城市污水处理厂污泥特征分析 3页

器环境保护工程EnV．rDnmentalPrOtec懿OnEngineer．ng城市污水处理厂污泥特征分析杨翠1，鲁群1，李秀2(1．华中科技大学文华学院城建学部，湖北武汉430074；2．武汉职业技术学院，湖北武汉430074)摘要：以位于武汉市的龙王嘴污水处理厂、南太子湖污水处理厂和沙湖污水处理厂的出厂污泥作为研究对象，对出厂污泥的特征进行了分析，分析项目包括：含水率、pH值、有机质、总氮、总磷、钾、重金属、燃烧热值。根据污泥的特征，提出污泥采用农用、卫生填埋、焚烧等方式进行处置的可行性。关键词：城市污水处理厂；污泥特征；污泥处置中图分类号：X705文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)0l一0118—03TheSludgeCharacteristicsAnalysisofMuIlicipalSewageTreatmentPlantYangCui，LuQun，LiXiu污泥是城市污水处理厂污水处理的副产物，为了避免污泥对环境造成二次污染。必须对其进行无害化、资源化处理⋯。目前国内城市污水处理厂污泥处置的主要方式有：卫生填埋、农用(自然堆肥)、焚烧及其他(干燥造粒、污泥制陶粒、污泥制砖及污泥制水泥)口1。污泥特征是进行污泥处置方式选择的重要依据之一，因此研究城市污水处理厂污泥特征具有重要意义。1污泥样品采集结合课题的研究方向和目的．选定位于武汉市的3座城市污水处理厂作为采样地点。1)龙王嘴污水处理厂：研究期间．处理工艺为一级处理工艺，处理规模约为6万洲。脱水污泥产量约为53W；2)南太子湖污水处理厂：处理工艺为二级氧化沟处理工艺，处理规模约为10万砌，脱水污泥产量约为75们；3)沙湖污水处理厂：处理工艺为二级传统活性污泥法处理工艺，处理规模约为10万删．脱水污泥产量约为75以。以3座污水处理厂的出厂污泥(均采用带式压滤机进行脱水处理)作为研究对象．进行污泥特征分析。2污泥特征分析研究期间．对每座污水处理厂的出厂污泥各进行了3次取样，每次取样质量不小于1kg；同时，对同一时段脱水污泥的压滤液也进行了取样，每次取样约500mL，并及时对所取样品进行了分析。分析项目如下：含水率、pH值、有机质、总氮、总磷、钾、重金属、燃烧热值。为便于表述。以下将龙王嘴污水处理厂简称为龙厂，南太子湖污水处理厂简称为南厂，沙湖污水处理厂简118瘩荭技木2014No．1(Jon．)V01．32称为沙厂。2．1含水率采用干燥法对3座污水处理厂出厂污泥的含水率进行了测定。结果如表1所示。表l出厂污泥的含水率％l69．7980．5378．38268．9379．1980．04366．2979．9578．27平均值68．3479．8978．90从表1可以看出．各污水处理厂出厂污泥的含水率在66．29％～80．53％之间．龙厂出厂污泥的含水率明显低于另外2座污水处理厂：南厂和沙厂出厂污泥的含水率保持在80％左右，比较稳定。龙厂采用的是一级处理工艺，而南厂和沙厂采用的都是二级处理工艺。处理工艺不同，出厂污泥的组成也就不同。龙厂的出厂污泥是初沉污泥，污泥中所含的水分主要是空隙水和毛细水，水分经过浓缩和机械脱水较易去除：而南厂和沙厂的出厂污泥是由初沉污泥和剩余污泥组成的混合污泥(主要是剩余污泥)，污泥中含有大量的微生物，颗粒吸附水和内部水含量较高。水分经过浓缩和机械脱水不易去除。2．2pH值采用精密pH试纸对3座污水处理厂出厂污泥的pH值进行了测定，结果如表2所示。\n表2出厂污泥的pH值1约7．06．5～7．02约7．06．5～7．O约7．O36．5～7．06．5～7．O从表2可以看出，各污水处理厂出厂污泥的pH值介于6．5～7．0之间，呈中性，比较稳定。