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北京市污泥處置現(xiàn)狀及生態(tài)利用研究_處理處置技術(shù)

更新時間：2015-03-02 20:57 來源：論文網(wǎng) 作者: 閱讀：2937

導讀:：污泥作為一種廢棄物。處理處置技術(shù)多樣化。污泥生態(tài)利用研究。北京市污泥處置現(xiàn)狀及生態(tài)利用研究。

關(guān)鍵詞：污泥，處理處置技術(shù)，北京污泥現(xiàn)狀，污泥處置規(guī)劃，生態(tài)利用

污泥作為一種廢棄物，是在污水處理過程中分離出來的固體，每處理萬噸污水產(chǎn)生5～10噸含水率為80%左右的污泥。污泥成分及來源均比較復雜，其中含有大量的氮、磷、鉀等多種營養(yǎng)元素和有機質(zhì)可利用成分;也可能含有有毒、有害( 二唖英) 、難降解的有機物( 多氯聯(lián)苯等) 、重金屬( 鋅、銅、鉻、砷、汞、鎘等)、病原菌及寄生蟲( 卵) 等物質(zhì)，大量未經(jīng)處理的污泥任意堆放和排放都容易對環(huán)境造成了新的二次污染。因此污泥需要及時處理處置，以達到減量化、穩(wěn)定化、無害化及資源化利用的目的。

污泥中有機質(zhì)、氮、磷養(yǎng)分豐富, 是一種值得利用的肥源。北京市污泥中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，2008年北京全市106萬噸濕污泥相當于尿素1.5萬噸、磷酸二銨2.3萬噸、硫酸鉀0.5萬噸和有機質(zhì)12.9萬噸;但污泥中又含有各種各樣污染物質(zhì), 施用不當會造成土壤和地下水污染。按照2015年北京市污泥最終處置規(guī)劃，土地修復利用占有很大的比例，因此，開展泥質(zhì)分析，研究污泥堆肥后符合園林綠化、礦山修復和沙化土地改良用工藝產(chǎn)品是十分必要。

1. 國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀

污泥處理處置的方式各個國家不盡相同，同一國家的小同地區(qū)也相差很大。目前污泥的處理處置手段包括排海、衛(wèi)生填埋、焚燒以及土地利用等。一些發(fā)達國家的污泥處置及利用情況如下：

圖1污泥的主要處置與利用情況 %

污泥填埋占有很大的比例，約40%左右;污泥排海自20世紀90年代后被禁止;污泥焚燒由于價格昂貴處理處置技術(shù)，且焚燒過程中容易產(chǎn)生二噁英污染，在很多國家對污泥的焚燒處置都有著嚴格的限制;污泥農(nóng)用比例在30%以上，但要嚴格控制其中的重金屬含量，而園林綠化、生態(tài)改良、市政綠化等土地利用方式表現(xiàn)出較好的應用前景。

我國常用的污泥處置方法包括：堆肥處理、衛(wèi)生填埋、焚燒處理、水體消納和上地利用(排入江河湖海的方法)，但每種方式的具體比例還有待進一步統(tǒng)計。

2 北京市污泥處理處置現(xiàn)狀及存在的主要問題

北京市污泥總體狀況為產(chǎn)生量大，資源化利用率低。其中，中心城區(qū)建成污水處理廠9座，日處理能力256萬立方米，污水處理率達到95%;郊區(qū)衛(wèi)星城建成污水處理廠16座，鎮(zhèn)級污水處理廠42座，污水處理率達到48%。2010年北京市污泥總量為3800噸，其中城區(qū)污泥量約為2500t/d，郊區(qū)污泥量約為1200t/d，預計2015年污泥年產(chǎn)量5000t/d，其中中心城區(qū)3200 t/d，郊區(qū)1800 t/d。目前，不足50%的污泥進行了堆肥和建材利用等處置和資源化利用，其余污泥進行簡單臨時堆置，缺乏有效的最終出路。

