盧 濱,唐 偉,余世清,翁仕龍,沈 旭

(杭州市環(huán)境保護科學研究院,浙江杭州310014)

杭州市污水處理廠污泥處置技術(shù)探討

盧 濱,唐 偉,余世清,翁仕龍,沈 旭

(杭州市環(huán)境保護科學研究院,浙江杭州310014)

杭州地區(qū)污泥產(chǎn)生量已達8918萬t/a,污水廠污泥處置問題日益突出。在分析杭州市現(xiàn)有污泥處置技術(shù)及經(jīng)濟性的基礎上,結(jié)合杭州市的實際情況,提出杭州市各地區(qū)污泥處置的途徑為干化焚燒、水泥窯處置污泥、建材利用、堆肥等多種處置途徑結(jié)合。

污水處理廠;污泥處置;杭州

1 杭州市污水處理廠污泥預處理及最終處置現(xiàn)狀

根據(jù)杭州市建設部門和環(huán)保部門的統(tǒng)計,2008年全市集中式污水處理廠污水處理量達到19619萬t/d,污水處理廠污泥產(chǎn)生量約2461135t/d,年產(chǎn)生量約8918萬t,其中污泥產(chǎn)生量以主城區(qū)、蕭山區(qū)和富陽市為最大。

1.1 污泥預穩(wěn)定化處理情況

據(jù)調(diào)查,杭州市15座縣級以上集中式城鎮(zhèn)污水處理廠污泥均采用重力濃縮后機械脫水的處理方法,基本沒有進行消化處理,經(jīng)脫水后的泥餅含水率約80%。

1.2 污泥最終處置情況

目前,杭州市城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥出路主要是被運至垃圾填埋場填埋,其它主要處置方式為堆肥、焚燒、臨時堆放、制磚和深度脫水后綜合利用,具體的處置量和所占比例見表2。

表1 杭州市集中式污水處理廠污泥預穩(wěn)定化處理設備配備情況

表2 杭州市污泥處置現(xiàn)狀

2杭州市現(xiàn)有污泥處置工程

2.1 污泥焚燒示范工程

富陽市污泥焚燒一期示范工程由富陽市八一城市綜合污水處理有限公司、浙江板橋紙業(yè)有限公司共同投資建設,位于富陽市春江造紙工業(yè)區(qū)八一春江造紙工業(yè)功能區(qū)內(nèi),主要服務對象是富陽市江南片污水處理廠。工程建設3臺65t/h次高溫次高壓循環(huán)流化鍋爐,配2套12MW抽凝式汽輪發(fā)電機組。項目建成投產(chǎn)后,實現(xiàn)1500t/d污泥處理能力。同時利用污泥焚燒后的灰渣制造輕質(zhì)節(jié)能墻材。目前,富陽市污泥焚燒一期示范工程(富陽市清園生態(tài)熱電廠)污泥焚燒發(fā)電已調(diào)試成功,日處理量可達到600t。預計在2010年5月底前,將達到日處理污泥量1500t的規(guī)模。該工程采用的工藝為:含水率約80%的濕污泥運至污泥倉,經(jīng)干化設備干化至含水率30%左右。干化后的污泥和原煤混合進入循環(huán)流化床鍋爐焚燒,剩余的灰渣收集后用于建材制造。

此外,杭州七格污水處理廠日處理100 t污泥焚燒生產(chǎn)示范線預計于2010年6月投入試運行。該工程建成投產(chǎn)后,實現(xiàn)100 t/d污泥處理能力。生產(chǎn)示范線采用的干化焚燒系統(tǒng)為干化焚燒一體化裝置,整個系統(tǒng)包括污泥循環(huán)流化燃燒系統(tǒng)、煙氣回熱利用系統(tǒng)、焚燒爐的輔機系統(tǒng)。

