污水处理厂污泥处理处置技术

主讲人：胡锋平教授博士副院长

华东交通大学土木建筑学院

二○一一年三月二十九日目录1概论1.1基本概念1.2污泥处理处置现状1.3污泥处理处置规划和建设返回目录城镇污水处理厂污泥（以下简称“污泥”），是指在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂。1.1基本概念1.1.1污泥消化污泥：经消化处理后的污泥，或称熟污泥统称生污泥或新鲜污泥按来源不同分为剩余污泥：来自活性污泥法后的二沉池化学污泥：混凝沉淀工艺中形成的污泥腐殖污泥：来自生物膜法后的二沉池初沉污泥：来自初沉池我省县（市）污水处理厂主要采用氧化沟工艺，污泥主要为剩余污泥1.1.2污泥的分类1.1.3污泥的组成

污泥经烘干，再经灼烧后，其成分大致可分为水、挥发性固体及灰分水挥发性固体（有机物）

或称灼烧减重灰分（无机物）

或称灼烧残渣1.1.4污泥中水分污泥中水分示意图含水率：污泥中所含水分的多少称含水率

剩余污泥含水率99.2～99.6%

脱水后的污泥含水率可达80%脱水性能：不同性质污泥的脱水性能差别很大污泥比阻用于衡量污泥的脱水性能

1.1.5污泥的主要指标污泥比阻测定装置

返回本章污泥产生量将不断增加按1万吨污水产生约1-2吨干污泥，5-10吨含水率80%的污泥我省85座县（市）污水处理厂每天产生污泥量约500-1000吨（含水率80%）。污泥处理处置存在的问题污泥产量问题污水浓度低，量少，培菌没完成污泥处理问题浓缩脱水设备运行不正常污泥处置问题含水率80%污泥外运1.2污水厂污泥处理处置现状（江西省）返回本章1.3污泥处理处置规划和建设目标减量化：便于贮存、运输和消纳，降低其含水率稳定化：采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物无害化：杀死污泥中的病原菌、寄生虫卵及病毒资源化：回收和利用污泥中的能源和资源

同时规划、同时建设、同时投入运行新建的污水处理设施，应依据污泥处理处置规划，配套建设污泥规范化处理处置设施，并同时投入运行。

目前建成并运行，但没有配套污泥规范化处理处置设施的污水处理厂

，应加快整改、建设，确保污泥安全处置。返回本章2.1污泥浓缩2.2污泥调理2.3污泥脱水2.4污泥浓缩脱水一体化2.5污泥的稳定化2.6污泥的热处理返回目录处理对象：空隙水目的：减少污泥的体积，减少后续构筑物或处理单元的压力

含水率从99%降至96%，污泥体积可减少3/4

含水率从97.5%降至95%，污泥体积可减少1/2方法：重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩等2.1污泥浓缩2.1.1重力浓缩原理：利用污泥中的固体颗粒与水之间的相对密度差来实现泥水分离分类：

连续式、间歇式优点：

维修管理及动力费用低缺点：占地面积大卫生条件差浓缩效果较差富磷污泥在浓缩中释磷2.1.2气浮浓缩原理：微小气泡污泥颗粒的表面使污泥颗粒的相对密度降低上浮实现泥水分离的目的适用：密度接近于1的污泥疏水的污泥易发生污泥膨胀的污泥分类：压力溶气气浮涡凹气浮CAF浓缩污泥（含固率6.5%）

CAF污泥浓缩工艺系统

机械浓缩离心浓缩原理：利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力使两者分离，达到浓缩的目的效果指标出泥含固率固体回收率带式浓缩机浓缩带式污泥浓缩脱水一体机螺压浓缩机械浓缩图右为ROS2.3型螺压浓缩机，图左为ROS3.2型螺压脱水机

化学调理原理：投加调理剂，通过电性中和吸附架桥作用破坏胶体颗粒的稳定，小颗粒聚集成大颗粒，从而改善污泥脱水性能。方式：投加PAM返回本章2.2污泥调理2.3污泥脱水目的：进一步减少污泥的体积，便于后续处理、处置和利用处理对象：毛细水和吸附水分类：自然干化脱水和机械脱水2.3.1自然干化脱水适用于：气候比较干燥、土地使用不紧张、卫生条件允许的地区影响因素：气候条件、污泥性质及污泥调理干化场2.3.2机械脱水机械脱水及其设备脱水机械转筒离心机板框压滤机带式压滤机真空过滤机板框压滤机板框压滤机脱水效果好，含水率可达65%以下。操作不能连续运行，脱水泥饼产率低