2.1 北京市污泥處理處置現(xiàn)狀

北京市現(xiàn)共有6處污泥處置設施，處理處置技術(shù)多樣化，包括清河熱干化廠、方莊和小紅門石灰干化廠、龐各莊堆肥廠、昌平區(qū)堆肥廠、北京水泥廠干化焚燒6座污泥處理設施，日處理能力為1810噸，處理能力不足污泥總產(chǎn)量的50%。

(1) 小紅門和方莊污泥鈣化處理廠

小紅門和方莊污泥鈣化廠處置能力分別為500噸/天和30噸/天，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的增鈣熱干化工藝和裝備，該技術(shù)以氧化鈣為干化發(fā)熱劑取代外加熱源，工藝簡單，干化后污泥渣可用做路基材料或替代部分水泥原料。

(2)龐各莊和昌平污泥堆肥處理廠

龐各莊堆肥廠處理能力200噸/天處理處置技術(shù)，昌平堆肥廠處理能力80噸/天，堆肥技術(shù)該技術(shù)占地大、處置效率受季節(jié)波動明顯，但初始投資較小、熟化污泥可進行土地利用(農(nóng)業(yè)、園林、綠化、生態(tài)修復等)。目前,該廠熟化污泥主要被周邊省、市的肥料廠以低價收購。

(3) 北京水泥焚燒處理廠

處理能力500噸/天，采用水泥窯余熱干化-焚燒技術(shù)，該技術(shù)使用進口干化設備，自動化程度高，但初始投資較大。干化后污泥作為水泥窯燃料替代部分焦煤。

(4) 清河熱干化處理廠

處理能力400噸/天，采用流化床間接熱干化技術(shù)，含水率由80%下降到10%,該技術(shù)全部使用進口裝置，以天然氣燃燒為熱源，主要構(gòu)筑物包括冷卻水泵井、污泥運轉(zhuǎn)倉間、干燥車間、干料倉、生物除臭池，建筑面積1800平方米，初始投資和運行成本較大。干化后污泥含水率過低、惡臭嚴重，需密閉運輸和后期處置。

2.2北京市污泥處置存在的主要問題

污泥的最終安全消納包括處理和處置與資源化利用兩個階段;一為處理階段，主要對污泥進行穩(wěn)定化、減量化和無害化處理，包括濃縮(調(diào)理)、脫水、厭氧消化、好氧消化、石灰穩(wěn)定、堆肥、干化和焚燒等。二為處置與資源化階段，是污泥的最終安全消納過程，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚燒等。當前北京市污泥處理處置存在的主要問題為：

(1) 污泥脫水減量化處理程度低。污泥只經(jīng)過濃縮、脫水等常規(guī)處理過程，含水率仍高達80%，運輸過程易遺灑，并影響后續(xù)處置。

(2) 污泥處理設施嚴重不足發(fā)表。隨著污水處理量提高，污泥產(chǎn)量急劇攀升，導致污泥處理和最終處置率不足50%。大量污泥簡單堆置于廢棄沙坑和沙荒地，沒有進行穩(wěn)定化和無害化處理，污泥中的污染物容易隨降雨發(fā)生遷移，再次進入土壤、水體，產(chǎn)生二次污染,夏季散發(fā)的臭味、孳生的蚊蠅影響周邊環(huán)境。

(3)資源化利用率低。污泥資源化處理設施只有龐各莊和昌平2座堆肥廠處理處置技術(shù)，產(chǎn)品用于土地改良和園林綠化,年產(chǎn)堆肥產(chǎn)品13.9萬噸，占污泥總量的13.1%。

(4)污泥處理處置政策、標準尚不完善。北京市污泥處理處置監(jiān)管措施、資源化利用激勵政策尚未制定。目前征收的污水處理費不包含污泥處置費，污泥處置運營資金不足。

