渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究 4页

第39卷第6期环境科学与管理Vl01．39No．62014年6月ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEM哐NTJune2014文章编号：1674-6139(2014)06—0094—04渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究杨建军，徐楠，刘赵梅，卢立栋，马启翔(陕西省环境科学研究院，陕西西安710061)摘要：根据渭河流域关中段的污染状况及《(渭河流域水污染防治三年行动方案(2012—2014年)》对科技攻关的实际需求，采用资料搜集、实地调查、问卷发放、数理统计等方式对渭河流域关中段55座城镇污水处理厂的污泥处理情况进行了调查与分析。根据调查分析结果，提出了渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术在应用过程中存在的一些问题，并结合该流域实际情况提出了相应建议，期望能够对该流域污泥处理技术的良性发展提供“第一手”的参考资料。关键词：渭河流域关中段；城镇污水处理厂；污泥处理技术：应用现状中图分类号：X703文献标志码：AInvestigationandAnalysisonSludgeTreatmentTechniquesofUrbanWastewaterTreatmentFirminGuanzhongSegmentinWeiheRiverValleyYangJianjun，XuNan，LiuZhaomei，LuLidong，MaQixiang(ShaanxiProvincialAcademyofEnvironmentalScience，Xi’an710061，China)Abstract：AccordingtothepollutionstatusinGuanzhongSegmentinWeiheRiverValleyandactualdemandof“WaterPol—lutionPreventionActionPlanForThreeYears(2012—2014)inWeiheRiverValley”，sludgetreatmentoffifty—fiveurbanwastewatertreatmentfirmintheGuanzhongsegmentofWeiheRiverValleyisinvestigatedandanalyzedusingthedatacollection，fieldsurvey，questionnaire，mathematicalstatisticsandSOon．Accordingtotheresultsofinvestigationandanalysis，thispaperputsforwardsomeproblemsofsludgetreatmenttechniquesintheapplicationprocess．Combinedwiththeactualsituationinthere—gionitalsomadeanumberofsuggestions，aimingtoprovidethefirst—handreferenceforthehealthydevelopmentofsludgetreat—menttechniquesinWeiheRiverValley．Keywords：GuanzhongsegmentinWeiheRiverValley；urbanwastewatertreatmentfinn；sludgetreatmenttechniques；ap·plicationstatus折算结果为：每处理万吨水可产生干污泥约2．06前言吨。根据以上相关数据可以核算出，2011年中国城据(2011年环境统计年报》，2011年中国共调市污水处理厂的干污泥产生量约为829．97万吨，另查统计3974座污水处理厂，设计处理能力为据干污泥与湿污泥间换算公式可以计算出2011年13990．97i吨／日，全年共处理废水402．9亿吨。另中国湿污泥(含水率80％)的产生量约为4149．85据2011年《城市建设统计年鉴》，目前中国城市污万吨。由于湿污泥产生量在很大程度上决定或影响水处理厂处理水量及产生的干污泥量(含水率0％)了后续的污泥处置成本以及环境治理成本，所以了收稿日期：2014—03—19解城镇污水处理厂污泥处理技术概况并对其分析，基金项目：陕西省科技统筹创新工程计划项目(2011KTZB03—03)对于污泥处理技术的选择、成本控制、污泥处置方式作者简介：杨建军(1975一)，男，博士，工程师，研究方向：水环境与水污染控制工程。等均有较强的积极意义。·94·\n期杨建军等·渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究V0l_39No．6June20141渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处初沉污泥29％理现状调查及分析1．1污泥产生情况本调研共取得渭河流域关中段55座城镇污水处理厂的污泥产生数据(2011年)。根据统计结果，剩余污泥2011-年渭河流域关中段55家城镇污水处理厂共产71％生污泥41．