（市政工程专业论文）武汉城市污水处理厂污泥特征及其处置方案研究.pdf

武汉理1 = 大学硕十学位论文 摘要 随着世界工业的发展和城市人口的增加，城市污水的排放量日益增多，城 市污水处理的副产品污泥也同步增加，为避免二次污染和有效利用污泥中 的有效成分，污泥的处置已经成为全世界关心的问题。 目前，武汉城市污水处理厂出厂污泥的处置水平不高，主要以卫生填埋的 方式进行处置，农用的很少，甚至有些出厂污泥没有进行处置，对环境形成二 次污染。因此，对武汉城市污水处理厂的污泥特征进行分析，以便提出合理化 的污泥处置方案是十分必要的。 本文对武汉城市污水处理厂的污泥处置状况进行了调查，以龙王嘴污水处理 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。在课题 研究期间，龙王嘴污水处理厂采用的是一级处理，南太子湖污水处理厂和沙湖 污水处理厂采用的是二级处理。对出厂污泥的特征进行了分析，包括：含水率、 p h 值、有机物、氮磷钾的含量、重金属含量、燃烧热值等。结果表明：含水 率处于6 6 2 9 8 0 5 3 之间；p h 值处于6 5 7 0 之间；有机物含量较 高，干污泥c o d 平均值处于7 1 5 7 9 7 m g g 之间；含有丰富的氮磷钾；重金 属含量较高；干污泥的燃烧热值较高，平均值处于2 0 0 7 3 4 1 3k j k g 之间。 讨论了城市污水处理厂污泥处置的认识误区。根据污泥的特征，考察三个 污水处理厂出厂污泥采用农用、卫生填埋、焚烧等方式进行处置的可行性。结 合武汉的城市特点、发展水平和总体规划，提出武汉城市污水处理厂污泥的处 置方案。根据污泥处置集约化、多元化的原则，对于可以农用的污泥，应首先 考虑采用农用的方式进行处置；对于不适合农用的污泥，可以考虑采用卫生填 埋或者焚烧的方式进行处置；并参考上海市的经验，提出了建立污泥专用处置 场的设想；建议在汉口和汉阳各设置一个、在武昌设置两个污泥专用处置。随 着科技的进步、武汉的发展，武汉城市污水处理厂的污泥将会得到更合理、更 科学的处置，城市环境将更优美。 关键词：污泥处置，污泥特征，农用，卫生填埋，焚烧，专用处置场 武汉理【大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n dt h ei n c r e a s eo fp o p u l a t i o n ，t h eo u t p u to f w a s t e w a t e ra n ds e w a g es l u d g eh a sb e e ni n c r e a s i n gg r e a t l y t h es e w a g es l u d g ei st h e b y p r o d u c to fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s i no r d e rt om i n i m i z ei t sh a r ma n dm a k e e f f e c t i v eu s a g e ，t r e a t m e n ta n dd i s p o s a lo ft h es l u d g eh a sb e c o m eaw o r l d w i d e q u e s t i o n a st h eq u a n t i t yo ft h es e w a g et r e a t m e n ta n dt h et r e a t m e n tr a t ei n c r e a s i n g , t h e s l u d g eo u t p u ta l s oi n c r e a s i n g a tp r e s e n t , t h el e v e lo fs l u d g et r e a t m e n ti nw u h a n m u n i c i p a ls e w a g e t r e a t m e n t p l a n t i s l o w , m a i n l yd i s p o s e db yl a n d f i l l ，r a r e l y u t i l i z a t i o ni nf a r m l a n d ，e v e ns o m e w h a ts l u d g ed e p o s e dw i t h o u tt r e a t m e n t ，f o r m st o t h ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o n a n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es l u d g ef r o mm u n i c i p a l s e w a g et r e a t m e n tp l a n t i nw u h a ns ot h a tg i v ear e a s o n a b l ed i s p o s a lp r o j e c ti