带式压滤机带式压滤机滤带可以回旋，脱水效率高，噪声小，能源消耗省，动力消耗少，附属设备少，可以连续生产离心脱水原理：与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离离心脱水机真空过滤脱水原理

利用抽真空的方法造成过滤介质两侧的压力差，从而造成脱水推动力进行脱水转鼓真空过滤机带式污泥浓缩脱水一体机2.4污泥浓缩脱水一体机2.5污泥的稳定化污泥以园林绿化、农业利用为处置方式时，鼓励采用厌氧消化或高温好氧发酵（堆肥）等方式处理污泥厌氧消化：采用污泥厌氧消化工艺，产生的沼气应综合利用；厌氧消化后污泥在园林绿化、农业利用前，还应按要求进行无害化处理高温好氧发酵：利用剪枝、落叶等园林废弃物和砻糠、谷壳、秸杆等农业废弃物作为高温好氧发酵添加的辅助填充料，污泥处理过程中要防止臭气污染污泥以填埋为处置方式时，可采用高温好氧发酵、石灰稳定等方式处理污泥，也可添加粉煤灰和陈化垃圾对污泥进行改性高温好氧发酵后的污泥含水率应低于40%污泥消化池污泥的厌氧消化

混合堆肥：曝气或搅动供氧筛分二次发酵脱水污泥成肥回流调理剂堆肥的基本流程工艺图添加剂污泥的好氧堆肥

污泥好氧堆肥污泥的石灰稳定化生石灰贮存料箱给料机

粉碎机（可选）风动传送或螺杆输送机脱水污泥生物污泥产品有益回用石灰石贮箱容积式给料机拌合机图污泥石灰稳定化工艺图返回本章污泥以建筑材料综合利用为处置方式时，可采用污泥热干化、污泥焚烧等处理方式污泥热干化：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2.6污泥的热处理焚烧炉大气污染物排放限值1)序号项目单位数值含义限值1烟尘Mg/m3测定均值802烟气黑度林格曼黑度，级测定值2）13一氧化碳Mg/m3小时均值1504氮氧化物Mg/m3小时均值4005二氧化硫Mg/m3小时均值2606氯化氢Mg/m3小时均值757汞Mg/m3测定均值0.28镉Mg/m3测定均值0.19铅Mg/m3测定均值1.610二噁英类NgTED/m3测定均值1.0注：1）本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算

2）烟气最高黑度时间，在任何1h内累计不得超过5min《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）按热介质与污泥的接触方式分类：直接加热和间接加热按污泥干化设备类型分类直接加热式转鼓、流化床等间接加热式螺旋、圆盘、薄盘等热辐射加热式带式、螺旋式污泥干化中的问题及解决办法污泥黏结问题解决方法：干料返混尾气处理与臭味控制解决方法：气体循环回用设计、设备内部采用适当负压设备安全解决方法：气体循环回用氧气超标保护装置附加氮气保护确保氧气含量＜2%

干料返混3.1污泥的土地利用3.2污泥的建筑材料综合利用3.3污泥的填埋返回目录综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素，因地制宜地确定污泥处置方式污泥处置：指处理后污泥的消纳过程。处置方式污泥土壤表面或土壤中改善土壤条件或提高土壤肥力覆盖、喷洒、注射、合并等方式3.1污泥的土地利用污泥土地利用应符合国家及地方的标准和规定，污泥土地利用主要包括土地改良、园林绿化、农用等优点缺点3.1.1园林绿化利用

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》(CJ248-2007)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

理化指标序号控制项目限值1PH6.5~8.5在酸性土壤（PH＜6.5）上5.5~7.8在中碱性土壤（PH≥6.5）上2含水率/%＜40养分指标序号控制项目限值1总养分[总氮（以N计）+总磷（以P2O2计）+总钾（以K2O计）]/%≥32有机质含量/%≥25卫生学指标序号控制项目限值1粪大肠菌群菌值＞0.012蠕虫卵死亡率＞95%

《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》

(CJ248-2007)