2．3有机质污泥中含有大量的有机物质。如蛋白质、脂肪、淀粉、糖类、纤维等。采用重铬酸钾法对3座污水处理厂出厂污泥中有机质的含量进行了测定。结果如表3所示。表3出厂污泥中CODQ的含量m∥g篷董曼．篓鳖堕．|．!t一．一．．i：鎏塑￡一二：鍪釜．二__．塑l琶篓鐾：173274083329626687063507983607平均值734797715从表3可以看出，各污水处理厂出厂污泥中COD＆的含量介于507～983m以之间，平均值比较接近，南厂出厂污泥中COD。的含量略高于龙厂和沙厂。虽然3座污水处理厂的处理工艺不同，但是出厂污泥中COD＆的平均值差别不大。这是因为污泥中COD＆的含量主要与污水处理厂进水COD。的含量大小及出厂污泥的含水率有关，而与处理工艺的关系不大。2．4总氮采用紫外分光光度法对3座污水处理厂出厂污泥中总氮的含量进行了测定，结果如表4所示。表4出厂污泥中总氮的含量％从表4可以看出，各污水处理厂出厂污泥(干)中总氮的含量介于1．3l％～3．63％之间。沙厂和南厂出厂污泥(干)中总氮的含量明显高于龙厂，且沙厂更高一些，平均值达到了3．19％。由于3座污水处理厂的处理工艺不同．因此污泥中氮的来源也不同。一级处理工艺中，污泥中的氮仅来自于以有机体(如动物蛋白、植物蛋白等)形式存在、不环境保护工程器EnVironmentaIPrOtectjOnEngineering溶于水而沉淀下来的氮化合物：二级传统活性污泥法处理工艺中，氮是微生物保持正常的生理功能(即细胞合成)所必需的元素，存在于剩余污泥中，因此污泥中氮的含量较高：而二级氧化沟处理工艺中，通过硝化菌和反硝化菌进行的硝化和反硝化反应，可有效脱除污水中的氮．因此剩余污泥中氮的含量相对较低。另外，沙厂所处理的污水中生活污水所占比例较大，污水中氮的含量较高．这也是沙厂出厂污泥中氮的含量高于南厂的原因之一。2．5总磷采用紫外分光光度法对3座污水处理厂出厂污泥中总磷的含量进行了测定，结果如表5所示。表5出厂污泥中总磷的含量％10．461．770．7620．542．13O．9730．331．930．74平均值0．441．940．82从表5可以看出．各污水处理厂出厂污泥中总磷的含量介于0．33％～2．13％之间，差距比较明显。南厂出厂污泥中总磷的含量最高。其平均值是沙厂的2．4倍，是龙厂的4．4倍。由于3座污水处理厂的处理工艺不同，因此对污水中磷的去除效果有明显的差异。磷不同于氮，不能形成气态氧化物或还原物。但具有以固体形态和溶解形态互相转化的性能。一级处理工艺中，污泥中的磷主要来自于污水中沉淀下来的悬浮物。所以龙厂出厂污泥中磷的含量很低；二级传统活性污泥法处理工艺对磷有一定的去除能力，但只能去除细菌细胞由于生理上的需要而摄取的部分，去除率仅为5％～20％，所以沙厂出厂污泥中磷的含量较高：而二级氧化沟处理工艺是利用聚磷菌类的微生物．过量地从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在细菌体内，形成高磷污泥排出系统外，达到从污水中除磷的效果。也就是“生物除磷”，所以南厂出厂污泥中磷的含量最高。2．6钾采用石墨炉原子吸收分光光度法对3座污水处理厂出厂污泥中钾的含量进行了测定．结果如表6所示。从表6可以看出，各污水处理厂出厂污泥(干)中钾的含量介于1．52％～2．07％之间．都比较高，且其平均值相差不大。城市污水处理厂出厂污泥中的钾是以粒子态存2014年第1搠(1一)第32巷辛荭鼓木119\n器环境保护工程EnV{ronmentaIProtectjOnEngin∞ring表6出厂污泥中钾的含量％在的．钾的含量受地域分布、水文地质、土壤状况影响大：而对于同一城市或地区，即使污泥来自不同的污水处理厂。钾的含量差别也比较小【3】。