s n e c e s s a r y i nt h i st h e s i s ，i n v e s t i g a t i o nh a sb e e nm a d eo nt h es l u d g ed i s p o s a lo fm u n i c i p a l s e w a g et r e a t m e n tp l a n ts l u d g ed i s p o s a li nw u h a n i th a sc h o s e nt h es l u d g eo ft h e p l a n t si nr e s e a r c h t h ep l a n t si n c l u d i n gl o n g w a n g z u is e w a g et r e a t m e n tp l a n t 、n a n t a i z i l a k es e w a g et r e a t m e n tp l a n t 、s h a - l a k es e w a g et r e a t m e n tp l a n t d u r i n gt h e r e s e a r c h ，t h ew a yo ft r e a t m e n ti nl o n g w a n g z u is e w a g et r e a t m e n tp l a n ti so n el e v e l d i s p o s a l ，n a n t a i z i l a k ea n ds h a l a k es e w a g et r e a t m e n tp l a n tb o t ha r et w ol e v e l d i s p o s a l a n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es l u d g e ，i n c l u d i n g ：m o i s t u r ec o n t e n t ，p h v a l u e ，o g a n i cm a t t e r , n i t r o g e np h o s p h o r i sp o t a s s i u mc o n t e n t ，h e a v ym e t a lc o n t e n t ， b u r n i n gc a l o r i f i cc a p a c i t y ，a n ds oo n t h er e s u l ti n d i c a t e d ：o m o i s t u r ec o n t e n t6 6 2 9 8 0 5 3 ；p h v a l u e6 5 7 0 ； t h eo r g a n i c c o n t e n t i s h i g h ，a v e r a g e c o d i n t h ed r ys l u d g e7 1 5 7 9 7 m g g ； a m p l enpk h i g hh e a v ym e n t a l ：h i g l l b u r n i n gc a l o r i f i cc a p a c i t yo f t h ed r ys l u d g e ，a v e r a g e2 0 0 7 3 4 1 3 k j k g d i s c u s s i n gt h em i s t a k ea b o u t t h eu n d e r s t a n d i n go fs l u d g ed i s p o s a lf r o mt h e m u n i c i p a ls e w a g et r e a t m e n tp l a n t b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h es l u d g e ，e v a l u a t e t h ef e a s i b i l i t yo ft h r e et r e a t m e n t s ( u t i l i z a t i o ni nf a r m l a n d 1 a n d f i l l b u md o w n ) i nt h e s e w a g et r e a t m e n ti nt h i ss e w a g et r e a t m e n tp l a n t s u n i f y i n gt h es p e c i a l t yo f w u h a n d e v e l o p i n g l e v e la n d t h et o t a lp r o g r a m m i n g p u tf o r w a r dap r o j e c ta b o u tt h e 武汉理e 大学硕十学位论文 s l u d g ed i s p o s a lo fm u n i c i p a l w a g et r e a t m e n tp l a n ts l u d g