某城市污水處理廠污泥處理處置方案的選擇
摘 要：在介紹某城市污水處理廠運(yùn)行及污泥情況的基礎(chǔ)上，對比當(dāng)前城市污水廠污泥處理常用的污泥脫水方案和污泥消化后脫水方案，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，選取污泥脫水方案為該污水處理廠的污泥處理方案，并提出將處理后污泥作為農(nóng)田肥料的最終處置方案，達(dá)到無害化，資源化綜合利用的目的。
關(guān)鍵詞：城市污水處理廠,污泥,處理處置
污水和污泥是解決城市水污染問題兩個同等重要又緊密相連的兩個系統(tǒng)，污泥處理處置是污水處理得以實(shí)施的最終保證。污泥是污水廠污水處理的二次產(chǎn)物，是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸咐的有機(jī)物和無機(jī)物組成的集合體，由于其含有大量有機(jī)物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，作為“第二資源”而備受關(guān)注。但是污泥還含有難降解的有機(jī)物、重金屬、鹽類、少量的病原微生物和寄生蟲卵等，而且容量大，不穩(wěn)定，易腐敗，有惡臭，如不加處理，任意排放，將引起嚴(yán)重的二次污染。因此，妥善處理并處置這些污泥才能保證污水廠的效益，保護(hù)環(huán)境，變廢為利。目前國際國內(nèi)的主要控制手段包括剩余污泥的減量化、無害化處理以及資源化再利用，處置方式表現(xiàn)在如下幾個方面：農(nóng)用、填埋、焚燒、水體消納等[1]。
本文針對某城市污水處理廠污泥處理的工藝，對兩種污泥處理工藝方案進(jìn)行分析比選，推薦出污泥處理工藝方案，比較分析幾種污泥處置方案，提出參考意見。
1 城市污水處理廠現(xiàn)狀
1.1 污水處理廠
該污水處理廠處理規(guī)模為16 萬m3·d-1(分兩期建設(shè)完成，其中一期為3 萬m3·d-1，一期已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行4 年，現(xiàn)在正進(jìn)行二期建設(shè))，以城市生活污水為主,服務(wù)面積62km2，服務(wù)人口30 萬人。二級處理,采用DE 氧化溝工藝為污水處理的主要工藝。
1.2 污泥基本情況
1.2.1 污泥的來源與性質(zhì)
污泥主要來源于氧化溝工藝產(chǎn)生的剩余污泥，污泥顆粒細(xì)、比重小，含水率在99.2%~99.6%之間。污泥中含有促進(jìn)植物生長的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，還含有寄生蟲卵和病原菌等微生物，有機(jī)物含量約為50%~60%。受進(jìn)水水質(zhì)影響，污泥中還有重金屬離子和有毒有害物質(zhì),但該城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)較少，污水中工業(yè)污水所占比例一般不超過 10%，污泥中金屬離子以及有害物質(zhì)較少。
1.2.2 污泥產(chǎn)量污泥
干重25.6t·d-1, 含水率為99.4% 時體積為 4266.7m3·d-1，脫水后，泥餅含水率為76%~80%，體積約為106.7~128 m3·d-1左右。
2 污泥處理方案的比選
污泥處理的目的主要有以下幾點(diǎn)：穩(wěn)定化使之消除惡臭；無害化殺死蟲卵及病菌；減容化，運(yùn)輸降低含水率使之易于運(yùn)輸處置、利于實(shí)現(xiàn)污泥資源化。城市污水廠污泥穩(wěn)定化技術(shù)主要有厭氧消化、好氧消化、污泥堆肥以及污泥焚燒等[2]。污泥濃縮、脫水以及焚燒是污泥減容的主要技術(shù)。無害化中主要采用生物法與化學(xué)藥劑穩(wěn)定法，國內(nèi)外普遍采用生物法。生物法中主要有厭氧穩(wěn)定，好氧穩(wěn)定。結(jié)合污泥最終處置，該城市污水處理廠污泥處理有以下兩種方案可供選擇：污泥脫水方案，污泥消化后脫水方案。
兩種污泥處理方案的工藝流程見圖1、2。
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由于該城市地處西北地區(qū)，一方面污水治理迫在眉睫，另一方面建設(shè)資金緊缺，如何確定污水處理的近期、遠(yuǎn)期目標(biāo)就顯的非常重要。傳統(tǒng)活性污泥法(普通曝氣法)、AB 法工藝、由于泥齡短，污泥沒有達(dá)到好氧穩(wěn)定，須采用污泥消化脫水方案，以達(dá)到穩(wěn)定化，無害化的目的。而該污水處理廠采用的DE 氧化溝工藝中產(chǎn)生的剩余污泥由于泥齡長，已初步得到好氧穩(wěn)定，剩余污泥中有機(jī)物含量較少，因此本廠擬采用污泥脫水方案，這樣就大大降低了近期建設(shè)資金及運(yùn)行資金，同時簡化操作管理工作量。當(dāng)然隨著環(huán)保要求提高，經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)，可以通過進(jìn)一步延長污泥泥齡或增加厭氧消化裝置來完成污泥穩(wěn)定化，無害化處理。綜上所述，目前該城市污水處理廠污泥處理推薦污泥脫水方案。
3 污泥處置方案選擇
為避免污水處理廠污泥對環(huán)境的二次污染，各國政府對污泥的最終處置十分重視，并根據(jù)各國的國情制定出污泥處置的法規(guī)和具體方案。歐美國家根據(jù)各自具體情況制定城市污泥土地利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。歐共體將污水廠和自來水廠污泥劃為“特殊垃圾”(不是“危險垃圾”)，必須具有資格的企業(yè)按照規(guī)定的程序進(jìn)行妥善處理，不得棄置。填埋、焚燒、作農(nóng)肥、投海和制造建筑材料等是目前污泥處置和綜合利用的主要途徑[3]。
