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(hù)科學(xué)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(hù)科學(xué)研究院,浙江杭州310014)

杭州地區(qū)污泥產(chǎn)生量已達(dá)8918萬(wàn)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(jì)性的基礎(chǔ)上,結(jié)合杭州市的實(shí)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(yù)處理及最終處置現(xiàn)狀

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

1.1 污泥預(yù)穩(wěn)定化處理情況

據(jù)調(diào)查,杭州市15座縣級(jí)以上集中式城鎮(zhèn)污水處理廠污泥均采用重力濃縮后機(jī)械脫水的處理方法,基本沒有進(jìn)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(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)填埋,其它主要處置方式為堆肥、焚燒、臨時(shí)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(yù)穩(wěn)定化處理設(shè)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(yáng)市污泥焚燒一期示范工程由富陽(yáng)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(shè),位于富陽(yáng)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(wù)對(duì)象是富陽(yáng)市江南片污水處理廠。工程建設(shè)3臺(tái)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(jī)組。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后,實(shí)現(xiàn)1500t/d污泥處理能力。同時(shí)利用污泥焚燒后的灰渣制造輕質(zhì)節(jié)能墻材。目前,富陽(yáng)市污泥焚燒一期示范工程(富陽(yáng)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(dá)到600t。預(yù)計(jì)在2010年5月底前,將達(dá)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(yùn)至污泥倉(cāng),經(jīng)干化設(shè)備干化至含水率30%左右。干化后的污泥和原煤混合進(jìn)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(yù)計(jì)于2010年6月投入試運(yùn)行。該工程建成投產(chǎn)后,實(shí)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(gè)系統(tǒng)包括污泥循環(huán)流化燃燒系統(tǒng)、煙氣回?zé)崂孟到y(tǒng)、焚燒爐的輔機(jī)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(xiàng)目由杭州國(guó)泰環(huán)保科技有限公司投資建設(shè),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(wù)對(duì)象為蕭山東片大型污水處理廠。目前該項(xiàng)目處置能力已達(dá)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(dòng)態(tài),同時(shí)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(jī)物、重金屬等有毒有害物質(zhì)達(dá)到初步穩(wěn)定化;最后用固液分離設(shè)備分離混合液,使污泥中的水分以液態(tài)的形式分離出來(lái),污泥達(dá)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(chǎng)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(chǎng)覆土。該工程已于2009年底投入運(yùn)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(guó)泰環(huán)保科技有限公司投資建設(shè),位于杭州七格污水處理廠現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi),工程建設(shè)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(xiàng)目由浙江捷豐新型建筑材料有限公司投資建設(shè),位于蕭山東片大型污水處理廠北側(cè),主要服務(wù)對(duì)象為蕭山東片大型污水處理廠。污泥制磚無(wú)害化處置項(xiàng)目是省重點(diǎn)建設(shè)配套工程,擁有兩條國(guó)內(nèi)最先進(jìn)自動(dòng)化燒結(jié)工藝生產(chǎn)線,項(xiàng)目于2008年投入運(yùn)行,污泥處理能力達(dá)到550 t/d,可生產(chǎn)標(biāo)磚30萬(wàn)塊/d,產(chǎn)環(huán)保節(jié)能磚6000萬(wàn)塊/a。該項(xiàng)目主要采用 “污泥+頁(yè)巖燒成環(huán)保節(jié)能磚技術(shù)”,將污泥配置頁(yè)巖燒成環(huán)保節(jié)能磚,該產(chǎn)品各種指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)燒結(jié)多孔磚的要求,優(yōu)于現(xiàn)有的粘土紅磚,對(duì)人體無(wú)害,兼具保溫效果。這項(xiàng)技術(shù)獲得國(guó)家專利證書。

2.4 水泥窯處置污泥工程

該污泥處理項(xiàng)目由富陽(yáng)三獅水泥有限公司投資建設(shè),位于富陽(yáng)市新桐鄉(xiāng)富陽(yáng)三獅水泥有限公司現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)。該工程通過對(duì)富陽(yáng)三獅公司的現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線進(jìn)行改造升級(jí),使水泥窯處置污泥的能力達(dá)到400t/d。該工程首先將含水率約80%的濕污泥運(yùn)至水泥廠的污泥倉(cāng),直接投入水泥窯中,在>850℃高溫下焚燒后,其有機(jī)物和有害物徹底分解,并進(jìn)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(jī)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(yùn)至該企業(yè)進(jìn)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(jìn)行混合,再送至發(fā)酵倉(cāng)發(fā)酵,用風(fēng)機(jī)對(duì)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(shí)現(xiàn)滅菌和干燥,物料在堆肥倉(cāng)停留10～12d后完成堆肥過程,經(jīng)破碎再與營(yíng)養(yǎng)素混合后,經(jīng)造粒機(jī)制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥顆粒。

