吳 翔

（華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 071003）

保定作為京津冀協(xié)同發(fā)展的重要城市，在工業(yè)化進(jìn)程加快的同時，污泥的產(chǎn)量也逐漸增加。污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)和污水表面浮出的泡沫中所得的殘渣，污泥干化是最主要的污泥前期處理方法[1-2]。在污泥干化過程中，污泥中的病原體、細(xì)菌和微生物將會顯著減少，大大提高了污泥的穩(wěn)定性。由此可見，污泥干化是污泥處理處置及利用的重要環(huán)節(jié)[3]。

1　保定市生活污泥處理處置情況

保定市擁有城鎮(zhèn)污水處理廠28座，生活污泥日均產(chǎn)量達(dá)850 t/d。大部分污水廠采取的污泥處理的流程為：剩余污泥→壓縮池→脫水車間→外運(yùn)。

全市污泥處理方法主要包括：帶式壓濾、板框壓濾、帶式壓濾+干化、帶式壓濾+石灰固化。污泥處置方式主要有：衛(wèi)生填埋、簡易填埋、好養(yǎng)堆肥土地利用、厭氧消化沼氣利用和生物處理。

圖1　保定市污泥處理方式

如圖1所示，各種污泥處理方法的比例為：帶式壓濾占94.3%，帶式壓濾+石灰固化處理占3%，板框壓濾處理占1.8%，帶式壓濾+干化處理占0.5%。

圖2　保定市污泥處置方式

如圖2所示，各種污泥處置方式的比例為：好養(yǎng)堆肥土地利用占47%，簡易填埋占27.4%，衛(wèi)生填埋占23.2%，厭氧消化沼氣利用占1%。

保定市區(qū)內(nèi)三座污水廠經(jīng)過簡單的機(jī)械脫水處理，日產(chǎn)含水率80%的污泥約300 t，由唐縣綠友肥料有限公司、淶水縣綠洋有限公司兩家肥料公司對污泥及時外運(yùn)并進(jìn)行無害化處置。

2　保定市生活污泥泥質(zhì)分析

2.1　重金屬含量

保定市內(nèi)三座污水廠產(chǎn)生的污泥，符合污泥重金屬含量的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。保定市污泥重金屬污染以Cu和Zn為主，其他重金屬含量相對較低。

污泥進(jìn)行晾曬干化、發(fā)酵處理后，污泥的重金屬含量低于我國污泥土地利用（農(nóng)用、園林綠化、土地改良）的控制限值，可以作為園林綠化污泥。

2.2　養(yǎng)分含量

晾曬、發(fā)酵后的污泥樣本送至河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院檢測，得到保定市生活污泥養(yǎng)分含量報告，保定市污泥中的養(yǎng)分含量較高。除了含各種有機(jī)質(zhì)之外，其還含有豐富的氮、磷、鉀成分。

2.3　污泥含水率及熱值

各污水處理廠產(chǎn)生的污泥含水率在75%～80%，自然晾曬后含水率可降至30%左右。

將污泥樣品放入干燥箱內(nèi)，在105℃溫度下，干燥6 h。然后，根據(jù)《煤的發(fā)熱量測定方法》（GB/T213-2003）的測量方法對污泥樣本進(jìn)行測試，獲得污泥熱值。用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到保定市污泥（含水率≤1%）熱值均值為8 328 kJ/kg。

3　污泥干化利用的必要性

保定市絕大部分污泥采用填埋和堆肥處置方式，而填埋占用大量土地，具有較高的二次污染風(fēng)險。試驗(yàn)結(jié)果得到干污泥熱值為8 328 kJ/kg，污泥熱值大于5 000 kJ/kg時可以自持燃燒，保定市生活污泥具備熱能利用的潛力。

4　干化利用的技術(shù)基礎(chǔ)

4.1　太陽能干化

太陽能污泥干化是指將太陽能作為污泥干化的主要能量來源，結(jié)合傳統(tǒng)溫室干燥技術(shù)和當(dāng)代自動化技術(shù)，達(dá)到污泥脫水的目的[4]。其流程為：一是輻射干化。通過太陽照射使溫度升高，達(dá)到水分蒸發(fā)的目的。二是通風(fēng)抽濕。在污泥表面濕度飽和的狀態(tài)下進(jìn)行通風(fēng)或抽濕，使污泥進(jìn)入濕度不飽和狀態(tài)，通過太陽照射進(jìn)行第二輪的水分蒸發(fā)，進(jìn)一步蒸發(fā)污泥內(nèi)部水分。三是發(fā)酵。污泥在水分流失且有氧的情況下進(jìn)行發(fā)酵，污泥內(nèi)部溫度因此上升，加速水分蒸發(fā)。

