城市污水处理厂污泥处理处置方案选择 6页

:曹仲宏城市污水处理厂污泥处理处置方案选择城市污水处理厂污泥处理处置方案选择曹仲宏,天津(天津市市政工程设计研究院给排水分院30051),:摘要本文根据当地情况并综合比较城市污水厂污泥处理的好氧发酵方案和深度脱水,,方案选取污泥深度脱水方案为该污水处理厂的阶段性污泥处理方案将污泥安全处理后土地利用作为永久性方案,最终达到将污泥资源化综合利用的。目的:关键词城市污水处理厂污泥处理处置方案选择。污水的净化处理一定意义上是部分地将其中的污染物分离转移至污泥中城市污泥是污水处理,,厂在废水处理过程中所产生的一种副产品其污染成分与污水近似而浓度则要高得多是由有机残渣、细菌菌体、无机颗粒及胶体等组成的极其复杂的非均质体。随着我国城镇化进程的加快,环境保,,,。护要求的提升污水处理行业的不断发展城镇污水处理率逐年提高导致污泥产量逐年增加污水和污泥是解决城市水污染问题两个同等重要又紧密相连的两个系统,污泥处理处置是污水处理得以,,、,实施的最终保证如处理处置不当这些污泥非常容易对地下水土壤等造成二次污染成为环境安全,。,和公众健康的威胁影响国家节能减排战略实施的积极效果因此在建设污水处理厂的同时解决污泥处理处置问题,防止二次污染,提高污泥资源化利用水平,维护良好生态环境,促进循环经济和生态城市建设,是我国节能减排战略的重要一环。,本文就某城市污水处理厂污泥处理的工艺对好氧发酵和深度脱水两种污泥处理工艺方案进行了分析比选,提出适合该市目前社会、经济状况的污泥处理处置工艺方案。1项目基本情况J市为我国中部二线城市,本污泥处理处置工程拟处理市内一厂、二厂两座污水处理厂产生的污泥。一厂、二厂两座污水处理厂同网收水,服务面积约36.Zk耐,服务人口58.6万人(2010年)。近、,,,期一厂二厂设计规模均为ro万m/d二级处理工艺一厂采用灯刀0二厂采用卡鲁塞尔氧化沟工。艺。两座污水处理厂提标改造后污泥量约20吨/天(含水率80%),,,,。根据监测结果J市污泥有机质含量较低(<50%)热值低重金属含量低总养分偏低(约l%)2发达国家污泥处理处置现状及发展趋势欧洲污泥处置最初的主要方式是填埋和土地利用,近几年总的趋势是土地利用的比例越来越高,欧盟及绝大部分欧洲国家越来越支持污泥的土地利用。目前,德国、英国和法国每年产生的污泥(干、,、。重)分别为220万t120万t和85万t作为农用方向土地利用的比例分别已达到40%60%和60%北美地区虽然土地资源充足,但卫生填埋总体较少,污泥处理处置的技术路线一直是农用为主,。,且为污泥农用做了大量安全性评价工作目前美国1600座污水处理厂年产710万t污泥(干重)665\n全国排水委员会2012年年会论文集,。,,,中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体用做农田肥料另外有17%填埋20%焚烧3%用于矿山恢复的覆盖。日本由于土地限制,污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主,农用与填埋为辅。近年来,日本开始调整原有的技术路线,更加注重污泥的生物质利用,逐步减少焚烧的比例。总体来看,欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。土地利、、用主要包括三个方面:一是作为农作物;;牧场草地肥料的农用二是作为林地园林绿化肥料的林用三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区改良基质的土壤改良。由于运输距离、操作难度等客观因素,污泥。,农用量又远高于林用和土壤改良另外欧美普遍采用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化」{‘。和无害化处理3我国污泥处理处置的相关技术政策及原则为推动在处理污水的同时妥善处理污泥,由我国住建部、环保部、科技部于2009年2月18日发布:“的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》(建城「2009」23号)规定城镇污水处理厂新建、改建和扩建时,污泥处理处置设施应与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投人运。,。”