3 杭州市污泥處置技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jī)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(duì)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(shè)和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(GB5085)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2001)有關(guān)規(guī)定。且污泥貯存庫(kù)產(chǎn)生含有氯、硫、有機(jī)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(yù)處理技術(shù),未實(shí)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(duì)深度脫水后的污泥進(jìn)行分析理化性質(zhì)的檢測(cè)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(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)表明,深度脫水技術(shù)占地小,建設(shè)快,脫水效果好,能夠快速滿足污泥干化的要求,同時(shí)深度脫水后的污泥有利于較遠(yuǎn)距離的運(yùn)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(huì)進(jìn)入磚塊中,制成的磚塊在應(yīng)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(wú)組織排放,對(duì)廠界周圍有一定影響[3]。此外,以脫水污泥為原料制出來(lái)的產(chǎn)品在銷售上存在一定的劣勢(shì),主要是公眾心理上較難接受,同時(shí)磚塊的質(zhì)量會(huì)受到一些影響,難以應(yīng)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(diǎn),利用水泥窯處置污泥在最近幾年越來(lái)越受到廣泛關(guān)注和應(yīng)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(duì)密度等各項(xiàng)指標(biāo)上基本相似,而且在穩(wěn)固性、膨脹密度、固化時(shí)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?jiān)蔀樗嗍炝系囊徊糠?不需要對(duì)焚燒灰進(jìn)行填埋處置,因此在處置污水廠污泥方面具有設(shè)施充分利用、處置最徹底、沒有二次污染的優(yōu)點(diǎn)[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(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn),投資小且實(shí)施時(shí)間短。因此在杭州地區(qū)的建德市、富陽(yáng)市、桐廬縣等水泥工業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)應(yīng)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(biāo)必須符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(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(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93),堆肥產(chǎn)品須符合《農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)商品有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》(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(duì)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(jìn)入食物鏈,危害人體健康的風(fēng)險(xiǎn)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(shí)期,污泥堆肥的方式將作為重要的過渡技術(shù),同時(shí)在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)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(yīng)用。

3.2 污泥處置技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

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

表3 污泥處置技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

4 杭州市污泥處置途徑選擇

根據(jù)上述對(duì)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(yīng)綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jì)發(fā)達(dá)市縣可采取技術(shù)成熟的焚燒技術(shù),同時(shí)積極利用現(xiàn)有水泥廠的水泥窯來(lái)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(shè)施。經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)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(wàn)t/a,其中污泥產(chǎn)生量以主城區(qū)、蕭山區(qū)和富陽(yáng)市污水處理廠為最大。杭州市15座縣級(jí)以上集中式城鎮(zhèn)污水處理廠污泥均采用重力濃縮后機(jī)械脫水的處理方法,基本沒有進(jìn)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(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)填埋,其它主要處置方式為堆肥、焚燒、臨時(shí)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(wú)害化處置率低。

(3)杭州市已陸續(xù)建成并投入運(yùn)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(yáng)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(duì)杭州市現(xiàn)有污泥處置技術(shù)及經(jīng)濟(jì)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(jì)社會(huì)發(fā)展水平等因素考慮,杭州市區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)市縣可采取技術(shù)成熟的焚燒技術(shù),同時(shí)積極利用現(xiàn)有水泥廠的水泥窯來(lái)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(shè)施;經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)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(xué)導(dǎo)刊,2010,29(2).

[2]陸樹立.我國(guó)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(cè),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(xué)報(bào),2009,(9).

[6]陳同斌,鄭國(guó)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(gè)關(guān)鍵問題[J].中國(guó)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(xué)學(xué)士,華東理工大學(xué)碩士。現(xiàn)從事環(huán)境評(píng)價(jià)、固體廢物方面的研究。