ed i s p o s a li nw u h a n a c c o r d i n g t oi n t e n s i v e & m u l t i e l e m e n tp r i n c i p l eo fs l u d g ed i s p o s a l t h eu t i l i z a t i o ni n f a r m l a n di sc o m m e n d e di nt h ed i s p o s a lo ft h es l u d g ea tf i r s tw h i c hc a nb eu s e di nt h e f a r m l a n d o t h e r sc a nb ed i s p o s e db yt h ew a yo fl a n d f i l lo ri n c i n e r a t i o n r e f e rt ot h e e x p e r i e n c eo fs h a h g h a i ，im a k e sas u p p o s eo fb u i l d i n gas p e c i a ls l u d g ed i s p o s a ls i t e i nt h i st h e s i s s u g g e s tt h a tb u i l do n es p e c i a ld i s p o s a ls i t ei nh a n k o u ，o n ei nh a n y a n g a n dt w oi nw u c h a n g w i t ht h es c i e n c et e c h n i c a ld e v e l o p i n g t h ed e v e l o p m e n to f w u h a n , t h es l u d g et r e a t m e n tf r o mm u n i c i p a lt r e a t m e n tp l a n t sw i l lb em o r es c i e n t i f i c t h a nb e f o r e ，t h ec i t ye n v i r o n m e n tw i l lb eb e u e r k e yw o r d s ：s l u d g ed i s p o s a l ，s l u d g ec h a r a c t e r i s t i c ， u t i l i z a t i o ni nf a r m l a n d ， l a n d f i l l ，i n c i n e r a t i o n ，s p e c i a ld i s p o s a ls i t e i u 武汉理_ 大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 武汉，有着“江城”的美誉，动有长、汉两江，静有百余个大小湖泊，可谓得 水独厚。但是，随着武汉市经济迅速发展，市民的生活水平不断提高，产生的 工业废水量和生活污水量越来越多，有些污水没有进行处理就直接排放到水体 中，造成水体的污染。据环保部门统计，目前武汉市6 7 个主要湖泊中，水质符 合l 类标准的( 人体可直接接触) 的只有9 个；3 2 个湖泊水质为劣v 类，健康 状况接近“死亡的边缘”。武汉也开始为水而忧。 随着人们环保意识的不断增强，社会对环境保护的高度关注。污水处理建 设成为武汉市政府今年的重点工作目标之一，是市政府今年起实施的“清水入湖 计划”的重要| j 提和基础。市人大、市政协多次提议加快水污染防治步伐，提高 城市污水处理率。通过几年努力，先后建成沙湖、- - f i g 庙、龙王嘴、南太子湖 等6 座城市污水处理厂，污水处理率由2 0 0 3 年的6 4 ，2 0 0 4 年的2 1 2 跃至 2 0 0 5 年的3 7 ，全市日集中污水处理能力达7 9 万吨。2 0 0 6 年，市政府决定加 大力度继续推进污水处理厂建设，确保汉西、三金潭、黄家湖三座污水处理厂 竣工并投入运行，落步嘴污水处理厂实现开工的工作目标。9 月，汉西污水处理 厂投入运行，日处理能力达4 0 万吨，采用二级处理工艺。把武汉市污水处理率 拉抬近2 0 个百分点，同时尤为重要的是，该厂是武汉市首座利用民间资本以b o t 方式建设的污水处理厂，使武汉市污水处理建设融资渠道的扩展成为现实。由 亚洲开发银行投资建设均为二级处理工艺的三座污水处理厂的建设也如火如 荼，日处理能力分别达3 0 万吨和1 0 万吨的三金潭、黄家湖两座污水处理厂主 体工程完工，设备安装和主要配套管网都进入冲刺阶段，有望年底完工；日处 理能力1 2 万吨的落步嘴污水处理厂正抓紧开工前各项准备工作。至年底武汉污 水集中处理能力将在现有水平上实现翻番，日处理污水达到1 6 0 万吨，污水处 理率将突破7 0 。 污泥是城市污水处理厂污水处理的必然产物，是一种含水率高( 浓缩污泥 含水率约为9 7 ，脱水污泥含水率约为8 0 ) 呈黑色或黑褐色的流体状物质， 其体积庞大，不易处理。