6万t(按含水率80％计)，平均1t废水污泥产生量为0．62kg。2011年渭河流域关中段55图1渭河流域关中段55座城镇污水处理厂初沉污泥与剩余污泥比例图座城镇污水处理厂污泥产生情况见表1。表12Ol1年渭河流域城关中段1．3污泥处理技术应用现状及分析55座城镇污水处理厂污泥产生情况污泥处理技术是指对城镇污水处理厂污泥进行减容、减量、稳定以及无害化的过程中采用技术的统称，主要包括污泥浓缩脱水技术、污泥厌氧消化技术、污泥好氧发酵技术、污泥石灰稳定化技术、污泥干化技术、污泥热解处理技术、污泥水热处理技术以及污泥焚烧技术等。由于以上技术(除过污泥浓缩脱水技术)在使用前一般均需进行污泥浓缩或脱水，所以污泥浓缩脱水技术也称为污泥预处理技术_3J。根据此次调研，目前渭河流域关中段55座城镇污水处理厂涉及到的污泥处理技术主要有浓缩脱水技术、厌氧消化技术、好氧发酵技术、自然干化技术以及通过蚯蚓养殖来处理污泥的新技术等。由表1可看出，2011年西安市14座城镇污水1．3．1浓缩技术应用现状及分析处理厂污泥产生量为25．9万吨，约占渭河流域关中目前，污泥浓缩技术主要有重力浓缩技术、机械段55座城镇污水处理厂污泥总量的62．1％，而咸浓缩技术和气浮浓缩技术J。根据本次调研，渭河阳、宝鸡、渭南、铜川和杨凌区的污泥产生量占污泥流域关中段55座城镇污水处理厂中约有68％的城总量的比例相对较小，其主要原因有两方面：一是城镇污水处理厂采用重力浓缩技术、约有13％的城镇镇污水处理厂平均污水处理量较小，二是城镇污水污水处理厂采用机械浓缩技术、约有4％的城镇污处理厂数量较少。水处理厂采用气浮浓缩技术，而另有15％的城镇污1．2污泥来源水处理厂没有采用浓缩技术。具体污泥浓缩技术应1．2．1按污水来源用现状见图2。按照进水来源，污泥可分为生活污水污泥和工未采业废水污泥LlJ。根据此次调研，渭河流域关中段55座城镇污水处理厂总进水中工业废水约占8．4％，而咸阳与宝鸡的工业废水比例较大(分别为19．5％和24．3％)。1．2．2按污泥来源按照污泥来源，污泥大致可分为栅渣、沉砂池沉渣、初沉污泥、剩余污泥等I。根据此次调研，渭河流域关中段55座城镇污水处理厂中初沉污泥产量重力浓缩技术68％与剩余污泥产量占到总污泥产量的绝大部分比例。图2渭河流域关中段55座城镇初沉污泥、剩余污泥占其两者总量比例见图1。污水处理厂污泥浓缩技术应用现状·95·\n期杨建军等·渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究VoI．39No．6June2014由于重力浓缩技术相对其他浓缩技术的主要不1．3．3厌氧消化技术应用现状及分析足是占地面积较大、易进行磷的释放以及臭味较大，厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化所以在目前渭河流域关中段各城镇污水处理厂提标反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有改造的主要目标(“脱氮除磷”是主要目标之一)面效的一种污泥处理工艺J。根据本次调研，渭河流前，重力浓缩技术将逐渐被其他浓缩技术所取代。域关中段55座城镇污水处理厂中有2家城镇污水目前，有些城镇污水处理厂已经将重力浓缩池改造处理厂采用或拟采用污泥厌氧消化技术，其中1家为贮泥池或污泥均质池，以避免重力浓缩池中磷的城镇污水处理厂开始采用中温厌氧消化技术，后来浓度过高，从而最终影响污水处理厂的出水水质。由于考虑到沼气存在一些安全问题，所以最终将中另外，还有的城镇污水处理厂对重力浓缩池中的污温厌氧消化技术改为常温消化技术，目前该城镇污泥进行间断性曝气，以期在保留重力浓缩池重力浓水处理厂的运行效果也不是太好，经常会发生装置缩作用的同时减少磷的释放。停用现象；此外，另1家城镇污水处理厂的污泥厌氧1．3．2脱水技术应用现状及分析消化装置已经基本建好，但是由于后续资金一直未目前，机械脱水技术主要有带式压滤脱水技术、得到落实，目前还没有运行计划。根据国内外实践，离心脱水技术及板框压滤脱水技术等J。根据本城镇污水处理厂规模越小，采用污泥厌氧消化技术次调研，渭河流域关中段55座城镇污水处理厂中约越不经济。据前联邦德国城镇有关污水处理厂污泥有78％的城镇污水处理厂采用带式压滤技术、约有处理经验，一般当城镇污水处理厂规模超过500014％的城镇污水处理厂采用离心脱水技术，约有m／d时，采用污泥厌氧消化技术较为经济，当污水2％的城镇污水处理厂采用板框压滤脱水技术、约有处理规模约为1万m／d时，使用沼气发电在经济上2％的城镇污水处理厂采用螺旋压榨脱水技术，而另是可行的。此外，《城镇污水处理厂污泥处理处置有4％的城镇污水处理厂没有采用脱水技术。具体污染防治最佳可行技术指南(试行)》中也认为当城污泥脱水技术应用现状如图3所示。在污泥脱水过镇污水处理厂规模在50000111／d以上时宜采用污程中各城镇污水处理厂加人的混凝剂主要是以聚丙泥厌氧消化技术，该指南同时也指出污水处理工艺烯酰胺(简称PAM)为主，经浓缩、脱水后的污泥含若为延时曝气氧化沟时也不宜选择该技术。