污染物浓度限值序号控制项目限值在酸性土壤（PH＜6.5）上在中碱性土壤（PH≥6.5）上1总镉/（mg/kg干污泥）＜5＜202总汞/（mg/kg干污泥）＜5＜153总铅/（mg/kg干污泥）＜300＜10004总铬/（mg/kg干污泥）＜600＜10005总砷/（mg/kg干污泥）＜75＜756总镍/（mg/kg干污泥）＜100＜2007总锌/（mg/kg干污泥）＜2000＜40008总铜/（mg/kg干污泥）＜800＜15009硼/（mg/kg干污泥）＜1150＜15010矿物油/（mg/kg干污泥）＜3000＜300011苯并（a）芘/（mg/kg干污泥）＜3＜312多氯代二苯并二噁英/多氯代二苯并呋喃（PCDD/PCDF单位；ng；毒性单位mg/kg干污泥）＜100＜10013可吸附有机卤化物（AOX）（以CL计）/（mg/kg干污泥）＜500＜50014多氯联苯（PCBS）/（mg/kg干污泥）＜0.2＜0.2污泥园林绿化利用时，宜根据污泥使用地点的面积、土壤污染物本底值和植物的需氮量，合理确定污泥使用量污泥园林绿化利用时，应控制污泥中的盐分，避免对园林植物造成损害。污泥施用到绿地后，EC值宜小于1.5mS/cm污泥使用后，有关部门应进行跟踪监测。为了防止对地下水的污染，在地下水水位较高的地点不应使用污泥园林绿化，在饮用水水源保护地带严禁使用污泥园林绿化。3.1.2土地改良利用污泥用于盐碱地、沙化地和废弃矿场等土地改良时，泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良泥质》（CJ/T291-2008）的规定应根据当地实际，进行环境影响评价，经有关主管部门批准后实施

《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良泥质》（CJ/T291-2008）理化指标序号控制项目限值1pH值6.5～102含水率＜65%3臭度＜2级（6级臭度）卫生防疫安全指标序号控制项目限值1类大肠菌群值＞0.012细菌总数＜108MPN/kg干污泥3蛔虫卵死亡率（%）＞95%营养指标序号控制项目限值1总养分[总氮(以N计)+总磷(P2O5计)+总钾(K2O计)]/%≥12有机物含量/%≥10

污染物浓度限值序号控制项目限值（mg/kg干污泥）酸性土壤(pH＜6.5)碱性土壤（pH≥6.5）1镉及其化合物（以总镉计）5202汞及其化合物（以总汞计）5153铅及其化合物（以总铅计）30010004铬及其化合物（以总铬计）60010005砷及其化合物（以总砷计）75756硼及其化合物（以总硼计）1001507铜及其化合物（以总铜计）80015008锌及其化合物（以总锌计）200040009镍及其化合物（以总镍计）10020010矿物油3000300011苯并（a）芘3312二恶英类10010013可吸附有机卤化物（AOX）（以Cl-计）50050014多氯联苯0.20.215挥发酚404016总氰化物1010城镇污水处理厂污泥用于土地改良时必须经过稳定化处理在饮水水源保护区和地下水位较高处不宜将污泥用于土地改良在污泥用于土地改良后，其施用地的土壤和地下水相关指标应符合GB15618和GB/T14848中的相关规定污泥施用频率:每年每万平方米土地施用于污泥量不大于30000kg3.1.3污泥的农田利用污泥农用时，必须进行稳定化和无害化处理，并达到《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）等国家和地方现行的有关农用标准和规定。《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》（CJ/T309-2009）

污泥农用应严格控制施用量和施用期限

农用污泥中污染物控制标准值mg/kg干污泥项目最高容许含量在酸性土壤上（PH＜6.5）在中碱性土壤上（PH≥6.5）镉及其化合物（以Cd计）汞及其化合物（以Hg计）铅及其化合物（以Pb计）铬及其化合物（以Cr计）砷及其化合物（以As计）硼及其化合物（以水溶性B计）矿物油苯并（a）芘铜及其化合物（以Cu计）锌及其化合物（以Zn计）镍及其化合物（以Ni计）55300600751503000325050010020151000100075150300035001000200农用污泥中污染物控制标准（GB4284-84）一般每年每亩用量不超过2000kg（以干污泥计）。污泥中任何一项无机化合物含量接近本标准时，连续在同一块土壤上施用，不得超过20年。为了防止对地下水的污染，在沙质土壤和地下水位较高的农田上不宜施用污泥；在饮水水源保护地带不得施用污泥。生污泥须经高温堆腐或消化处理后才能施用于农田。污泥可在农田、园林和花卉地上施用，在蔬菜地和当年放牧的草地上不宜施用。在酸性土壤上施用污泥除了必须遵循在酸性土壤上污泥的控制标准外，还应该同时年年施用石灰以中和土壤酸性对于同时含有多种有害物质而含量都接近本标准值的污泥，施用时应酌情减少用量发现因施污泥而影响农作物的生长、发育或农产品超过卫生标准时，应该停止施用污泥和立即向有关部门报告，并采取积极措施加以解决。例如施石灰、过磷酸钙、有机肥等物质控制农作物对有害物质的吸收等返回本章3.2污泥的建筑材料综合利用有条件的地区，应积极推广污泥建筑材料综合利用污泥建筑材料综合利用：指污泥的无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制玻璃、制轻质骨料和路基材料等污泥建筑材料利用应符合国家和地方的相关标准和规范要求，并严格防范在生产和使用中造成二次污染返回本章3.3污泥的填埋不具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》（CJ/T249-2007）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。严禁将未做稳定化处理的湿污泥随意简单填埋。基本指标序号控制项目限值1污泥含水率≤60％2pH5～103混合比例≤8％注：表中pH指标不限定采用亲水性材料(如石灰等)与污泥混合以降低其含水率措施《城镇污水处理厂污泥处置-混合填埋泥质》（CJ/T249-2007）污染物浓度限值序号控制项目限值1总镉（mg/Kg干污泥）＜202总汞（mg/Kg干污泥）＜253总铅（mg/Kg干污泥）＜10004总铬（mg/Kg干污泥）＜10005总砷（mg/Kg干污泥）＜756总镍（mg/Kg干污泥）＜2007总锌（mg/Kg干污泥）＜40008总铜（mg/Kg干污泥）＜15009矿物油（mg/Kg干污泥）＜300010挥发酚（mg/Kg干污泥）＜4011总氰化物（mg/Kg干污泥）＜10用作垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标序号控制项目限值1含水率＜45％2臭气浓度＜2级（六级臭度）3施用后苍蝇密度＜5只/笼·日4横向剪切强度＞25kN/m2用作垃圾填埋场终场覆盖土的污泥卫生学指标序号控制项目限值1粪大肠菌群菌值＞0.012蠕虫卵死亡率(%)＞95工作原理：阳光辐射干化通风加速干化发酵升温加速干化出泥含固率：根据要求的不同，平均