污泥一般由初沉污泥组成或由初沉污泥和剩余污泥混 合而成，污水处理厂中分离出来的污泥成分复杂，可分为：有机物质；植物营 养成分( 如氮、磷、钾等) ：有毒有害的重金属( 如锌、铜、铅、镉等) ；病源 武汉理工大学硕士学位论文 微生物、寄生虫卵( 如肠道细菌、蠕虫寄生虫、病毒等) ；盐类以及放射性核素 等难降解物质，对动物、人类以及环境造成较大的危害。污泥处置费用也较大， 约占污水处理系统总费用的2 5 3 0 。一些污水处理厂将污泥处理和处置作 为二期工程实施，但由于资金、人员及技术等多方面的原因，一期工程完成并 运行多年后，二期工程仍难以落实，在这种情况下污泥不得不直接排放，造成 二次污染。目前，武汉市日污水排放总量约为2 1 5 万吨，按污水处理率3 7 计 算，日污水处理量约为7 9 万吨( 大部分采用二级处理工艺) 。上海市对全市1 2 座中心城区污水处理厂和大型的一级强化污水处理厂污泥进行了统计分析，在 理论计算和近4 年统计资料的基础上，得到了二级污水处理厂污泥量标准为1 5 吨干泥历立方米污水、一级强化污水处理厂污泥量标准为1 7 5 吨干泥历立方米 污水l ”。结合上海市的经验，武汉市城市污水处理厂每天约产生干泥1 2 8 吨，即 产生含水率8 0 左右的出厂脱水污泥约6 4 0 吨。 城市污水处理厂处理后污泥的农用、卫生填埋、投海、焚烧、干化和加热 处理及最终利用，称为污泥的处置。据环保部门统计，武汉城市污水处理厂的 出厂污泥绝大部分采用卫生填埋，只有很少一部分作为农业和林业肥料被有效 利用。 1 2 国内外研究现状及进展 污泥是城市污水处理厂污泥处理的副产物，由于排水体制、处理工艺、地 域分布、生活水平等原因，污泥的特征会有所不同。一般具有以下特征：( 1 ) 可生化有机物含量高、性质不稳定、易腐化发臭，我国城市污水处理厂污泥有 机物( v s s ) 含量一般低于欧美发达国家城市污水处理厂污泥有机物含量；( 2 ) 有 毒有害污染物、重金属含量高，污水处理过程中许多有毒有害污染物和重金属 富集于污泥中；( 3 ) 含水率高，呈胶状结构，不易脱水；( 4 ) 含较多植物营养 素，有一定的肥效；( 5 ) 含大量病原菌和寄生虫卵。 为避免城市污水处理厂污泥对环境造成二次污染，各国政府及研究机构对 污泥的最终处置问题十分重视，并根据各国的国情制定出相应的污泥处置法规 和方案。农用和卫生填埋是大多数国家污泥处置的两种最主要方法。根据欧洲 水协会统计，近年来，德国、意大利、丹麦等国污泥农用的比例不断降低，而 污泥卫生填埋比例有增加的趋势。但在一些国家如美国、英国和日本等，污泥 农用比例呈增加趋势，卫生填埋呈减少趋势。 武汉理1 = 大学硕十学位论文 我国的污泥处理处置与利用技术发展较慢，不论是科研开发，还是工程实 践，均远远落后于发达国家和国内需求。有些地方的污水虽然得到了有效治理， 但污水处理的伴生产品污泥却没有得到妥善的处置。除极个别城市对少量 的污泥采取了卫生填埋、堆肥或干燥处置之外，多数城市的污泥还是以堆存为 主，有的甚至任意排放，造成城市环境严重污染，影响到城市经济的可持续发 展。 1 2 1 国外城市污水处理厂污泥特征及其处置 在欧盟，由于可使用土地面积减少、处理成本增加、越来越严格的环境标 准以及资源回收政策的普及等因素，欧盟国家普遍认识到污泥的填埋处置不是 一种可持续发展方法，许多成员国对填埋污泥的物理性质有了明确的限制，这 种限制是基于促进污泥有机物质的利用以及减少填埋场甲烷气体和渗滤液的考 虑而制定的。也有观点认为污泥的热干燥是克服这种限制的一种解决办法，故 在不久的将来，德国、法国、丹麦以及其它国家，可能仅有污泥焚烧灰是适宜 于填埋的污泥形式。目前经焚烧处置的污泥在欧盟污泥处置总量中仅占较小的 比例。污泥的焚烧处置是一种有效降低污泥体积的方法，设计良好的焚烧炉不 但能够自动运行，还能够提供多余的能量和电力，但由于其高额的成本和气体 二次污染的问题而发展缓慢。2 0 0 5 年欧盟各国采用各污泥处置方式的比例如下 1 2 j ：回收利用占4 5 、焚烧占2 5 、填埋占1 7 、其它占1 3 。 日本目前正在进行区域集中的污泥处理处置工作【3 1 ，将适当区域中的各污水 处理厂的污泥集中到一个污泥处理厂进行处置。污泥处置的主要途径是减量后 堆肥农用或焚烧、熔融成炉渣( 制成包括填埋材料、水泥制品、砖块和瓷砖等 建材) ，其余部分委托给民间团体在产业废弃物处理设旌中进行处置。 在美国1 9 9 1 年的调查报告中，填埋污泥曾经是最广泛采用的处置方法，占 4 5 3 ，1 9 9 3 年调查结果与此类似。从1 9 8 9 年、1 9 9 3 年和1 9 9 8 年的调查数据 可以看出，填埋污泥下降至3 1 9 ，正在减少；而土地利用增加到4 2 5 ，正 在普及：堆肥下降了9 1 ，令人惊讶；焚烧继续减少，原因是排放物可能会影 响空气质量，而且成本相对较高。一般来说，其发展趋势是由处置向回用过渡【4 1 。 电弧预处理强化调节和脱水过程研究【5 】是美国等发达国家污泥处理处置研 究中非常新颖的一例，代表了当i i 国际上污泥处理处置研究的一个重要动向， 即新的物理化学处理技术。s u b i a c o 污泥转化处理厂的启动，则是成功的范例， 3 武汉理t 大学硕士学位论文 首次将泥变油课题实现了大规模工业生产，引人注目。