2.2 污泥深度脫水工程

蕭山東片大型污水處理廠配套污泥深度脫水項目由杭州國泰環(huán)?？萍加邢薰就顿Y建設,位于蕭山東片大型污水處理廠內(nèi),采用深度脫水技術(shù),主要服務對象為蕭山東片大型污水處理廠。目前該項目處置能力已達到500 t/d。該工程首先利用污泥結(jié)合水轉(zhuǎn)化劑,將污泥中的結(jié)合水大部分轉(zhuǎn)化為游離態(tài)水,使污泥由半固態(tài)轉(zhuǎn)化為流動態(tài),同時去除污泥中惡臭成分,尾氣用吸收系統(tǒng)處理后排放;然后使污泥中有機物、重金屬等有毒有害物質(zhì)達到初步穩(wěn)定化;最后用固液分離設備分離混合液,使污泥中的水分以液態(tài)的形式分離出來,污泥達到深度脫水的效果。污泥經(jīng)深度脫水可使含水率降至40%～50%,污泥呈干化狀態(tài),后續(xù)可作為填埋場覆土,也可用于制磚、制水泥或直接用于焚燒。該技術(shù)可直接處理含水率80%的剩余污泥,污泥脫水后可直接用于制磚、制水泥或作為填埋場覆土。該工程已于2009年底投入運行。

杭州七格污水處理廠350t/d污泥深度脫水處置工程由杭州國泰環(huán)保科技有限公司投資建設,位于杭州七格污水處理廠現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi),工程建設一條污泥深度脫水生產(chǎn)線,處理能力為350t/d。

2.3 污泥制磚工程

蕭山東片大型污水處理廠配套污泥制磚項目由浙江捷豐新型建筑材料有限公司投資建設,位于蕭山東片大型污水處理廠北側(cè),主要服務對象為蕭山東片大型污水處理廠。污泥制磚無害化處置項目是省重點建設配套工程,擁有兩條國內(nèi)最先進自動化燒結(jié)工藝生產(chǎn)線,項目于2008年投入運行,污泥處理能力達到550 t/d,可生產(chǎn)標磚30萬塊/d,產(chǎn)環(huán)保節(jié)能磚6000萬塊/a。該項目主要采用 “污泥+頁巖燒成環(huán)保節(jié)能磚技術(shù)”,將污泥配置頁巖燒成環(huán)保節(jié)能磚,該產(chǎn)品各種指標符合國標燒結(jié)多孔磚的要求,優(yōu)于現(xiàn)有的粘土紅磚,對人體無害,兼具保溫效果。這項技術(shù)獲得國家專利證書。

2.4 水泥窯處置污泥工程

該污泥處理項目由富陽三獅水泥有限公司投資建設,位于富陽市新桐鄉(xiāng)富陽三獅水泥有限公司現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)。該工程通過對富陽三獅公司的現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線進行改造升級,使水泥窯處置污泥的能力達到400t/d。該工程首先將含水率約80%的濕污泥運至水泥廠的污泥倉,直接投入水泥窯中,在>850℃高溫下焚燒后,其有機物和有害物徹底分解,并進入水泥熟料中。目前該工程主要處置造紙企業(yè)產(chǎn)生的污泥,可接納城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥。

2.5 污泥堆肥工程

浙江杭州蕭山協(xié)慶化工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)有機肥和混合肥的企業(yè),位于錢江二橋蕭山出口處傳化物流基地旁,目前杭州市四堡污水處理廠以及余杭區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥均運至該企業(yè)進行堆肥。該工程采用污泥好氧發(fā)酵工藝,首先將含水率約60%～80%的污泥與體積約為30%～40%的添加物(菌種、谷殼灰、粉煤灰、秸稈破碎物等)和少量的除臭劑進行混合,再送至發(fā)酵倉發(fā)酵,用風機對堆肥物料間歇式曝氣,在1～2d內(nèi)可升溫至60℃以上,在60℃～65℃維持3～4d,實現(xiàn)滅菌和干燥,物料在堆肥倉停留10～12d后完成堆肥過程,經(jīng)破碎再與營養(yǎng)素混合后,經(jīng)造粒機制成有機無機復混肥顆粒。

3 杭州市污泥處置技術(shù)經(jīng)濟分析

3.1 現(xiàn)有污泥處置技術(shù)分析

3.111 污泥焚燒技術(shù)

污泥焚燒處置技術(shù)是一種最徹底的污泥處理方法,使污泥中的有機物全部碳化,可最大限度地減少污泥體積,適合城市的主城區(qū)等土地資源稀缺的地區(qū)采用[1,2]。但是根據(jù)對杭州市污泥焚燒處置技術(shù)的分析可知,污泥焚燒處置的建設和運行費用相對較高,處置過程產(chǎn)生的廢灰、廢渣、廢水及凈化處理廢物必須按照現(xiàn)行國家標準《危險廢物鑒別標準》(GB5085)進行鑒別后,再最終確定其處理方法,不能隨意排放,焚燒煙氣污染物排放也必須滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)有關(guān)規(guī)定。且污泥貯存庫產(chǎn)生含有氯、硫、有機物等有害物質(zhì)的滲濾液。