行污泥处理必须满足污泥处置的要求达不到规定要求的项目不能通过验收鼓励符合标准的污泥进行土地利用,提出在污泥浓缩、调理和脱水等实现污泥减量化的常规处理工艺基础上,根据污泥土地利用要求和相应的泥质标准,分别选择厌氧消化、高温好氧发酵的污泥处理技术路线。鼓励采用一,’。;}干化焚烧的联用方式提高污泥的热能利用效率鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建环境保护部办公厅于2010年1月26日发布的《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的1:“、、。通知》(环办「2010〕57号)要求污泥处理处置应遵循减量化稳定化无害化的原则污水处理厂新建、改建和扩建时,污泥处理设施(污泥稳定化和脱水设施)应当与污水处理设施同时规划、同时建、。,设同时投人运行不具备污泥处理能力的现有污水处理厂应当在本通知发布之日起2年内建成并。”“,运行污泥处理设施污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的必须将污泥脱。,水至含水率50%以下川住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会共同组织编制的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术“”1:“指南(试行)》(以下简称技术指南)(201年3月)(建科「2011〕34号)指出污泥处理处置设施建设时,相应安全设施的建设也必须执行同时规划、同时建设、同时投人的原则,确保污泥处理处置设。”“。施的安全运行污泥处理设施的工艺及建设标准应满足相应污泥处置方式的要求污泥处理设施,,”。,尚未满足污泥处置要求的应加快改造确保污泥安全处置在污泥的处理处置方案选择上首先调查本地区可利用土地资源的状况,按照国家相关标准要求,结合污泥泥质及厌氧消化、好氧发酵等处理技术,优先研究土地利用的可能性;当污泥不具备土地利用条件时,可考虑采用焚烧或建材利用的,、、,;应首先全面调查当地的垃圾焚烧处置方式当污泥采用焚烧方式时水泥热电等行业的窑炉状况,,尽可能发挥综合效益;优先利用上述窑炉资源对污泥进行协同焚烧当污泥泥质不适合土地利用且,’。可采用填埋处置{当地不具备焚烧或建材利用条件“”技术指南按照《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》的要求并参考国,明“、、、、内外的经验与教训确提出我国污泥处理处置应符合安全环保循环利用节能降耗因地制宜”’。r)稳妥可靠的原则666\n:曹仲宏城市污水处理厂污泥处理处置方案选择,、、、、、以上污泥处理处置政策的相继发布及执行从污泥处理处置设施的规划设计环评建设验收运营和管理等方面为我国城镇污水处理厂污泥处理处置技术方案选择及全过程的管理提供了政策、技术上的强大支持,是进行污泥处理处置技术方案选择的重要依据。4污泥处理方案比选、:《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》中的污泥处理技术包括浓缩脱水技术厌氧消化技术、好氧发酵技术、污泥热干化技术、石灰稳定技术、其他技术(污泥热解处理技术、污泥水热处、、。;:理技术)处置技术包括污泥土地利用污泥焚烧与建材利用污泥填埋表1污泥处置方式分类分类范围备注污泥土地利用园林绿化城镇绿地系统或郊区林地建造和养护等的基质材料或肥料原料土地改良盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改良材料农用农用肥料或农田土壤改良材料污泥焚烧协同焚烧调查当地的垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉状况,优先利用上述窑炉资与建材利用源对污泥进行协同焚烧单独焚烧干化、焚烧联用,提高污泥的热能利用效率建材利用制作水泥添加料、制陶粒、制路基材料等污泥填埋混合填埋在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋(含填埋场覆盖材料利用),、确定符合当地实际的污泥处理处置路线时应综合考虑当地污泥泥质特征土地资源及环境背景、可利用的水泥厂或热电厂等工业窑、经济社会发展水平等因素,结合可采用的处理技术、合理确定。