2.3北京市污泥處理處置規(guī)劃

污泥處置按照因地制宜、協(xié)同處置、技術(shù)多元和廠內(nèi)處理優(yōu)先的原則，綜合考慮技術(shù)成熟、經(jīng)濟合理、運輸條件和征地困難等因素，城區(qū)采用熱干化+焚燒的處理處置方式，具有占地較小優(yōu)點，且可實現(xiàn)污泥減量化、無害化、資源化，實現(xiàn)熱量的循環(huán)利用。具體包括三種處置方式熱干化+焚燒，輔以堆肥+農(nóng)用，以及石灰干化+建材利用的方式，具體規(guī)劃如下見圖2所示。在三種主要利用方式中，水泥廠焚燒占31%的比例，主要利用水泥焚燒轉(zhuǎn)爐的余熱對污泥進行預干化，干化后污泥進入水泥焚燒爐，有機質(zhì)熱量被利用，焚燒灰用作水泥原材料;污泥制生物碳土用于土地修復的規(guī)劃比例為47%，但目前該方式處理和利用方式能力不足，且污泥產(chǎn)品品質(zhì)評價、利用方式和對環(huán)境的影響還需進一步研究;污泥干化后制燃料棒和建材等利用方式占有22%的比例，其熱值折合11萬噸標準煤。

小紅門熱干化

圖2 北京市城區(qū)污泥處理處置設施現(xiàn)狀及規(guī)劃圖

圖3北京市2015年城區(qū)污泥資源化利用規(guī)劃圖

(1)高碑店污泥干化工程

工程規(guī)模800噸泥/日,主要處理高碑店污水處理廠產(chǎn)生污泥(700噸濕泥/日)，高碑店污水廠緊鄰華能熱電廠，可就近利用附近華能熱電廠余熱，干化后污泥作為替代燃料補充部分干化所需熱量。

(2)小紅門污泥干化焚燒工程

小紅門污泥干化工程規(guī)模600噸/日，主要處理小紅門污水處理廠產(chǎn)生污泥(600噸濕泥/日)，配套建設焚燒設施，焚燒小紅門干化污泥及清河干化干化污泥。小紅門污水廠具有污泥消化設施，可以作為污泥干化的備用熱源，同時將熱干化后污泥焚燒處理處置技術(shù)，可以替換部分優(yōu)質(zhì)熱源。

(3)龐各莊污泥堆肥場擴建工程

擴建規(guī)模300噸/日，主要處理清河部分濕污泥，及吳家村、盧溝橋污水處理廠污泥。堆肥后污泥考慮改良廢棄礦山和沙化土壤。

(4) 琉璃河水泥焚燒處理工程

工程規(guī)模500噸泥/日,主要處理西部豐臺區(qū)及房山區(qū)的污泥，同時接納其他沒有處理的污泥，利用水泥窯的余熱進行干化后焚燒，焚燒灰作為水泥的原料。

3.污泥生態(tài)利用研究

用于生態(tài)利用的污泥其氮、磷、鉀等植物養(yǎng)分含量需達到一定的量，并且污泥中的重金屬和有毒物質(zhì)不超過相應的污泥資源化利用泥質(zhì)標準，因此開展泥質(zhì)分析與評價，并進行堆肥產(chǎn)品土地利用對作物及土壤影響的研究，為污泥生態(tài)利用提供科學依據(jù)。

3.1北京市污泥品質(zhì)分析

(1) 污泥營養(yǎng)成分分析

通過對北京市城區(qū)8個污水處理廠和郊區(qū)10個污水廠的污泥營養(yǎng)成分分析，結(jié)果表明污泥中的總養(yǎng)分和有機質(zhì)含量均符合污泥農(nóng)用泥質(zhì)、園林綠化用泥質(zhì)和土地改良用泥質(zhì)標準的要求，且pH在中性范圍，因此，符合污泥生態(tài)利用的基本條件，如北京全市106萬噸濕污泥堆肥，相當于尿素1.5萬噸、磷酸二銨2.3萬噸、硫酸鉀0.5萬噸和有機質(zhì)12.9萬噸發(fā)表。