由于污泥中植物营养元素氮、磷、钾的含量较高，因此污泥具备农用处置的可行性。2．7重金属采用石墨炉原子吸收分光光度法对3座污水处理厂出厂污泥(干)中铅、镉、铜、锌的含量进行了测定，较大。因此不同城市或地区的污泥中钾的含量差别较结果如表7所示。表7出厂污泥中重金属的含量m眺g÷样品。．．．：．．。．．；；，垄[．。。．；。童臣．．。。。．．童，。。．≤瓣．[．ii《l麟霉．，嵩瓣^—■_■o_———————。《≈女o————————____————————————op一———————————h———————————‘÷o__——————————*_*‘————一———_“，_o——————_‘口e繁}o__——_‘e■■■孽，》口，，o_‘。—■§％￡}爨二．．苎姿ii塑：塑．塑．壁。竺--塑___．_．塑_____塑二篓．整鎏二__壁l鎏____=壁耋鍪11704．886019001701037069001507．9190200021203．699035001901047091001103．8190340031403．9l500270025011540258001104．31401500平均值1434．1l117270020310．3460139331235131732300从表7可以看出，南厂出厂污泥中铅、镉、锌的含量明显高于龙厂和沙厂，这是由于南厂位于汉阳沌口开发区．服务区域内金属加工、制造企业较多，污水中工业废水比例大：龙厂服务区域包含关南工业园区，污水中含有一定量的工业废水，但比例不大：而沙厂服务区域内工业企业很少，污水中生活污水比例大。龙厂出厂污泥中铜的含量明显高于其他2厂．这可能是由于关南工业园区内包含与铜有关的企业。南厂第3批次样品中锌的含量达到了25800m眺g，很可能是锌排放严重超标所致。2．8燃烧热值采用热重一差示扫描量热法TG—DSC对3座污水处理厂出厂污泥(干)的燃烧热值进行了测定，结果如表8所示。表8出厂污泥的燃烧热值ld瓜g从表8可以看出，各污水处理厂出厂污泥的燃烧热值都比较高，最高值达到了5610kJ依g，龙厂的平均值最高．南厂次之，沙厂最低。由于污泥中含有大量的有机物．其燃烧能放出大量的热量，因此污泥可以采用焚烧处置方式。3结论通过对3座污水处理厂出厂污泥的特征进行对120辛荭投_术2014No．1(Jan．)V01．32比和分析，得到以下结论：1)采用一级处理工艺进行污水处理，产生的污泥平均含水率要低于采用二级处理工艺产生的污泥。2)污泥的pH值比较稳定，保持在6．5～7．0之间。3)出厂污泥中CODo的平均值比较接近。4)二级氧化沟处理工艺具有明显的脱氮除磷能力：污泥中氮、磷、钾的含量较高，具备农用处置的条件。5)污水成分对污泥中重金属含量影响较大，工业废水比例大的污水处理厂产生的污泥中重金属含量高。6)出厂污泥具有较高的燃烧热值。具备焚烧处置的条件。由于城市污水处理厂出厂污泥的成分复杂．不同时段污泥的特征也会有所变化．因此，适当扩大对污泥特征的研究范围，比如污泥的抗压强度、脱水性能等，并对污泥的特征进行长期的实验与分析，熟悉污泥特征的变化规律，才能更好地对污泥进行合理的处置，减少其对环境造成的污染，实现无害化、资源化的污泥处置目标。箍瀵嚣参考文献：[1】岑超平，张德见，韩琪．城市污水处理厂污泥处理处置的政策分析[J】．生态环境，2005，14(5)：803—806．【2]唐小辉，赵力．污泥处置国内外进展[J】．环境科学与管理，2005，30(3)：68—70．【3]程五良，方萍，陈玲，等．城市污水厂污泥土地利用可靠性探讨叨．同济大学学报：自然科学版，2004，32(7)：939—942．收稿日期：2013一08—22作者简介：杨翠，女，讲师，硕士，主要从事给水排水方面的研究工作。