长春市城市污水厂污泥处置及利用

分类：项目管理论文发表 时间：2011-04-09 09:38 关注：(1)

长春市城市污水厂污泥处置及利用

1，韩功纯 2，廉秀凤



摘要：城市污水厂产生的污泥既是污染物又是一种资源，其最好的出路应是污泥的处理、处置与资源化利用相结合。本文通过污泥的综合利用、填埋、焚烧等几种主要的污泥处置方式的分析，指出污泥的资源化利用应立足于各地实际，在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下，选择最佳处置与利用方案。针对长春市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，在进行了污水厂污泥特性及经济分析的基础上，提出了长春市今后的污泥处置发展方向：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。 项目管理论文,发表论文,职称论文网

关键词：污泥综合利用 处置途径 发展趋势 长春市

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、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。长春市2008年排放的污水量约为180×104 m3/d，其中城市污水处理厂处理的污水量约为100×104 m3/d，年产生污泥量约为50×104 t(含水率约为97.5%)。为了改善城市水环境，长春市拟新建污水排放系统和大型污水处理厂。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　长春市城市污泥处置现状及存在问题

1.1　污泥处置现状

　　污泥经适当浓缩后运至市郊作农肥，是长春市城市污水处理厂一般采用的污泥处置方法。由于运行经费、设备等问题，几家污水厂中仅长春北郊污水厂的污泥消化运行正常。

1.2　存在问题

　　①　污泥仅经浓缩处理的体积仍然较大，运输不方便。

　　②　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。

　　③　近年来，由于郊区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；并且长春地区一到多雨季节，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，污水厂经常出现泥满为患的现状。因此，这就可能产生两种不良后果，其一是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；其二是部分污泥可能溢流入水体，造成对水体的二次污染。

　2　国内外污泥处置的现状及发展方向

国内外污泥处理与处置的方法很多，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，以下介绍目前世界各国广泛采用的污泥处置方法。

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各种微量元素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。污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式，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，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制。

污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题，污泥中含有大量植物生长所必需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良剂（有机腐殖质）。故污泥农田林地利用是最佳的最终处置方法，但污泥中也含有对植物及土壤有危害作用的病菌、寄生虫卵、难降解有机物、重金属离子以及N、P的流失对地表水和地下水的污染，甚至可能含有一些致癌物质，目前对重金属污染研究较多。因此，在作农田林地利用前，应进行堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，同时还应去除这些有害物质。目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，化肥的普遍应用造成销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。我国有大量工业废水进入污水处理厂，污水中重金属离子约有50％以上转移到污泥中，污泥中的重金属离子含量一般都较高，提高污泥的农用量可以采取一些措施：一是把污泥制成有机—无机复合肥料，适当添加钾肥以补充污泥肥料中钾的不足，这样可以提高肥效降低有害物的含量；二是在经济政策上优惠使用污泥复合肥料的单位或个人，如免费提供试用肥料样品，免费为施用污泥复合肥料的区域或地块作土壤营养状况分析等。

2.2　污泥的填埋

　　污泥的卫生填埋始于60年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发，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工程操作方法。到目前为止，已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资较少、容量大、见效快，欧洲许多国家大约40%的污泥采用了填埋处置。由于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，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小。美国环保局估计，今后几十年内，美国6500个填埋场将有5000个被关闭。污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。由于消化装置工艺复杂、一次性投资大、运行操作难度大，实际运行经验表明往往难以达到预期的效果。况且脱水污泥含水率大大高于普通生活垃圾卫生填埋场所要求的30％含水率，因此需再经处理才能送生活垃圾填埋场填埋；或者设置专用的污泥填埋场，根据污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋，但此法有占地较大、选址受阻及存在二次污染隐患等缺点。

　　污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥填埋场的渗滤液属高浓度有机污水，必须集中加以处理；污泥填埋场四周应设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施，未经干燥焚烧处理的污泥，宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应<0.5m，消化污泥泥层厚度应不大于3m，泥层上面铺砂土层为0.5m，彼此交替进行填埋，并设置通气装置，污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋。