,、本地区的主要污泥处置方式的组合根据处置方式确定具体技术方案时应进行经济性分析环境影。响分析以及碳排放分析川,,,经检测J市污水处理厂产生污泥有毒物质含量低污泥有机成分低自身燃烧值不高所以不选,、、;择焚烧法作为其最终处置方式经调查当地不具备与垃圾焚烧水泥热电等行业的窑炉对污泥进行协同焚烧的条件;由于在成本、产品质量稳定性、工艺技术尚不成熟及相关地方支持政策尚不完善等4,。,,「〕污泥建材利用不可行J市为国内二线城市可行的为污泥土地利原因根据该城市社会经济状况。,“”“用及填埋针对J市污泥处理处置工程特点根据技术指南的污泥处理设施的工艺及建设标准应”,,满足相应污泥处置方式的要求本项目污泥处理工艺主要选取以下两种方式进行方案对比以选取。:;适合本工程的处理工艺l)好氧发酵后土地利用2)深度脱水后填埋4.1污泥好氧发酵技术方案污泥处理的好氧发酵通常是指高温好氧发酵,是通过好氧微生物的生物代谢作用,使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程,能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用。代谢过程中产生热量,可使堆料层温度升高至5,可有效杀灭病原菌、,,℃以上寄生虫卵和杂草种籽并使水分蒸发实现污泥稳定化、无害化、减量化。。欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向欧美普遍采用厌氧。消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处。。理美国还另外建设了70多套好氧发酵处理设施污泥的厌氧消化或好氧发酵为污泥的土地利用。提供了较好的基础《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》明确指出以土地利用为污泥处置方式时鼓励采用厌氧消化或好氧法发酵等方式对污泥进行处理,因此根据我国的经·667·\n全国排水委员会2012年年会论文集济水,,、、平符合环保要求的较低成本的污泥好氧发酵处理工艺具有较强的适用性目前在秦皇岛长春沈阳、上海、天津、哈尔滨等城市已有建成或在建的污泥好氧发酵处理工程项目。调理剂发酵成品回流发酵污水厂脱水污泥成品图1好氧发酵工艺流程表2好氧发酵主要工艺设计参数发酵周期Zld辅料配比)10%发酵温度50一70℃进泥含水率80%~混合料水分控制55%65%熟料含水率<45%一有机物控制20%80%25一35:l碳氮比控制温度控制2一3d后温度可升至60℃通风供氧控制>18%表3好氧发酵成品质t要求含水率<40%蠕虫卵死亡率>95%粪大肠菌群菌值>0.01种子发芽率指数>70%4.2污泥深度脱水技术方案,。污泥的深度脱水处理是指脱水后污泥含水率达到60%以下特殊条件下污泥含水率还可以更低,,,目前我国城镇污水处理厂大都无初沉池且不经厌氧消化处理故脱水后的污泥含水率大都在78%一。、。“”:“85%之间高含水率给污泥后续处理运输及处置均带来了很大的难度技术指南指出严格”。,,限制并逐步禁止未经深度脱水的污泥直接填埋深度脱水后的泥饼含水率(60%可以填埋工艺,。流程占地小减小了湿污泥的运输费用和运输时对环境的影响,,污泥深度脱水也可针对现有污水厂污泥处理(利用已有脱水机房及脱水设施)进行改造占地小,,,、、、流程简单投资较低处理效果较好深度脱水工艺已在厦门集美污水厂员当污水厂石渭头污水厂杏林污水厂、杭州七格污水厂、广州大沙地污水厂、杭州萧山临江污水厂、山东济宁市污泥深度脱水干。化等工程中得到应用表4深度脱水主要工艺设计参数深度脱水系统进泥含水率小于等于95%深度脱水系统年工作时间)780扮年月平均药剂的投加量不超过8%(以so%含水率污泥计)表5深度脱水成品质,要求含水率<60%PH~510混合比例落8%·668·\n:曹仲宏城市污水处理厂污泥处理处置方案选择药剂污水处理厂污泥预脱水调理罐池污泥压滤机外运填理图2深度脱水工艺流程6〔’〕表方案综合分析与评价典十十型处理处置方案好氧发酵土地利用深度脱水填埋最佳适用的污泥种类生活污水污泥匡活污水及工业废水混合污州r二业乙J,Z、白耘止屯叮12、rJ污染因子恶臭病原微生物恶臭重金属工巾边兄文〕三1土节「汁安全性总体安全总体安全李伙护之成写乙口二rr二自1口JJ刁声IA循环要素有机质氮磷钾无多(乙尽公目卫p个U州」汁勺「资源循环利用效率评价较高无乙比名1.