥的熱值和回收焚燒爐的熱能，使干化的能量盡量平衡，不另外添加燃料。上海石洞口設(shè)計污泥的干化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有余。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內(nèi)有砂粒循環(huán)使用，外排氣體要適當(dāng)處理。污泥焚燒爐遠(yuǎn)比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多，且污泥焚燒不會產(chǎn)生二惡英。下圖是法國巴黎塞納河旁Colombes污水處理廠的污泥焚燒爐和焚燒灰的除塵裝置。

如脫水污泥與垃圾一并焚燒，國外的經(jīng)驗是每噸垃圾添加15％～20％含水率為30％的污泥。污泥的干化和焚燒，可能將是一些大城市大型污水處理廠的發(fā)展方向。當(dāng)然，由于國外對焚燒爐排塵有嚴(yán)格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達(dá)到無煙塵的排放。

(4)填埋與焚燒的比較

上海和浙江一些單位作過污泥衛(wèi)生填埋及焚燒處置的方案比較。其主要工藝流程為：

原污泥→濃縮→消化→脫水→衛(wèi)生填埋

原污泥→濃縮→(消化)→脫水→焚燒→焚燒灰填埋

對于焚燒處理工藝，為了避免消化后污泥熱值減少，也可以不作污泥消化處置。上述兩個工藝的經(jīng)濟性比較結(jié)果，無論采用國產(chǎn)設(shè)備或進(jìn)口設(shè)備，二者的處置工程費用基本相同。按國產(chǎn)設(shè)備對污泥進(jìn)行處置，運行費用折成污泥干固體，處理總成本約為800元/t。以10000m3/d污水廠產(chǎn)生2噸DS計，每噸污泥處理成本約為016元，與國內(nèi)大型污水處理廠污水處理成本(不計折舊和還貸利息)03～045元/m3相比，需增加成本35％～50％，這與國外的實例相當(dāng)。

既然污泥的衛(wèi)生填埋與污泥的焚燒其工程費和運行成本大致相當(dāng)，那么，從污泥無害化和減量化看，焚燒方案有明顯的優(yōu)點。這亦是國外(特別是西歐和日本)污泥焚燒發(fā)展較快的原因。荷蘭的污泥是100％采用焚燒處置的。焚燒后少量的泥灰可用于混凝土、磚瓦制品、路基路面的骨料和工程建設(shè)的回填土。