31112 污泥深度脫水技術(shù)

污泥深度脫水技術(shù)屬于污泥預處理技術(shù),未實現(xiàn)污泥的最終處置,還需要配套后續(xù)的最終處置方式。在對深度脫水后的污泥進行分析理化性質(zhì)的檢測后才能夠根據(jù)干化污泥特性確定污泥的最終處置方式。杭州市污泥深度脫水工程運行的經(jīng)驗表明,深度脫水技術(shù)占地小,建設快,脫水效果好,能夠快速滿足污泥干化的要求,同時深度脫水后的污泥有利于較遠距離的運輸,但污泥的最終處置去向是困擾該技術(shù)推廣的最大難題。

3.113 污泥制磚技術(shù)

杭州市現(xiàn)有的污泥制磚工程面臨較多的問題,主要是在污泥制磚過程中,污泥中的重金屬會進入磚塊中,制成的磚塊在應用上有一定的局限性。在高溫制磚過程中,重金屬易從污泥中游離到氣相,附著在煙氣的塵粒上,收集的飛灰需要妥善處理,污泥制磚過程中產(chǎn)生的煙氣治理成本高。污泥在制磚廠的堆放過程以及制磚前的壓濾脫水過程中產(chǎn)生的惡臭一般為無組織排放,對廠界周圍有一定影響[3]。此外,以脫水污泥為原料制出來的產(chǎn)品在銷售上存在一定的劣勢,主要是公眾心理上較難接受,同時磚塊的質(zhì)量會受到一些影響,難以應用到各種用途。

3.114 水泥窯處置污泥技術(shù)

水泥窯具有燃燒溫度高(>850℃)和處理量大等特點,利用水泥窯處置污泥在最近幾年越來越受到廣泛關(guān)注和應用。利用水泥窯焚燒污泥后制造出的水泥,與普通硅酸鹽水泥相比,在顆粒度、相對密度等各項指標上基本相似,而且在穩(wěn)固性、膨脹密度、固化時間上有更好的表現(xiàn)。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市污泥,不僅具有焚燒法的減容、減量化特征,且燃燒后的殘渣成為水泥熟料的一部分,不需要對焚燒灰進行填埋處置,因此在處置污水廠污泥方面具有設施充分利用、處置最徹底、沒有二次污染的優(yōu)點[4,5]。此外,該處置技術(shù)可以利用杭州市現(xiàn)有的水泥廠水泥窯改造升級來實現(xiàn),投資小且實施時間短。因此在杭州地區(qū)的建德市、富陽市、桐廬縣等水泥工業(yè)較發(fā)達的地區(qū)應積極利用水泥窯處置污泥。

3.115 污泥堆肥

肥料利用是將脫水污泥通過堆肥轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定腐殖土,作為肥料、土壤改良材料。污泥中重金屬含量指標必須符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84)的規(guī)定后才能夠用于堆肥。污泥堆肥過程中的惡臭排放須滿足《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93),堆肥產(chǎn)品須符合《農(nóng)業(yè)標準商品有機肥料標準》(NY525-2002)要求[6]。考慮到目前杭州地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠工業(yè)廢水和生活廢水混合處理的情況較為普遍,污泥中的重金屬含量相對較高,采用肥料利用技術(shù),污泥中的重金屬通過土壤、地下水等途徑進入食物鏈,危害人體健康的風險較大,此外堆肥過程惡臭污染治理投資較大。因此,在目前杭州市污泥最終處置能力不足的時期,污泥堆肥的方式將作為重要的過渡技術(shù),同時在經(jīng)濟欠發(fā)達的市縣,污水處理廠僅接納生活污水,污泥產(chǎn)生量較少,污泥堆肥技術(shù)仍可以作為污泥最終處置技術(shù)得到應用。

3.2 污泥處置技術(shù)經(jīng)濟性分析

根據(jù)對杭州市現(xiàn)有污泥處置工程的統(tǒng)計分析,不同污泥處置技術(shù)的投資和運行費用見表3。從表中的對比數(shù)據(jù)可知,污泥焚燒技術(shù)投資費用和運行成本最高,污泥堆肥和污泥深度脫水技術(shù)的投資費用最低,堆肥在運行過程中基本不需要費用,且考慮到肥料可外售獲利,故可不考慮堆肥的運行成本。

