广东省城镇污水处理厂污泥处理处置技术现状--原稿

1、广东省城镇污水处理厂污泥处理处置技术现状城市污水厂污泥(以下简称污泥)由于含有各种病原体、重金属等有毒有害物质，必须要进行处理处置。同时, 随着我国城市污水处理率的不断增加，污泥的产量呈急剧上升趋势, 污泥的处理处置已成为制约许多城市发展的主要因素。1. 城镇污水处理厂污泥处理概念及原则1.1 概念城镇污水处理厂污泥处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程。处置是指对处理后污泥进行消纳的过程。在污泥处置过程中，污泥将最终得以稳定。1.2原则（1）安全环保，确定污泥处理处置技术路线需首要考虑的约束条件；（2）因地制宜，确定污泥处理处置技术路线应始终坚持的重要前提；（3）循环利用，确

2、定污泥处理处置技术路线时需考虑的重要方向；（4）节能降耗，确定污泥处理处置技术路线和技术方案的重要因素；（5）稳妥可靠，确定污泥处理处置方案的基本要求。2. 污泥的特点及理化性质2.1城市污泥泥质特点（1）含水率较高，有机质比例偏低，并呈季节性变化。（2）寄生虫卵、病原微生物等致病物质超标较普遍。（3）部分污水厂污泥存在铜、锌、铬等重金属超标现象。（4）含有多氯联苯等难降解有机物。因此，需要对污泥进行妥善处理处置，避免造成二次污染，达到污泥处理处置的减量化、稳定化、无害化的要求。2.2 城市污泥基本理化性质城市污泥按处理方法可分为初沉污泥、剩余污泥、消化污泥，其基本理化性质如下表所示1：表1

3、城市污水处理厂污泥的基本理化性质项目初沉污泥剩余污泥厌氧消化污泥pH5.08.06.58.06.57.5干固体总量/%380.51.05.010.0挥发性固体总量（干重%）609060803060固体颗粒密度/（g/cm3）1.31.51.21.41.31.6容量1.021.031.01.0051.031.04BOD5/VS0.51.1-COD/VS1.21.62.03.0-碱度（CaCO3,mg/L）5001500200500250035003. 污泥处理与处置的目标污泥处理与处置应首先考虑到污泥的减容和利用。污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源已经成为一种主流，所以污泥处理与处置主要有

4、以下四大目标：(1)减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；(2)稳定化：通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；(3)无害化：达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；(4)资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气等。4. 污泥处理处置技术研究现状2发达国家早在20世纪六七十年代就开始对污泥处理处置技术进行研究。美国农业部门在19 世纪70年代就对污泥农用堆肥工艺展开研究，并发展了Beltsville Aerated Pile法用于污泥堆肥。这种方法既可以处理生污泥，也可以处理消化后的污

5、泥，得到的产品无臭、灭菌、便于保存和运输并可以应用于农业生产。德国在19世纪80年代致力于污泥焚烧体系的开发和完善，并为该系统配备了能量的回收利用设备。据统计，德国固体废弃物焚烧而回收利用的能量可为全国30%的人口服务。随着污水处理技术的更新和发展，污泥处理处置技术也在不断地改进。经过近30年的发展，一些发达国家陆续提出了污泥处理处置新方法。西班牙科学家提出利用微波能量来水解消化污泥，取得了很好的效果。美国和智利的科学家提出使用火山爆发遗留的熔岩地来处理污泥及污泥焚烧灰。这种方法可以有效控制污泥及污泥焚烧灰中的矿物质元素以及磷元素和锌元素，从而改善熔岩地的营养结构并提高其生产力。爱尔兰利用过热

6、蒸汽流干化工艺与污泥消化工艺相结合，不但实现污泥的稳定，更实现了能量的回收利用。日本的污泥处理处置技术主要集中在污泥的再生利用方面, 占到污泥处置比例的56%，包括污泥制砖、制骨料、制燃料和熔渣4种。湿污泥中包含4种水分毛细水、间隙水、吸附水和内部水。存在于微生物细胞内的内部水不但水分难以除去。有机质物质也被包裹在细胞中难以释放。导致污泥含水率高和有机质利用率低的技术难题。污泥含水率是制约污泥处理处置的关键问题。含水率过高限制堆肥、焚烧等高效处置技术的应用，同时也不利于污泥的再生利用。而有机质利用率低不仅浪费了可回收利用的资源，也造成污泥易腐、有异味等不良特性。5. 污泥处理技术现状广东省污泥

7、的处理方式主要采用将污泥通过好氧发酵、热干化、压缩和压滤的方式使得含水率降低至40%以内，然后再进行最终的处置及再利用。（见附表1）。5.1 污泥高温好氧发酵 污泥中含有大量的有机质、氮、磷、钾等植物需要的养分，其含量高于常用的牛羊猪粪等农家肥，可以与菜籽饼、棉籽饼等有机农肥相媲美。堆肥是指利用利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物微生物的作用，采用剪枝、落叶等园林废弃物和砻糠、谷壳、秸杆等农业废弃物作为耗氧发酵的辅助填充料，将不稳定的有机质降解和转化成较稳定的有机质，并使挥发性物质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善(如含水量降低，呈疏松、分散、粒状)，便于贮存、运输和使用；高温堆肥