虽然该研究和实践也许 在当前显得实用价值不太大，但是，一旦石油短缺，其重要性将不言而喻。 由此可见，对于西方发达国家来说，通过合适的前处理与后处理，达到资 源化利用的目标( 主要指土地利用) ，将是今后污泥处置的主要发展方向。 1 2 2 国内城市污水处理厂污泥特征及其处置 国内城市污水处理厂污泥具有以下特征： ( 1 ) 有机物含量低、有机物中脂肪含量低、碳水化合物含量高 我国城市污水厂初沉污泥属低有机组分类型的污泥，有机物含量稍低于5 0 ，部分城市可达6 0 7 0 ，但仍低于欧美发达国家的7 0 8 0 。剩余污 泥的挥发性固体含量高于初沉污泥1 6 1 。在有机物中，碳水化合物( 淀粉、糖类、 纤维) 含量高( 大于5 0 ) ，脂肪含量低( 约2 0 ) ( 2 ) 污泥的c n 比 城市污水处理厂污泥含氮量较高，一般在3 左右。污泥c n 比维持在( 1 0 2 0 ) ：i 的范围，适于厌氧消化。 ( 3 ) p h 值和酸碱度 城市污水处理厂污泥的p h 值和总碱度基本在正常范围内，p h 值在6 5 7 0 之间，总碱度在1 6 2 6 m g l ( 以碳酸钙计) 之间1 6 1 。 ( 4 ) 重金属离子含量较高 我国城市污水中工业废水比重较大。污泥中常含有砷、镉、铜、汞、铅、 镍、锌等重金属成分，所以城市污水处理厂初沉及二沉污泥中重金属含量较高， 比如锌。 ( 5 ) 污泥的肥分 污泥中含有大量的营养成分，如氮、磷、钾、有机物、灰分等，都能被植 物吸收并利用。这是污泥可被农用的主要原因。 ( 6 ) 污泥的热值 污水处理厂污泥具有较高的热值，在一定含水率下具有自持燃烧和用作能 源的可能性。如有些干化污泥，其工作基础热值可达1 3 8 0 0 k j k g ，与许多劣质煤 接近。 目前国内污水厂污泥处置的方法主要有：自然堆肥、干燥造粒，石灰消解 稳定、污泥制作陶粒、污泥制砖及污泥制水泥和污泥卫生填埋等方法1 7 1 ，现分述 4 武汉理r 大学硕士学位论文 如f ： ( 1 ) 污泥堆肥 污泥堆肥是简单易行的污泥处置与资源化技术，只要污泥中各种污染物含 量在控制指标内，污泥堆肥生成的有机肥料有用肥之地，堆肥应该是首选的污 泥处置技术。但自然堆肥需要的时间长、占地大、肥效低、肥料的经济价值小， 目前的市场需求量有限，因此该技术的发展较慢。天津市污水处理研究所在纪 庄子污水处理厂的污泥高温堆肥试验和研究，探索出一套少加甚至不加调节剂、 工艺简单、便于操作管理的污泥堆肥工艺。 ( 2 ) 污泥干燥s f l j l e 通过干燥造粒工艺，并向污泥中添加必要的氮、磷、钾等营养成分，将污 泥加工成复合有机肥，可提高了污泥肥效和经济价值，是污泥处置的有效途径 和发展方向。国内利用干燥造粒技术处置污泥、生产有机复合肥的污水厂有大 连、北京密云、太原、深圳等地的污水厂，其中以太原杨家堡污水净化厂沃土 生物有限公司的污泥干燥制肥技术和工艺设备最具有代表性，工艺先进、技术 成熟。该公司的生产规模为每天处理含水率为6 0 的污泥8 0 立方米，主要工艺 为： 向消化污泥中加天然脱水剂和絮凝剂一机械脱水一调质一堆积发酵一二 次发酵一筛分一热喷一造粒一干燥一计量包装一出厂 i 添加辅料一干燥一计量包装一出厂 该公司每生产1 吨复合肥可获得约1 8 0 元的净收人，或处理1 立方米污泥( 含 水率7 5 1 净收人1 3 4 9 3 元当污泥重金属含量符合标准时，污泥干燥造粒、生 产有机复合肥的工艺技术是污泥处置的重要发展方向【5 1 ( 3 ) 污泥制水泥 污泥制水泥具有减容程度大，无害化处理彻底等特点。例如，上海万安企 业总公司利用水泥窑焚烧处理城市污水污泥，污泥来自位于上海金山区的朱泾 镇污水处理厂的脱水污泥。但目前利用水泥窑焚烧处理污泥的技术，还不十分 成熟，污泥仅占水泥生产原料的3 ，因此暂时难以成为污泥处置的主流工艺【5 l 。 ( 4 ) 污泥卫生填埋 污泥卫生填埋处置的基本方式是城市污水处理厂污泥经过简单的灭菌处 理，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处：一是污泥无毒无害化， 武汉理 大学硕士学位论文 处理成本低，不需要高度脱水( 或自然干化) ；二是既解决了污泥出路问题，又可 以增加城市建设用地。然而，城市污水处理厂污泥卫生填埋也存在许多问题， 如填坑中含有各种有毒有害物，经雨水的侵蚀和渗漏作用会污染地下水环境， 这对以地下水为生活水源的地区来说是不安全的卫生问题。此外，适宜污泥卫 生填埋的场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限。在污泥不能被农用的 情况下，污泥必须被卫生填埋或焚烧。在将来的发展中卫生填埋仍然是污泥处 置中不可或缺的方法。对于不能资源化而须从使用循环中排除的废物，填埋是 目前唯一的最终处置途径。 ( 5 ) 污泥制陶粒 将污泥与黏士或粉煤灰按一定比例掺和，烧制成陶粒，可用做建筑材料， 达到既处置污泥又能创造经济效益的目的。根据天津污水处理研究所的试验结 果，生产1 立方米陶粒消耗污泥1 5 8 4 立方米( 污泥含水率7 5 ) 。陶粒的销售 价格基本上可与污泥处置成本相抵1 5 j 。 ( 6 ) 污泥焚烧 不能农用的污泥可以选择焚烧的方式进行处置。污泥的含水率较高，其焚 烧运行费用十分昂贵，并且焚烧产生的气体会造成二次污染。但焚烧法处理污 泥的优点也十分明显，污泥经焚烧处理后，产生的残渣无菌、无臭，体积大大 减少，含水率为零，使运输与最后处置大为简化。尤其当前污泥各项预处理技 术有了长足的发展，再结合先进的焚烧处置手段，如湿式氧化、热解等，使污 泥的热能自持且尾气污染水平下降，因此该方式具有一定的应用前景。 焚烧主要可分为两大类：一类是将脱水污泥直接送焚烧炉焚烧；另一类是将 脱水污泥先干化再焚烧。污泥焚烧要求污泥有较高的热值，因此污泥一般不进 行消化处理。第一类直接焚烧工艺可焚烧7 5 8 0 含水率的污泥，为了保证 污泥的稳定燃烧，并对污泥含水率的波动具有一定的适应性，一般都需掺入辅 助燃料( 煤或油) 。普通的焚烧方法必需掺入大量的辅助燃料来稳定燃烧，且燃烧 效率和热效率低。污泥专用循环流化床焚烧炉通过尽可能多地回收燃烧烟气中 的显热，可把辅助燃料的加量减至最低。该种焚烧炉具有燃烧效率高、燃料适 应性广、燃料预处理系统简单等一系列优点，并且燃烧后灰渣易于实现综合利 用。第二类干化焚烧联合工艺的关键在于干化。焚烧干化污泥的工艺则与燃用 劣质煤工艺相近，比焚烧湿污泥工艺要简单得多。干化选用间接干化，温度较 低以防止污泥中有机质分解。 6 武汉理1 = 大学硕七学伊论文 1 3 课题研究的目的和内容 1 3 1 课题研究的目的 由于公众的环境保护意识的不断加强和国家对环境污染治理目标的逐步提 高，大量的污水处理设施已经或将要投入使用，污水处理中污泥处理、处置技 术和方法的研究己提到议事日程，但在这方面我国尚属起步阶段，与国外的污 泥处理处置技术相比有一定的差距大量未经稳定处理的污泥没有安全出路， 已成为城市污水处理厂的严重负担，影响了城市污水处理厂的正常运行，对环 境造成了二次污染，从而使已经建成的城市污水处理厂不能充分发挥其消除环 境污染的作用。另一方面，城市污水处理厂污泥由于含有大量的有机物、各种 营养元素、微量元素，作为可以变废为宝的替代资源越来越受到人们的关注。 所以研究适合武汉具体情况污泥资源化处理技术就显得极为迫切。 本课题研究的目的是对武汉市城市污水处理厂( 主要对象为龙王嘴污水处 理厂、南太子湖污水处理厂、沙湖污水处理厂) 的污泥量、污泥处置方式、污 泥的有效利用情况进行调查，对污泥的特征进行检测分析，结合武汉市的整体 城市发展规划、经济发展水平、地域分布、气候条件等因素，提出既符合中国 国情，又适合武汉市特点的污泥处置方案。为武汉城市污水处理厂合理选择污 泥处置方式、消除污泥的二次污染、实现污泥资源化提供参考，为武汉“山水园 林城市的建设添砖加瓦。因此，本课题的研究有重大的环境效益和社会效益。 1 3 2 课题研究的内容 结合课题研究的目的，本课题研究的内容有： ( 1 ) 对目前武汉城市污水处理厂的地域分布、处理规模、污泥产量、污泥 处置方式进行调查； ( 2 ) 结合武汉城市发展规划，对即将投产的城市污水处理厂的地域分布、 处理规模进行调查，对污泥产量进行预测； ( 3 ) 对不同污水处理工艺产生的污泥和出厂污泥的特征进行分析、研究； ( 4 ) 根据污泥特征的分析结果，结合武汉市的具体情况，考察武汉城市污 水处理厂污泥农用、卫生填埋、焚烧或采取其他处置方式的可行性，提出武汉 城市污水处理厂污泥处置方案。 7 武汉理工大学硕十学位论文 第2 章武汉城市污水处理厂污泥处置状况 2 1 武汉城市污水处理厂规划和布局 2 1 1 武汉城市污水处理厂规划 根据武汉市城市总体规划及具体实施安排，在2 0 2 0 年前武汉市拟建城市污 水处理厂1 3 座，2 0 1 0 年前分两期建成污水处理厂1 0 座【8 】： 第一期( 1 9 9 8 2 0 0 3 年) 新建5 座、扩建2 座处理厂，其中世行贷款项目 新建4 座、扩建1 座，投资总额为1 2 亿元，上述工程正在实施中，工程完成后， 我市城区污水处理量达1 0 3 万吨日，按国家有关考核规定，我市城区城市污水 处理率将达到3 4 2 ，有1 9 8 5 万人受益，占应服务人口的4 4 1 ； 第二期( 2 0 0 4 2 0 1 0 年) 新建处理厂4 座，扩建1 座，估算总投资1 1 1 4 7 亿元( 其中有三座处理厂污水收集系统尚未计入) 。建设完成后，我市城区污 水处理量达1 8 8 万吨日，按国家有关考核规定，处理率达5 2 8 ，受益人口达 到3 1 9 6 万人，占应服务人口的6 2 7 。 至2 0 2 0 年，规划建设南太子湖、沌口、龙王嘴、黄家湖、黄家大湾等5 个 污水处理厂，达n - - 级处理标准，常青、三金潭、- f i g 庙、落步嘴、北湖等5 个污水处理厂，扩建沙湖污水处理厂，达n - - 级处理标准。对排水合流区实施 污水截流，纳入相应的污水处理厂系统。新建黄浦路和新生路污水深排出江厂， 使旧城污水经一级处理后深排入江。对属于城市污水处理厂服务范围的合流区 创造雨污分流改造条件，使排水分流区域面积占总面积比例达到8 5 。 城市污水处理厂工程建设安排见表2 1 。 结合实际情况，我们可以发现表2 1 中所反映的信息与实际情况有些出入。 