60-90%干化前污泥床高度：10-30mm干化后污泥床高度：5-15mm有机物去除率：50-70%电耗：太阳能干化每蒸发一吨水需要约20-30度，传统干化则需要70-200度污泥太阳能干化示意图及实例图蚯蚓污泥稳定床示意图污泥与垃圾混合堆肥工艺图污泥与粉煤灰混合制肥的工艺流程污泥热化学液化制油基本流程图超声波对污泥的作用实际效果图污泥经过低温碳化处理后细胞外聚合物和细胞壁被彻底破坏。所以经碳化处理后的污泥能够采用传统的脱水方法将污泥含水率控制在50％以内污泥经碳化处理前后细胞破坏情况电镜图返回目录5污泥处理处置十大推荐案例（2010年）5.1大连东泰夏家河污泥处理厂厌氧消化池建设地点辽宁-大连建设性质新建规模600吨/日建成时间2009年3月工程投资14913万元

运行成本130-150元/吨项目模式BOT消化温度37℃产生沼气量30000-32000立方米处理处置前含水率80%处理处置后含水率65-70%污泥处理处置厌氧消化,污泥稳定,土地利用

卵形消化池建设地点北京-北京建设性质新建规模800吨/日建成时间2008年10月工程投资20000万元

污泥处理处置价格湿泥50元/吨运行成本湿泥50元/吨项目模式政府投资、国有运营消化温度35℃产生沼气量30000立方米污泥稳定化率100处理处置后含水率82.90%处理处置前含水率初沉污泥96.3%，剩余污泥99.3%污泥处理处置浓缩,脱水,厌氧消化5.3青岛市麦岛污水处理厂污泥处理处置工程污泥消化池建设地点山东-青岛建设性质新建规模109吨/日建成时间2008年6月

消化温度35±2℃产生沼气量15000立方米污泥处理处置厌氧消化5.4秦皇岛市绿港污泥处理厂CTB高温好氧堆肥建设地点河北-秦皇岛建设性质新建规模200吨/日建成时间09年2月工程投资4980万元政府补贴130元/吨项目模式政府投资、国有运营运行成本80～100元/吨污泥处理处置价格120元/吨臭气浓度发酵车间NH3和H2S的浓度分别为2.4和0.1mg/m3，低于国家恶臭污染排放标准（GB14554-93）发酵温度55～65℃污泥稳定化率100处理处置前含水率80～85%处理处置后含水率40%建设地点河北-唐山建设性质新建规模40吨/日建成时间2006年1月工程投资1000万元

项目模式政府投资、国有运营运行成本70元/吨发酵温度60-70℃处理处置前含水率80%处理处置后含水率35%污泥稳定化率100污泥处理处置好氧发酵（堆肥）,土地利用

5.5唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥工程5.6北京水泥厂有限责任公司污水厂污泥处置工程建设地点北京建设性质新建规模500吨/日建成时间2009年10月工程投资17416万元

运行成本257元/吨污泥处理处置价格315元/吨政府补贴