8、还可以杀死堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。5.2 污泥石灰稳定干化采用石灰等无机药剂对污泥进行调理，可以降低含水率，提高污泥横向剪切力和卫生条件，有利于污泥的后续处置。污泥碱化稳定干化技术原理是使用生石灰稳定污泥，生石灰与水反应生成氢氧化钙，在此过程中每公斤石灰可以化合0.32kg水、释放1141kJ的热量，将温度提升到70，pH值提升到12以上，从而有效杀灭病原体，并分解有机物。污泥碱化稳定干化技术的控制性参数是污泥的pH及其保持时间。经过处理后污泥含水率可以降低到70%左右，在自然界中堆放1个月后含水率继续降低到60%左右，可以达到生活垃圾填埋污染控

9、制标准和城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质的标准要求。5.3 污泥热干化污泥热干化后污泥的臭味、病原物、粘度、不稳定等负面特性得到显著改善，降低了污泥含水率，节约了运输成本，提高了污泥热值。污泥热干化过程分为污泥与热载体直接接触和热量由换热设备提供两种，目前应用较多的有流化床干化、转盘干燥、喷雾干化和空心桨叶式干化等工艺。采用污泥热干化工艺应与利用余热相结合，鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥干化处理的热源;不宜采用优质一次能源作为主要干化热源;要严格防范热干化可能产生的安全事故。6. 广东省污泥再利用方式及指标要求6.1污泥焚烧污泥焚烧

10、是指污泥在一定温度、气相充分有氧的条件下，使污泥中的有机物质转化为CO2、H2O、N2等，反应过程中释放出来的热量用于维持反应的温度条件。污泥焚烧一般采用流化床工艺，分为固定(鼓泡)流化床焚烧炉、循环流化床焚烧炉和回转式流化床焚烧炉等。污泥焚烧的烟气应进行处理，并满足生活垃圾焚烧污染控制标准等有关规定。污泥焚烧的炉渣和除尘设备收集的飞灰应分别收集、储存、运输。国家鼓励对符合要求的炉渣进行综合利用；飞灰需经鉴别后妥善处置。污泥焚烧工艺在经济较为发达的大中城市应用较广，一般采用干化焚烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率。近几年，污泥焚烧技术发展迅速，污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建，污泥作为低质燃料在火

11、力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧等技术正在逐步走向成熟。6.2 污泥土地利用（1）污泥城市园林绿化。指处理后的污泥用于人行道树、灌木、花卉、草坪等栽培过程中作为肥料、基质和营养土。污泥用于园林绿化时，泥质应满足城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质的规定和有关标准要求。污泥必须首先进行稳定化和无害化处理，并根据不同地域的土质和植物习性等，确定合理的施用范围、施用量、施用方法和施用时间。（2）污泥土地改良利用。指处理后的污泥用于严重扰动土地的改良，包括采煤场，各种采矿业开采场、矸石场、露天矿坑、尾矿堆、取土坑、粉煤灰堆积场、森林采伐地、森林火灾毁坏地、滑坡和其它天然灾害需要恢复植被的土地等。

12、污泥用于土地改良时，泥质应符合城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质(CJ/T291)的规定;并应根据当地实际，进行环境影响评价，经有关主管部门批准后实施。6.3 污泥建筑材料综合利用污泥建筑材料综合利用技术研究及应用已成为热点。污泥建筑材料综合利用是指污泥的无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制轻质骨料和路基材料等。目前，城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质污泥标准已经颁布实施，规范了污泥制砖行业。6.4 污泥填埋污泥填埋分为污泥单独填埋和与城市垃圾、工业垃圾混合填埋。该处置方法具有简单、易行、成本低等优点。但是，污泥填埋也受土地约束以及受污泥填埋过程中产生的渗滤液和甲烷气体等二次污染的影响。不具

13、备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥，可采用填埋处置。国家将逐步限制未经无机化处理的污泥在垃圾填埋场填埋。污泥填埋应满足城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质的规定;填埋前的污泥需进行稳定化处理；横向剪切强度应大于25kN/m2；填埋场应有沼气利用系统，渗滤液能达标排放。表2 广东省污泥再利用方式及指标要求（参考2p11-13）序号分类范围参考泥质标准主要指标要求使用限制1污泥土地利用园林绿化GB/T24686-2009含水率40%；养分3%；有机质25%；控制重金属及有机污染物等。广州市林业和园林绿化部门所需要的园林基质土数量较大，但对重金属控制有要求。林地用CJ/T362-2011含水率60