表1 北京市污水處理廠污泥營養(yǎng)成分含量(干基)

檢測項目	總養(yǎng)分（g/kg）	有機質(zhì)（g/kg）	pH
城區(qū)	75.01	647.00	7.23
郊區(qū)	111.63	535.10	7.26
平均值	93.32	591.05	7.25
農(nóng)用標準	≥30	≥200	5.5～9.0
園林標準	≥30	≥250	5.5～7.8
土地改良	≥10	≥100	6.5～10

(注：總養(yǎng)分=N+P2O5+K2O)

(2) 污泥重金屬含量分析

污泥中的主要有害成分重金屬是限制污泥土地利用的重要因素,表2的分析結(jié)果表明北京市污泥中重金屬含量相對較低，只有汞的含量超出污泥農(nóng)用A級標準和酸性土壤園林利用及土壤改良標準，其余指標符合現(xiàn)行資源化利用的標準要求。隨著我市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，中心城區(qū)工業(yè)廢水逐年減少，生活污水比重逐年加大，城區(qū)污水處理廠污泥中重金屬含量逐年降低;郊區(qū)僅個別污水處理廠存在局部時段超標，正在進一步溯源追蹤調(diào)查。

污泥生態(tài)利用還需要進行堆肥熟化，因此堆肥過程控制可以降低堆肥產(chǎn)品的可揮發(fā)性汞的含量，且通過堆肥過程添加剪枝、落葉等園林廢棄物和碧糠、谷殼、秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物作為高溫好氧發(fā)酵添加的輔助填充料來控制產(chǎn)品的重金屬含量。

表2 北京市污水處理廠污泥重金屬含量(干基) (mg/kg)

檢測項目		鉛	鎘	鉻	銅	鋅	鎳	砷	汞
城區(qū)		28.4	1	28.5	154.2	750.3	14.4	14.1	7.6
郊區(qū)		47.1	1.3	104.3	316.3	783.6	97.4	22.2	5.1
平均值		37.8	1.2	66.4	235.3	767.0	55.9	18.2	6.4
農(nóng)用標準	A級	300	3	500	500	1500	100	30	3
農(nóng)用標準	B級	1000	15	1000	1500	3000	200	75	15
園林標準	酸性	300	5	600	800	2000	100	<75	5
園林標準	堿性	1000	20	1000	1500	4000	200	<75	15
土地改良	酸性	300	5	600	800	2000	100	<75	5
土地改良	堿性	1000	20	1000	1500	4000	200	<75	15

(3) 污泥微生物種類和數(shù)量分析

污泥中的病原菌、細菌等含量過高會影響土壤和環(huán)境質(zhì)量，需要堆肥腐熟殺滅致病微生物。表3污泥微生物含量分析結(jié)果表明，糞大腸菌群值超過資源化利用標準的5個量級，細菌總數(shù)超過資源化利用標準的2個量級處理處置技術(shù)，需要經(jīng)過妥善處理后才能滿足不同利用的需求。

表3 北京市污水處理廠污泥微生物含量

項目	糞大腸菌群值	細菌總數(shù)(MPN/g)
平均值	3.0×10-7	1.8×107
園林綠化標準	＞10-2	/
土地改良標準	＞10-2	＜105
農(nóng)用標準	≥10-2	/

3.2北京市污泥生態(tài)利用研究

由圖4污泥施用量與土壤重金屬含量關(guān)系可以看出，隨著污泥堆肥施用量的增加，土壤中鋅的含量也在增加，而Cd、Hg含量一直保持在一個比較穩(wěn)定的低值，沒有顯著變化。原因是污泥中的Zn的含量遠大于Cd、Hg的含量，且Hg是易揮發(fā)性的物質(zhì)，因此導致土壤積累量沒有明顯變化。若參考用二級土壤環(huán)境質(zhì)量標準中Zn的標準(300mg/kg)，且不考慮Zn的植物吸收和遷移，則每年施用1.2kg/m2污泥可以施用的年數(shù)為29年。