4.2　熱干化

4.2.1直接熱干化

直接熱干化技術(shù)主要有轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)、閃蒸式干化技術(shù)、帶式干化技術(shù)3種。目前，國內(nèi)主要采用轉(zhuǎn)鼓干化技術(shù)和帶式干化技術(shù)。

4.2.2間接熱干化

該技術(shù)是指將污泥放入容器中，通過加熱容器使污泥達(dá)到脫水的效果。間接熱干化相對直接熱干化易操作，占地面積小，自動化程度高。

4.2.3直接-間接聯(lián)合熱干化技術(shù)

此技術(shù)在運(yùn)行過程中沒有廢氣產(chǎn)生，避免產(chǎn)生二次污染。

5　保定市污泥處理處置存在的問題

5.1　穩(wěn)定化、無害化程度低

污水處理廠建設(shè)過程中存在嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象。大多數(shù)中小型污水處理廠往往只考慮污泥濃縮、脫水工序，沒有考慮到污水處理廠內(nèi)污泥穩(wěn)定化、無害化處理的問題[5]。

5.2　處置目標(biāo)和技術(shù)路線不明確

各縣區(qū)把污泥看作廢棄物還是資源意見不一致，目前，污泥主要通過填埋和土地利用來消納，而其他如焚燒發(fā)電、厭氧消化產(chǎn)甲烷、建材利用和提取有用物質(zhì)等資源化利用的比例較低。

5.3　缺乏產(chǎn)業(yè)政策和配套資金的支持

污水處理廠的污泥處理投資成本和運(yùn)行成本占污水處理廠總投資的比例僅為10%，甚至更少。

5.4　責(zé)任主體不明確

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的處理處置需要農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)境部以及住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等主管部門的相關(guān)政策協(xié)調(diào)和配合，涉及部門廣，牽扯環(huán)節(jié)多，因此需要明確污泥處理處置的責(zé)任主體。但是，目前對污泥處理處置的責(zé)任主體缺位。

6　污泥處理處置方案建議

6.1　資源化利用

6.1.1農(nóng)用

經(jīng)過對保定市生活污泥的重金屬含量檢測、養(yǎng)分含量檢測可知，在一定干化的基礎(chǔ)上，保定市污泥可在農(nóng)業(yè)用途方向上進(jìn)行利用。污泥中富含氮、磷等元素，通過發(fā)酵使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，應(yīng)用于農(nóng)田、林地、市政綠化等領(lǐng)域，運(yùn)行成本低。此外，還可以在養(yǎng)殖蚯蚓等產(chǎn)業(yè)上進(jìn)行探索。

6.1.2材料利用

目前，保定市有利用造紙污泥生產(chǎn)纖維板、硬紙板的企業(yè)，在優(yōu)化原有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步進(jìn)行新型復(fù)合材料及多孔材料的研究。除此之外，保定市還可利用污泥生產(chǎn)生態(tài)水泥。

6.2　能源化利用

6.2.1熱能利用

污泥與燃煤耦合發(fā)電是一種成熟的可再生能源發(fā)電技術(shù)，若保定市采用這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)燃料的靈活搭配，降低存量煤電耗煤量。在干化階段，可利用電廠余熱進(jìn)行污泥干化，減少干化過程中的額外耗能。

6.2.2厭氧消化制沼氣

保定市污泥含有豐富的養(yǎng)分，厭氧消化可在無氧或缺氧的條件下，將污泥進(jìn)行有機(jī)物分解，制成沼氣。厭氧消化制沼氣技術(shù)可以使污泥實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化，并且產(chǎn)生的沼氣可以進(jìn)一步進(jìn)行發(fā)電或者直接作為燃料。

6.2.3燃料電池

在污泥處理技術(shù)和資金支持的情況下，人們可以進(jìn)行燃料電池等污泥能源化創(chuàng)新利用。通過微生物作用，人們可以將污水中有機(jī)物的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，同時實(shí)現(xiàn)污水的凈化，達(dá)到污泥能源化和減量的目標(biāo)。