14、%；养分25g/kg干基；有机质180g/kg干基；控制重金属及有机污染物等。广州地区林地范围分散，路途较远，难以监管，实际施用难以控制施用量。土地改良GB/T24600-2009含水率65%；养分1%；有机质10%控制重金属及有机污染物。目前未有关于重金属富集不影响农作物安全的论证，一旦造成污染，将难以修复，建议谨慎决策，待其他地方使用多年并监测安全的情况下予以考虑农用CJ309-2009含水率60%；养分30g/kg干基；有机质200g/kg干基；控制重金属及有机污染物等。2混合填埋与垃圾混合填埋GB/T23485-2009含水率60%；混合比例8%；控制重金属及有机污染物等。广州市属填埋

15、场要求含水率35-40%，混合比例可以适当加大，每年的用量较大覆盖土含水率45%有臭气及力学强度要求3污泥建材利用制砖CJ/T289-2008含水率40%；混合比例10%；烧失量50%；控制放射性污染物、重金属、氟化物和氰化物等；控制大气污染物。烧制砖厂用地较大，如能解决用地问题，市场容量较大制轻质骨料暂无需控制含水率及掺入比例；大气污染物不得超过相关标准。目前市场用量尚不明朗4污泥焚烧单独焚烧GB/T24602-2009含水率50%（自持焚烧）；含水率80%（助燃/干化焚烧）；有机质50%；控制重金属、氟化物和氰化物等；控制大气污染物。根据国外污泥焚烧的实际情况，焚烧厂需将含水率80%的污泥

16、预干化至含水率约30%，才能进行自持焚烧，目前国内单独焚烧污泥的项目运行尚未稳定，广州市未有单独焚烧的项目，用量不明朗。与垃圾混合焚烧由垃圾焚烧炉确定；需控制掺入比例，不能低于焚烧炉的设计热值；焚烧大气污染物不超过相关标准通常要求含水率低于40%污泥燃料利用DB44/T717-2010含水率12%；有机质50%；低位热值3585kCal/kg。目前市场用量尚不明朗7. 广东省污泥处理处置存在的主要问题(1)部分采用填埋和弃置堆放方式，可能造成生态环境的安全隐患、占用土地和填埋场运行困难等问题。(2)缺少污泥处理处置的建设和运行经费，污水处理收费标准达不到污泥处置运行费用的要求。(3)污泥处理处

17、置建设和运行经验不足，目前投运的堆肥制肥、干化焚烧和建材利用等项目大部分都是近几年建成的。(4)在热电厂焚烧的污泥项目存在热电设备故障检修或因供电季节性波动停产或减产对污泥处置造成的影响。 (5)项目用地、资金配套、税收、焚烧发电上网电价等政府扶植政策不完善。(6)缺少相应的技术标准、规范和污泥处置专项规划。“重水轻泥”思想和污染转移的现象不符合科学发展观的要求。8. 污泥处理处置技术发展趋势8.1 注重源头减量的技术研发源头减量是减轻污泥后续处理处置负荷的前提，在城市污水处理过程中进行污泥减量（即城镇污水处理厂污水处理工艺流程设计中充分考虑污泥减量消化）预计将是今后研究的一个方向。同时，诸如

18、破坏污泥微生物细胞壁分离出自由态水分等降低污泥含水率的污泥减量技术也将是一项新的挑战性研究课题。8.2 突破节能降耗的技术障碍长期重视污水处理而忽略污泥处理处置的现状，导致污泥处理处置技术相对发展缓慢。目前污泥处理处置运行能耗过高是影响污泥处理处置规模化推广应用的一项限制性关键因素。预计今后在污泥处理处置的节能降耗技术方面将有较大的突破。8.3 健全二次污染的防治技术在城镇污水处理厂污泥处理处置各个环节，均存在不同程度的二次污染问题，目前的现有技术和工程应用对二次污染的重视程度普遍不够。随着社会进步和经济发展，预计将有大量污泥处理处置二次污染防治新技术被研发和应用，形成与污泥处理处置工艺相配套

19、的二次污染防治技术健全体系。8.4 发展循环利用的运行模型在国家土地资源日益紧缺和建设资源节约型、环境友好型社会的大背景下，发展污泥循环处理利用的运行模式是大势所趋。污泥土地利用和建材综合利用将成为研究热点，前者的技术难点在于污泥中重金属的去除和土地利用泥质的保证，后者在于运行能耗的降低和诸如二噁英控制等二次污染防治技术的成熟。9. 污泥处理处置行业状况9.1 行业努力提升科学技术是行业发展的根本，各污水污泥处理行业应注重技术开发，制定自身发展的目标，逐步吸收和推广污泥消化、污泥调节、污泥生物干化、污泥熟干化、焚烧等污泥无害化技术。污泥处理与处置的工艺选择应该遵循“因地制宜”的原则，充分结合项目所在地的经济发展、产业格局、地理环境的具体情况，选择合适的处理与处置路线9.2 政府支持政府一定要抓好污泥处理处置规划，给污水处理厂做工作的思路和方向。污泥处理处置设施应与城镇污水处理厂同时规划、同时建设、同时投入运行。污泥处理处置设施应统一规划，合理布局。要把污泥处理、处置的事情做好，污泥处理、处置的技术标准化体系建设是前提。污泥处置不仅仅