按照水率一般保持在67％～85％之间，其中污泥含水率《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行能达到80％以下的城镇污水处理厂约占24％，而污技术指南(试行)》对采用污泥厌氧消化技术的要泥含水率能降至60％及以下的城镇污水处理厂还求，本次调研的55座城镇污水处理厂适宜采用污泥没有1座。在污泥含水率执行标准方面，所有55座厌氧消化技术的城镇污水处理厂只有8家，约占总调研对象的15％，而目前只有2家城镇污水处理厂城镇污水处理厂均执行《城镇污水处理厂污染物排采用或拟采用该技术，所以该技术在渭河流域关中放标准》(GB18918—2002)中的“污泥含水率应小段还是有较大发展空间的。1．3．4好氧发酵技术应用现状及分析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J。代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，可有效杀灭病原菌、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。污泥好氧发酵通常包括前处理、好氧发酵、后处理和贮存等过程。前处理包括破碎、混合、含水率和碳氮比的调整；好氧发酵阶段通常采用一次发酵方式；后处理主要包括破碎和筛分，图3渭河流域关中段55座城镇有时需要干燥和造粒。根据本次调研，渭河流域关污水处理厂污泥脱水技术应用现状中段55座城镇污水处理厂中有2家城镇污水处理·96·\n掌期杨建军等·渭河流域关中段城镇污水处理厂污泥处理技术调查与分析研究V01J．u3n9eN2o0．164厂采用或拟采用污泥好氧发酵技术。其中，1家城镇及其毒害、蚯蚓粪利用等方面的研究也很缺乏。所污水处理厂正在建设污泥好氧发酵工程，该项目属于以，只有调配好城镇污水处理厂进水来源的分配比渭河污染防治三年重点项目，建设规模为100fd。例、加大蚓体与蚯蚓粪有关重金属方面的研究力度，1．3．5干化技术应用现状及分析才能够促使这项污泥处理技术得到较快发展。污泥干化技术包括污泥自然干化技术和污泥热1．3．7污泥处理技术应用小结干化技术，这两种技术均属污泥深度脱水技术。污渭河流域关中段55座城镇污水处理厂在采用泥自然干化技术是以太阳能作为能量来源，将脱水污泥预处理技术(污泥浓缩脱水技术)后的其他污后污泥以一定厚度至于干化场，促使污泥中含水率泥处理技术应用现状见图4。获得进一步降低的一种技术，而污泥热干化技术是厌氧消化技术好氧发酵技术以人工能源作为能量来源，通过污泥与热媒之间的传热作用，脱除污泥中水分的一种技术。根据本次调研，渭河流域关中段55座城镇污水处理厂中有9家城镇污水处理厂采用污泥自然干化技术，而污未采用污泥泥热干化技术则没有城镇污水处理厂采用，究其原稳定化技术52．37％因主要是由于热干化技术需要大量热源，而调研的城镇污水处理厂要么内部或外部附近未设供热设施或未建立供热企业，要么有热源企业但因城镇污水23．64％处理厂目前还没有这方面的技术外延需求，所以也图4渭河流域关中段55座城镇未促成污泥热干化技术的使用，加之已有实践证明污水处理厂污泥处理技术应用现状为污泥干化处理单独设置供热设施是很不经济的，2结语所以在《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南本文通过对渭河流域关中段55座城镇污水处(试行)》中指出“热干化工艺应与余热利用相结合，理厂污泥的产生、来源、处理现状等的调查、统计与不宜单独设置热干化工艺”。分析，获得了该流域污泥处理方面的基本资料，并提1．3．6养殖蚯蚓处理污泥技术应用现状及分析出了该流域污泥处理技术在具体应用以及将来发展根据本次调研，渭河流域关中段55座城镇污水过程中存在的一些问题和建议，期望以上基础资料、处理厂中总计有西安、咸阳等13家城镇污水处理厂问题及建议能够对该流域后续污泥处理技术的选择是通过利用脱水污泥养殖蚯蚓的方法来达到处理污与现有污泥处理技术的改造提供较强的借鉴意义。泥的目的。以某污泥养殖蚯蚓企业为调研重点，城镇污水处理厂的脱水污泥在经过除臭灭菌、配方调参考文献：质且达到相应标准之后再被用作蚯蚓养殖，污泥在[1]许玉东，陈荔英，赵由才．污泥管理与控制政策被蚯蚓消纳之后形成蚓体和蚯蚓粪。经过检测，运[M]．北京：冶金工业出版社，2010．到该公司的城镇污水处理厂脱水污泥中含有多种重[2]姚金铃．污水处理厂污泥处理处置技术评估[D]．中金属并且常有超标现象，为了避免重金属通过蚓体国环境科学研究院，2010：9．进行富集从而最终进人食物链威胁人类及其他生物[3]何品晶，顾国维，李笃中．城市污泥处理与利用的安全，根据《咸阳市城镇污水处理厂污泥规范化[M]．北京：科学出版社，20o3．处置实施意见》，该公司的所有蚓体最终均被焚烧，[4]曹伟华，孙晓杰，赵由才．污泥处理与资源化应用实例[M]．北京：冶金工业出版社，2010蚯蚓粪只被作为城市园林绿化营养土。目前，通过[5]赵庆良，刘雨．废水处理与资源化新工艺[M]．北养殖蚯蚓来处理城镇污水处理厂污泥这一做法已在京：中国建筑工业出版社，2006．渭河流域关中段多个地区得到应用，但是由于一些[6]高延耀，顾国维．才乏染控制工程(下册)[M]．北城镇污水处理厂处理污水中重金属含量经常超标，京：高等教育出版社，1999：导致通过养殖蚯蚓来处理污泥这种新技术的发展受[7]王又蓉．污水处理问答[M]．北京：国防工业出版到严重影响。此外，目前针对蚓体富集重金属程度社，2007．·97·