某城市污水处理厂污泥处理处置方案的选择
摘 要：在介绍某城市污水处理厂运行及污泥情况的基础上，对比当前城市污水厂污泥处理常用的污泥脱水方案和污泥消化后脱水方案，根据当地情况，选取污泥脱水方案为该污水处理厂的污泥处理方案，并提出将处理后污泥作为农田肥料的最终处置方案，达到无害化，资源化综合利用的目的。
关键词：城市污水处理厂,污泥,处理处置
污水和污泥是解决城市水污染问题两个同等重要又紧密相连的两个系统，污泥处理处置是污水处理得以实施的最终保证。污泥是污水厂污水处理的二次产物，是由多种微生物形成的菌胶团与其吸咐的有机物和无机物组成的集合体，由于其含有大量有机物、氮、磷等营养物质，作为“第二资源”而备受关注。但是污泥还含有难降解的有机物、重金属、盐类、少量的病原微生物和寄生虫卵等，而且容量大，不稳定，易腐败，有恶臭，如不加处理，任意排放，将引起严重的二次污染。因此，妥善处理并处置这些污泥才能保证污水厂的效益，保护环境，变废为利。目前国际国内的主要控制手段包括剩余污泥的减量化、无害化处理以及资源化再利用，处置方式表现在如下几个方面：农用、填埋、焚烧、水体消纳等[1]。
本文针对某城市污水处理厂污泥处理的工艺，对两种污泥处理工艺方案进行分析比选，推荐出污泥处理工艺方案，比较分析几种污泥处置方案，提出参考意见。
1 城市污水处理厂现状
1.1 污水处理厂
该污水处理厂处理规模为16 万m3·d-1(分两期建设完成，其中一期为3 万m3·d-1，一期已经稳定运行4 年，现在正进行二期建设)，以城市生活污水为主,服务面积62km2，服务人口30 万人。二级处理,采用DE 氧化沟工艺为污水处理的主要工艺。
1.2 污泥基本情况
1.2.1 污泥的来源与性质
污泥主要来源于氧化沟工艺产生的剩余污泥，污泥颗粒细、比重小，含水率在99.2%~99.6%之间。污泥中含有促进植物生长的氮、磷、钾等营养元素，还含有寄生虫卵和病原菌等微生物，有机物含量约为50%~60%。受进水水质影响，污泥中还有重金属离子和有毒有害物质,但该城市规划区内工业企业较少，污水中工业污水所占比例一般不超过 10%，污泥中金属离子以及有害物质较少。
1.2.2 污泥产量污泥
干重25.6t·d-1, 含水率为99.4% 时体积为 4266.7m3·d-1，脱水后，泥饼含水率为76%~80%，体积约为106.7~128 m3·d-1左右。
2 污泥处理方案的比选
污泥处理的目的主要有以下几点：稳定化使之消除恶臭；无害化杀死虫卵及病菌；减容化，运输降低含水率使之易于运输处置、利于实现污泥资源化。城市污水厂污泥稳定化技术主要有厌氧消化、好氧消化、污泥堆肥以及污泥焚烧等[2]。污泥浓缩、脱水以及焚烧是污泥减容的主要技术。无害化中主要采用生物法与化学药剂稳定法，国内外普遍采用生物法。生物法中主要有厌氧稳定，好氧稳定。结合污泥最终处置，该城市污水处理厂污泥处理有以下两种方案可供选择：污泥脱水方案，污泥消化后脱水方案。
两种污泥处理方案的工艺流程见图1、2。
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由于该城市地处西北地区，一方面污水治理迫在眉睫，另一方面建设资金紧缺，如何确定污水处理的近期、远期目标就显的非常重要。传统活性污泥法(普通曝气法)、AB 法工艺、由于泥龄短，污泥没有达到好氧稳定，须采用污泥消化脱水方案，以达到稳定化，无害化的目的。而该污水处理厂采用的DE 氧化沟工艺中产生的剩余污泥由于泥龄长，已初步得到好氧稳定，剩余污泥中有机物含量较少，因此本厂拟采用污泥脱水方案，这样就大大降低了近期建设资金及运行资金，同时简化操作管理工作量。当然随着环保要求提高，经济实力增强，可以通过进一步延长污泥泥龄或增加厌氧消化装置来完成污泥稳定化，无害化处理。综上所述，目前该城市污水处理厂污泥处理推荐污泥脱水方案。
3 污泥处置方案选择
为避免污水处理厂污泥对环境的二次污染，各国政府对污泥的最终处置十分重视，并根据各国的国情制定出污泥处置的法规和具体方案。欧美国家根据各自具体情况制定城市污泥土地利用技术标准。欧共体将污水厂和自来水厂污泥划为“特殊垃圾”(不是“危险垃圾”)，必须具有资格的企业按照规定的程序进行妥善处理，不得弃置。填埋、焚烧、作农肥、投海和制造建筑材料等是目前污泥处置和综合利用的主要途径[3]。