表3 污泥處置技術(shù)經(jīng)濟性比較

4 杭州市污泥處置途徑選擇

根據(jù)上述對污泥處置技術(shù)的比較,杭州城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置應綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟社會發(fā)展水平等因素,因地制宜地確定污泥處置方式。

杭州市區(qū)和經(jīng)濟發(fā)達市縣可采取技術(shù)成熟的焚燒技術(shù),同時積極利用現(xiàn)有水泥廠的水泥窯來處置污泥,污泥深度脫水技術(shù)可以作為污水廠配套的污泥干化設施。經(jīng)濟欠發(fā)達市縣可采取污泥脫水或干化后建材利用或堆肥為主的污泥處置方式,逐步淘汰污泥填埋的處置方式。

5 結(jié)論與建議

(1)杭州地區(qū)污水處理廠污泥產(chǎn)生量約8918萬t/a,其中污泥產(chǎn)生量以主城區(qū)、蕭山區(qū)和富陽市污水處理廠為最大。杭州市15座縣級以上集中式城鎮(zhèn)污水處理廠污泥均采用重力濃縮后機械脫水的處理方法,基本沒有進行消化處理,經(jīng)脫水后的泥餅含水率約80%。

(2)杭州市城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥出路主要是被運至垃圾填埋場填埋,其它主要處置方式為堆肥、焚燒、臨時堆放、制磚和深度脫水后綜合利用。目前杭州市污泥處置存在的主要問題是污泥無害化處置率低。

(3)杭州市已陸續(xù)建成并投入運行的污泥處置工程主要分布在杭州市區(qū)、蕭山區(qū)和富陽市,主要采用的污泥處置技術(shù)包括污泥干化焚燒、污泥深度脫水后綜合利用、污泥制磚等。

(4)根據(jù)對杭州市現(xiàn)有污泥處置技術(shù)及經(jīng)濟性的分析,從污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟社會發(fā)展水平等因素考慮,杭州市區(qū)和經(jīng)濟發(fā)達市縣可采取技術(shù)成熟的焚燒技術(shù),同時積極利用現(xiàn)有水泥廠的水泥窯來處置污泥,污泥深度脫水技術(shù)可以作為污水廠配套的污泥干化設施;經(jīng)濟欠發(fā)達市縣可采取污泥脫水或干化后建材利用或堆肥為主的污泥處置方式,逐步淘汰污泥填埋的處置方式。

[1]魯建新,趙銘,劉媛媛.城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討[J].環(huán)境科學導刊,2010,29(2).

[2]陸樹立.我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置問題研究[J].環(huán)境研究與監(jiān)測,2009,(3).

[3]俞銳,周水根,左明,等.污泥直接制磚的可行性再分析[J].浙江建筑,2009,(9).

[4]馬勇,盧波,劉加榮.水泥廠協(xié)同利用城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的探索[J].上海建材,2009,(4).

[5]馬培東,王里奧,周在江,等.水泥旋窯并行處理城市污水廠污泥的污染物排放研究[J].環(huán)境工程學報,2009,(9).

[6]陳同斌,鄭國砥,高定,等.城市污泥堆肥處理及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的幾個關(guān)鍵問題[J].中國給水排水,2009,(9).

Study on Sludge D isposal Techn ique for Wastewater Treatment Plant in Hangzhou

LU Bin,TANGWei,YU Shi2qing,WENG Shi2long,SHEN Xu
(HANG Zhou Academy of Environmental Science,Hangzhou Zhejiang 310014 China)

The output of the sludge is about 898,000 tons per year in Hangzhou.The disposalway of them is be2 coming more serious.One disposal scheme is pointed out referring to the real facts and current technological and e2 conomical basis.It isone comprehensive treatmentmethod involving in drying and incineration and cement kiln dis2 posal of sludge and making buildingmaterials and composting as fertilizer.

wastewater treatment plant;sludge disposal;Hangzhou

X705

A

1673-9655(2010)05-0049-04

2010-06-08

盧濱(1980-),男,環(huán)境工程碩士,工程師。大連理工大學學士,華東理工大學碩士。現(xiàn)從事環(huán)境評價、固體廢物方面的研究。