仁立屯吓矛人吞卜去十能耗评价较低低目〔不七讨刃丰七卜节TJ「物耗评价较高高总体碳评价低水平碳排放高水平碳排放}建设费用较低低技术经济评价⋯占地较多多运行费用较低低⋯表7污泥处理工程方案综合比较方案好氧发酵深度脱水项目总投资(万元)54211996运行费用(元/t(80%)含水率污泥)1201om,)23《X)02215项目占地(产品日产量(口d)87114产品含水率(%)<45<50添加物料调理剂需要量大,收集、储存困难多种药剂除臭除臭体量大除臭体量小项目用地用地需新征,污水厂附近无可用地污水厂内可解决项目用地工程案例较多较多,,,,,总体来看好氧发酵工艺工程实例较多虽然与土地利用的衔接较好但占地面积大投资高调,,,,调理剂收集及储存困难;因其占地小理剂需要量大除臭体量大深度脱水工艺工程实例也较多流程简单,投资较低,处理效果较好,既可新建也可针对现有污水厂污泥处理进行改造,但产品主要以填,。埋为主资源利用性较差根据以上方案对比及综合分析,推荐采用深度脱水作为,J市污水处理一厂及二厂污泥处理工艺。深度脱水泥饼运往当地垃圾填埋场填埋处置污泥填埋是一项比较成熟的污泥处置技术,其优点是处理容量大、见效快、操作简单,但也存在如合适的场地不宜寻找,污泥运输和填埋场地建设费用较高,有害成分的渗漏对地下水的污染,填埋场的卫生、臭气问题造成二次污染等一些问题。污泥填埋并没有最终消除污染,只是起到延缓的作用。,,该城市属于中等正在发展的城市随着城市的发展城市人口不断增长产生的生活垃圾量也随之增,,,,,多该市2007年筹建垃圾填埋厂距离市中心29公里总库容420万立方米日处理能力970吨该垃·669·\n全国排水委员会2012年年会论文集,圾填埋厂的容量只够该城市巧年的生活垃圾填埋量而没有多余的容量用来填埋污水处理厂的污泥,近郊也没有合适的地方能够用来做污泥填埋厂。当污泥中有毒有害污染物质含量较高,污水处理厂内建设用地紧张,而当地又有可供填埋的场地时,该方案可作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。“”“,技术指南指出利用其他行业资源确定的污泥处理处置方案宜作为阶段性方案不宜作为永久”’,,,[性方案深度脱水后填埋方案占用土地量大且导致大量碳排放所以污泥卫生填埋只能作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。5结论在制订污泥处理处置规划方案时,应根据污泥处理处置阶段性特点,同时考虑应急性、阶段性和,,;可把充分利用其他行业资源进永久性三种方案最终应保证永久性方案的实现在永久方案完成前行污泥处理处置作为阶段性方案,并应具有应急的处理处置方案,防止污泥随意弃置,保证环境安’。[〕全《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》鼓励符合标准的污泥进行土地利用,提出在污泥浓缩、调理和脱水等实现污泥减量化的常规处理工艺基础上,根据污泥土地利用要求,、。和相应的泥质标准分别选择厌氧消化高温好氧发酵的污泥处理技术路线在污泥的处理处置方案,“”,,选择上技术指南指出首先调查本地区可利用土地资源的状况按照国家相关标准要求结合污泥泥质及厌氧消化、好氧发酵等处理技术,优先研究土地利用的可能性。因此,在污泥处理处置方案设计中应将污泥经过厌氧消化、高温好氧发酵处理后进行土地利用进一步资源化作为污泥处理处置的。永久性处置方案:参考文献。、「1]《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》(建科[2011]34号)中华人民共和国住房和城乡建设部国家发展改革委员会20。[2]《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行))》(建城[09」23号)中华人民共和国住房和城乡建设部、环境保护部和科学技术部20101。[3]《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》(环办[157号)中华人民共和国环境保护部办公厅。,,[4]《城镇污水处理厂污泥处理处置系列标准实施指南》中国标准出版社2010年北京E一mail:ntea.eomk@126670