卫生填埋始于20 世纪60 年代，是在传统填埋的基础上经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方法[4]。污泥填埋是一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是处理容量大、见效快、操作简单,但也存在一些问题，如合适的场地不宜寻找，污泥运输和填埋场地建设费用较高,有害成分的渗漏对地下水的污染，填埋场的卫生、臭气问题造成二次污染等。可见,填埋并没有最终消除污染，只是起到延缓的作用。该城市属于中等正在发展的城市，随着城市的发展城市人口不断增长，产生的生活垃圾量也随之增多，在该城市近郊正在筹建垃圾填埋厂，该垃圾填埋厂的容量只够该城市15 年的生活垃圾填埋量，而没有多于的容量用来填埋污水处理厂的污泥，近郊也没有合适的地方能够用来做污泥填埋厂。所以卫生填埋这种污泥处置方式在这个城市不能选择。
一般情况下，当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能作为资源化利用，同时污泥自身的燃烧热值较大时，才考虑采用污泥焚烧并回收热量。污泥经焚烧后，产生的热能可用于发电、取暖等。焚烧的技术优势在于其处理的彻底性，可达最大限度减量化的目的，减量率可达到9%左右，其有机物被完全氧化[5]， 重金属几乎全被截留在灰渣中。但焚烧存在以下几个问题：(1)焚烧所需投资大，设备需引进，运行管理复杂；(2)在焚烧过程中产生飞灰、炉渣和烟气，研究发现，在焚烧的灰渣中，尤其是飞灰属于危险废弃物，若处理不当容易渗漏而污染地下水体、附近地表水体和土壤，进而危害人类健康；(3)在排放的烟气中含有二恶英和呋喃等剧毒物质，产生二次污染；(4)污泥中的有用成分未得到充分利用, 浪费了大量有利于植物生长的营养元素。该城市污水处理厂在建设初期资金还比较紧张，还没有能力投资污泥焚烧，另外该污水处理厂产生污泥本身含有的有毒物质含量低，污泥有机成分低，自身燃烧值不大，所以不选择焚烧法作为其最终处置方式。
历史上，某些沿海地区，采用污泥投海的方法。而该城市地处内陆根本不可能采取投海的处置方式。对于制造建筑材料由于污泥是一种新型的原料，当地还没有具有这样技术的企业合作，所以也不可取。
我国是农业大国，无论从经济因素还是从肥效利用因素出发，污泥农用资源化都是一种符合我国国情，具有广阔前景的处置方法。由于连续耕作，植物根系对营养成分的不断获取，土壤的有机质和矿物质都很缺乏。土地长期超量施用化肥，使土壤板结，盐渍化程度高，今后若继续忽视施用有机肥，土地有机肥力将进一步降低而导致生产力下降。城市污泥含有大量的有机质和N、P、K 以及Ca,M g,Cu ,Zn ,Fe 等植物生长所需元素，是一种很好的肥料和土壤改良剂。若将污泥进行堆肥化，则可解决土壤有机肥力降低的问题[6]。目前该城市规划区内工业企业较少，根据城市总体规划，今后城区内也不兴建大的工厂，因此污水中工业污水所占比例不大，重金属离子及有害物质不会太多，污泥量可达到农用污泥标准，而该城市周围又有大量农田菜地，因此城市污水处理厂污泥的最终处置暂定为农用施用。当然，能否安全施用，有待于污水厂投产后对污泥作定性、定量分析后再确定。污泥处置为农肥施用[7]，其施用范围根据投产后实测污泥性质后确定。
4 结论
选择经济合理的污泥处理工艺有效的污泥处置方法, 应兼顾经济效益与环境生态效益之间的均衡。一种有效且适合本地具体情况的污泥处置方法应该是在环境上卫生、经济上有效，且具有发展潜力的方法。将污泥的处理与处置相结合，扩大污泥利用面，逐步实现污泥的资源化是唯一出路。通过分析比较最终选择污泥脱水后农肥施用作为运行初期的处理处置方法，随着经济发展各方面条件的成熟再不断完善和改进其处理工艺，扩大其利用范围，做到进一步资源化。
参考文献：
[1] 李亚东,李海波,梁浩.城市生活污水处理中剩余污泥处理技术探讨[J] .环境科学与技术,2005,18(4):95-96.
[2] 谢雄华,尹玲玲,倪娟.城市污水厂污泥综合利用的研究 [J] .山西建筑,2006,32(4):192-193.
[3] 常蓉，钱克翔.昆明市城市污水处理厂污泥处理的现状及对策[J] .云南环境科学2005,24(增刊1):115-119.
[4] 李国强.城市市污水处理厂的污泥处置方案评价[J].山西化工,2004,24(4):42-44.
[5] 牛波,吕鸿雁.污水处理厂污泥处理处置方法[J].地下水,2005,27(3):203-205.
[6] 林云琴，周少奇.我国污泥处理、处置与利用现状[J].能源环境保护,2004,18(7):15-17.
[7] 卢年春,李萍,凌云等.城市污泥综合利用研究[J].安徽农业科学,2005,33(11):2101-2103.
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