比如：常青污水处理厂( 即汉西污水处理厂) 采用的是二级处理工艺，到2 0 0 6 年9 月才建成投产；三金潭污水处理厂采用的是氧化沟二级处理工艺，处理能 力为3 0 万吨日，正在建设中；南太子湖污水处理厂采用的也是氧化沟二级处理 工艺，2 0 0 5 年7 月才正式投产；二郎庙污水处理厂直至现在采用的仍然是一级 处理工艺；被武汉水务集团收购的汤逊湖污水处理厂不在计划之列。 8 武汉理_ 大学硕士学位论文 表2 一l 武汉城市污水处理厂工程建设安排 项目名称项目内容项目总投资完成时实施单位 及描述( 7 元人民币)间( 年) 常青一级处理 4 0 0 0 02 0 0 1武汉市城市排水 污水处理厂4 0 万吨日发展有限公司 三金潭一级处理 6 9 4 7 02 0 0 5武汉市城市排水 污水处理厂4 8 万吨日发展有限公司 黄浦路污水 一级处理8 0 0 01 9 9 9武汉市城市排水 武深排入江1 0 万吨日发展有限公司 汉 城 南太子湖预处理 1 1 0 0 02 0 0 1 武汉市城市排水 市 污水处理厂1 0 万吨日发展有限公司 污 沌口二级处理1 5 0 0 02 0 1 0沌口开发区 水污水处理厂 1 2 万吨日建设管理局 处 理 沙湖二级处理 1 4 ( ) o o2 0 0 1 武汉市城市排水 污水处理厂新增5 万吨e l 发展有限公司 厂 龙王嘴二级处理 2 2 0 0 02 0 0 l 武汉市城市排水 污水处理厂1 5 万吨日发展有限公司 二郎庙二级处理2 5 0 0 0 2 0 0 1武汉市城市排水 污水处理厂1 8 万吨日发展有限公司 黄家湖 一级处理6 0 0 02 0 1 0武汉市城市排水 污水处理厂3 8 万吨日发展有限公司 落步嘴2 4 万吨日 2 0 1 0 武汉市城市排水 污水处理厂发展有限公司 北湖6 万吨日 2 0 1 0武汉市城市排水 污水处理厂发展有限公司 9 武汉理工大学硕士学仿论文 黄家大湾 o 5 万屯，日2 0 1 0 武汉市城市排水 污水处理厂发展有限公司 新生路污水 一级处理4 i ) 0 02 0 1 0 武汉市城市排水 深排入江5 万吨b发展有限公司 蔡甸城市二级处理 8 0 0 02 0 1 0 蔡甸区环境 污水处理厂4 万吨b保护局 江夏城市二级处理 8 0 ( ) o2 0 1 0 江夏区环境 污水处理厂4 万吨h保护局 黄陂城市 二级处理8 0 0 02 0 1 0黄陂区环境 污水处理厂4 万吨日保护局 新洲城市二级处理 8 0 0 02 0 1 0新洲区环境 污水处理厂4 万吨日保护局 2 1 2 武汉城市污水处理厂布局 根据武汉市城市总体规划，武汉城市污水处理厂布局为： ( 1 ) 在主城区，汉口：汉西污水处理厂、三金潭污水处理厂、北湖污水处 理厂、黄浦路污水深排出江厂；武昌：黄家湖污水处理厂、龙王嘴污水处理厂、 二郎庙污水处理厂、沙湖污水处理厂、落步嘴污水处理厂；汉阳：南太子湖污 水处理厂、沌口污水处理厂。 ( 2 ) 在远城区：蔡甸城市污水处理厂、江夏城市污水处理厂、黄陂城市污 水处理厂、新洲城市污水处理厂。 2 2 武汉建成城市污水处理厂概况 2 2 1 龙王嘴污水处理厂 龙王嘴污水处理厂位于武昌南湖之滨的关山村龙王嘴，为已建污水处理 厂。处理规模1 5 万吨日，一级处理。1 9 9 9 年开工兴建，2 0 0 2 年建成，2 0 0 4 年 升级为二级处理，2 0 0 6 年7 月完成。服务范围为关东工业园以西、珞狮南路以 东、长江无线电厂和中南民族大学以北、喻家山、马房山以南，服务面积3 4 平 方公晕，受益人口3 6 万。建设的目的，主要是为了保护南湖水质。污水一级处 1 0 武汉理 大学硕十学位论文 理只能除去污水固体悬浮污染物，对氮、磷等化学污染物无能为力，造成氮、 磷污染无法有效控制。 污水收集系统：主干管分为东部、北部、西部三条，分别收集汇水区内东、 西、北三地区的污水后，向南湖方向的龙王嘴污水处理厂汇集。 北部干管截流体育学院、邮电科学院的污水，经鲁巷泵站提升后，经民族 大道汇入荣军污水干管输送至龙王嘴污水处理厂。 东部干管收集关东、关南工业园地区的污水，经关东、虹景泵站提升至荣 军泵站汇入龙王嘴污水处理厂。 西部干管截流珞狮南路、桂元路一带的污水，经南湖北路泵站提升进入龙 王嘴污水处理厂。 本课题将龙王嘴污水处理厂确定为采样点之一，研究期间，龙王嘴污水处 理厂二级处理工艺尚未完工，仍采用一级处理工艺，污泥脱水采用的是三台带 式压滤机。污泥处理的流程为： 初沉污泥一浓缩池一脱水车间一出厂 由于部分污水收集系统尚未完善，采用一级处理时，日污水处理量只有6 万吨左右，脱水污泥的产量约为5 3 吨日( 含水率为8 0 ) 。出厂的脱水污泥绝 大部分直接运送至垃圾填埋场进行填埋，只有极少部分被周围农民进行堆肥农 用。 2 2 2 南太子湖污水处理厂 南太子湖污水处理厂位于武汉市南太子湖北路处的南太子湖畔，是武汉市 政府为了最大限度削减进入墨水湖、南太子湖及长江的污染物总量，保护母亲 河长江水资源，实现国家及地区水环境质量目标，由武汉市城市排水公司 利用波兰政府贷款实施的污水处理工程。污水处理采用氧化沟二级污水处理工 艺，前端为厌氧段，后端为缺氧、好氧段。