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，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。由于其在恶劣的天气条件下不需存储设备，对于大城市因远离填埋场造成运输费用高的场合，使用焚烧法处置可能是经济有效的。污泥焚烧产物利用污泥中合有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。在日本，该方法巳占污泥处理总量的60％以上、欧盟也在10％以上。为防止焚烧过程中产生二噁英等有毒气体，焚烧温度应高于850℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，因而可用于改良土壤、筑路等，也可作为砖瓦和陶瓷等的原料，另外，污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。将污泥转变成一种颗粒状燃料，可以很好燃烧，其热值和褐煤相当，燃烧释放的有害气体远低于焚烧过程，其残余物可用于建筑工业。污泥焚烧可以从废气中获得剩余能量，用来发电。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料，该合成燃料可用于工业和生活锅妒，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利用的一种理想途径。

2.4建筑材料利用

污泥制砖的方法有两种。一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分作适当调整，使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按重量比1:10配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的，制坯时只需添加适量粘土与硅砂。比较适宜的配料重量比为灰渣：粘土：硅砂＝100:50:（15～20）。 污泥制生化纤维板，主要是利用活性污泥中所含粗蛋白（有机物）与球蛋白（酶）能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，在碱性条件下加热、干燥、加压后，发生蛋白质的变性作用，从而制成活性污泥树脂，使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。

总之，综合利用将是今后污泥处置的主要方式。填理由于占地多，潜在生物可利用率低，渗滤液可污染地下水，后续处理管理费用高等问题，应用受到限制。海洋投弃将逐渐被禁止。随着科技的发展，污泥的有效利用的方式和有效利用率将会进一步增加。

3、污泥处置途径的选择

　　选择有效的污泥处置方法，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、适合长春市具体情况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。无论从经济因素还是从肥效利用因素出发，污泥的土地利用特别是污泥的农用都是一种符合我国国情的处置方法，但长春市污水厂污泥中部分重金属含量接近或者超过了农用污泥中污染物控制标准，这就部分限制了污水厂污泥的农业应用。根据控制标准，当施用符合标准的污泥时，一般用量不超过3 kg/(m2．a)(以干污泥计)，当污泥中任何一项无机化合物含量接近标准时，连续在同一块土壤上施用不得超过20年。长春市预计在2012年污水处理量将会达到220×104 m3/d，污水二级处理产生污泥干固体量为2.0 t计，日产污泥量为750 t，如全部考虑农用，则每年所需土地面积为9120 hm2。

　　因此，考虑到污泥的性质、污泥农用所需的土地面积、污水厂与农用场地的距离、天气的变化对农用的影响、污泥量的增加趋势以及污水厂处理的废水组分趋向复杂等因素，在以农用为首选处置途径的同时，必须寻找其他合适的污泥处置方法。

4　结论与建议

①　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，建议污泥应脱水处理。

　　②　在今后较长的一段时期内，长春市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。由上述计算比较可以看出，采用高干度脱水机填埋工艺的运行费用要大于采用普通脱水填埋工艺，但对于同样体积的污泥而言，普通脱水工艺(含水率为80%)的污泥填埋因须掺入填充料而使其所需的填埋场面积远大于高干度脱水(含水率为65%)的污泥填埋工艺，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；对于填埋土地难以寻找的情况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。

　　③　要积极探索污泥处理与处置的新方法与方式。

　　④　未来的污泥处理策略是使污泥的产生、处置与环境保护之间达到一个良好的平衡，要达到这种平衡的最佳途径是污泥的资源化利用；在污泥的管理中也应采用多样化策略，应首先考虑通过改进污水厂的处理工艺等减少污泥的产量，其次应该通过严格控制工业废水的排放来控制污泥的性质，不应再走工业发达国家先污染再治理的老路，应从一开始控制工业废水的排放，为以后的污泥利用带来方便。

参考文献：

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