衛(wèi)生填埋始于20 世紀(jì)60 年代，是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上經(jīng)過科學(xué)選址和必要的場地防護(hù)處理，具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法[4]。污泥填埋是一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是處理容量大、見效快、操作簡單,但也存在一些問題，如合適的場地不宜尋找，污泥運(yùn)輸和填埋場地建設(shè)費(fèi)用較高,有害成分的滲漏對地下水的污染，填埋場的衛(wèi)生、臭氣問題造成二次污染等。可見,填埋并沒有最終消除污染，只是起到延緩的作用。該城市屬于中等正在發(fā)展的城市，隨著城市的發(fā)展城市人口不斷增長，產(chǎn)生的生活垃圾量也隨之增多，在該城市近郊正在籌建垃圾填埋廠，該垃圾填埋廠的容量只夠該城市15 年的生活垃圾填埋量，而沒有多于的容量用來填埋污水處理廠的污泥，近郊也沒有合適的地方能夠用來做污泥填埋廠。所以衛(wèi)生填埋這種污泥處置方式在這個城市不能選擇。
一般情況下，當(dāng)污泥不符合衛(wèi)生要求，有毒物質(zhì)含量高，不能作為資源化利用，同時污泥自身的燃燒熱值較大時，才考慮采用污泥焚燒并回收熱量。污泥經(jīng)焚燒后，產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電、取暖等。焚燒的技術(shù)優(yōu)勢在于其處理的徹底性，可達(dá)最大限度減量化的目的，減量率可達(dá)到9%左右，其有機(jī)物被完全氧化[5]， 重金屬幾乎全被截留在灰渣中。但焚燒存在以下幾個問題：(1)焚燒所需投資大，設(shè)備需引進(jìn)，運(yùn)行管理復(fù)雜；(2)在焚燒過程中產(chǎn)生飛灰、爐渣和煙氣，研究發(fā)現(xiàn)，在焚燒的灰渣中，尤其是飛灰屬于危險廢棄物，若處理不當(dāng)容易滲漏而污染地下水體、附近地表水體和土壤，進(jìn)而危害人類健康；(3)在排放的煙氣中含有二惡英和呋喃等劇毒物質(zhì)，產(chǎn)生二次污染；(4)污泥中的有用成分未得到充分利用, 浪費(fèi)了大量有利于植物生長的營養(yǎng)元素。該城市污水處理廠在建設(shè)初期資金還比較緊張，還沒有能力投資污泥焚燒，另外該污水處理廠產(chǎn)生污泥本身含有的有毒物質(zhì)含量低，污泥有機(jī)成分低，自身燃燒值不大，所以不選擇焚燒法作為其最終處置方式。
歷史上，某些沿海地區(qū)，采用污泥投海的方法。而該城市地處內(nèi)陸根本不可能采取投海的處置方式。對于制造建筑材料由于污泥是一種新型的原料，當(dāng)?shù)剡沒有具有這樣技術(shù)的企業(yè)合作，所以也不可取。
我國是農(nóng)業(yè)大國，無論從經(jīng)濟(jì)因素還是從肥效利用因素出發(fā)，污泥農(nóng)用資源化都是一種符合我國國情，具有廣闊前景的處置方法。由于連續(xù)耕作，植物根系對營養(yǎng)成分的不斷獲取，土壤的有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)都很缺乏。土地長期超量施用化肥，使土壤板結(jié)，鹽漬化程度高，今后若繼續(xù)忽視施用有機(jī)肥，土地有機(jī)肥力將進(jìn)一步降低而導(dǎo)致生產(chǎn)力下降。城市污泥含有大量的有機(jī)質(zhì)和N、P、K 以及Ca,M g,Cu ,Zn ,Fe 等植物生長所需元素，是一種很好的肥料和土壤改良劑。若將污泥進(jìn)行堆肥化，則可解決土壤有機(jī)肥力降低的問題[6]。目前該城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)較少，根據(jù)城市總體規(guī)劃，今后城區(qū)內(nèi)也不興建大的工廠，因此污水中工業(yè)污水所占比例不大，重金屬離子及有害物質(zhì)不會太多，污泥量可達(dá)到農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)，而該城市周圍又有大量農(nóng)田菜地，因此城市污水處理廠污泥的最終處置暫定為農(nóng)用施用。當(dāng)然，能否安全施用，有待于污水廠投產(chǎn)后對污泥作定性、定量分析后再確定。污泥處置為農(nóng)肥施用[7]，其施用范圍根據(jù)投產(chǎn)后實(shí)測污泥性質(zhì)后確定。
4 結(jié)論
選擇經(jīng)濟(jì)合理的污泥處理工藝有效的污泥處置方法, 應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境生態(tài)效益之間的均衡。一種有效且適合本地具體情況的污泥處置方法應(yīng)該是在環(huán)境上衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)上有效，且具有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ā⑽勰嗟奶幚砼c處置相結(jié)合，擴(kuò)大污泥利用面，逐步實(shí)現(xiàn)污泥的資源化是唯一出路。通過分析比較最終選擇污泥脫水后農(nóng)肥施用作為運(yùn)行初期的處理處置方法，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展各方面條件的成熟再不斷完善和改進(jìn)其處理工藝，擴(kuò)大其利用范圍，做到進(jìn)一步資源化。
參考文獻(xiàn)：
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