该厂近期建设规模为1 0 万吨日，服 务范围为汉阳东部地区，面积2 1 3 平方公里，服务人口2 3 4 万。中期扩充至2 0 万吨日，远期3 5 万吨日。一期工程2 0 0 2 年开工兴建，2 0 0 5 年7 月完工并投入 运行，处理后的尾水排入长江，由三台带式压滤机对污泥进行脱水处理后运送 至垃圾场填埋。污泥处理的流程为： 武汉理工大学硕十学位论文 初沉污泥 j 剩余污泥一浓缩池一脱水车间一出厂一垃圾填埋场 本课题将南太子湖污水处理厂确定为采样点之一，日出厂脱水污泥约7 5 吨 ( 含水率为8 0 ) 。 2 2 - 3 沙湖污水处理厂 沙湖污水处理厂原名武汉市水质净化厂，位于美丽的东湖之滨，沙湖南岸， 是武汉市第一座城市污水处理厂，也是东湖综合治理一期工程截污范围包括 水果湖、武珞路及卓刀泉三个地区，截污面积1 2 8 平方公里，服务人口约3 0 万。 全厂由三部分组成：2 4 公里截污干管，两座抽升泵站和一个日处理能力为5 万 吨的二级污水处理厂，厂区占地1 1 0 7 亩。采用传统活性污泥法工艺，截流处理 的污水中，生活污水占7 5 ，工业废水占2 5 ，经过处理的水水质均达到或优 于国家排放标准，尾水由明渠排入长江。 该厂于1 9 8 4 年动工，1 9 9 0 年1 0 月1 0 日投入一级处理运行，1 9 9 3 年1 2 月实现了二级处理的正常运行，部分设备从芬兰引进，工程总投资5 3 4 0 万元。 目前，武汉市利用世界银行贷款对该厂的二期扩建已经完成并投入运行，全厂 日处理能力由以| ； 的5 万吨增加到现在的1 0 万吨。二期工程采用氧化沟二级处 理工艺。污泥处理的流程为： 一期工程初沉污泥、剩余污泥 上 二期工程初沉污泥、剩余污泥一浓缩池一脱水车间一出厂 本课题将沙湖污水处理厂确定为采样点之一，日出厂脱水污泥约7 5 ( 含水 率为8 0 ) 吨。经过三台带式压滤机处理后的脱水污泥出厂后大部分直接运送 至垃圾填埋场填埋，少部分被农用。 2 2 4 - - f l l j 庙污水处理厂 武汉市二郎庙污水处理厂位于武青四千道1 8 号，占地1 7 5 亩，汇水面积 2 5 3 5 平方公里，服务范围为武昌地区东至罗家港，西迄武昌车辆厂，南起东湖、 沙湖，北止长江的徐家棚、杨园及梨园地区，服务人口4 3 万。整个工程分两 期建设( 二期工程还在规划设计之中) ，一期工程采用常规一级处理工艺，处理 1 2 武汉理【大学硕士学位论文 规模为1 8 万吨日。于1 9 9 9 年底开工，2 0 0 2 年底竣工，工程总投资约1 1 亿元， 在工艺布置及水头上充分考虑并预留了二期工程二级处理的需要。二期工程采 用二级处理工艺，处理规模为2 4 万吨r 。污泥处理的流程为： 初沉污泥一浓缩池一脱水车间一出厂 该厂采用两台离心式脱水机对污泥进行脱水处理，日出厂脱水污泥约1 0 0 吨( 含水率为8 0 ) ，运送至垃圾填埋场进行填埋。 2 2 5 汉西污水处理厂 汉西污水处理厂是汉口地区规划的三座城市污水处理厂之一，厂址位于武 汉市东西湖境内。其服务区域为汉口西部中心城区，范围东起新华路及新华下 路，西至额头湾，南临长江、汉水，北接张公堤，服务面积5 4 6 7 平方公里，服 务人口6 0 余万人。该厂采用二级处理工艺，日处理污水规模为4 0 万吨，已于 2 0 0 6 年9 月开始试运行，预计正式投产后，日出厂脱水污泥约3 0 0 吨( 含水率 为8 0 ) 。 2 3 武汉在建城市污水处理厂概况 2 3 1 三金潭污水处理厂 三金潭污水处理厂是亚行贷款污水处理项目，服务区为主城汉口东部地区， 服务范围为：北起张公堤，南至长江边、解放大道，东临谌家矾，西抵新华路， 服务面积6 1 4 平方公里，服务人口8 4 万。污水处理规模：3 0 万吨日，采用二 级处理工艺。工程于2 0 0 4 年3 月1 日开工，计划在2 0 0 6 年年底建成。预计脱 水污泥的产量为2 2 5 吨日( 含水率为8 0 ) 。 2 3 2 落步嘴污水处理厂 落步嘴污水处理厂主要服务于主城武昌北部地区( 以下称“青山”地区) ，行 政划分主要为青山区，包括武汉钢铁学院( 武汉科技大学) 、红钢城、友谊大道 和青山镇地区，工程服务区范围：北起长江，南至沙湖港，东l | 缶工业港、武汉 钢铁公司，西抵罗家港，服务面积为3 0 1 平方公里，服务人口：3 9 万。污水处 理规模：1 2 万吨日，采用二级处理工艺。计划2 0 0 6 年完成落步嘴污水处理厂 的设计等前期工作，2 0 0 7 年建成。预计脱水污泥的产量为9 0 吨日( 含水率为 8 0 ) 。 武汉理t 大学硕十学位论文 2 3 3 黄家湖污水处理厂 黄家湖污水处理厂主要服务于主城武昌东南部地区，工程服务范围北起武 珞路，南至三环线，东临南湖、石牌蛉，西抵长江边，服务面积5 6 5 平方公里， 服务人口：5 8 万。污水处理规模：1 0 万吨日，采用二级处理工艺。黄家湖污水 处理厂2 0 0 4 年3 月开工，预计2 0 0 6 年建成。预计脱水污泥的产量为7 5 吨日( 含 水率为8 0 ) 。 2 4 本章小结 本章介绍了武汉城市污水处理厂的规划与布局；目前建成投产的武汉城市 污水处理厂污泥产量约为6 0 3 吨e l ( 含水率为8 0 ) ，污泥处置方式以运送至 垃圾