污水處理廠污泥填埋技術研究

譚慧杰

(太原市市政工程勘測設計院，山西太原 030024)

隨著市政環保事業的快速發展，污水處理廠的數量、規模都在迅速擴大，大量的污泥成為了新的污染源。污水處理廠污泥的處理與處置問題越來越受到廣泛關注［1，2］，但由于技術、成本等諸多原因，一直難以解決。雖然污泥處理處置技術很多［3］，但處理成本居高不下。污水處理廠的污泥包括活性污泥、消化污泥、濃縮污泥等。本文所述的污泥是指脫水污泥［4］。污泥經過傳統的脫水工藝之后，其含水率仍維持在75%～80%以上，此時的污泥流動性強，其中的有機物處于活潑狀態，運輸困難。此類污泥若進行填埋處置，由于其抗剪切強度低、易形成流態，嚴重影響垃圾填埋場的運行管理。為了解決污泥填埋中的困難，需要對含水率高的污泥進行干化或固化預處理，其中涉及到干化添加劑、干化工藝等因素。傳統的污泥干化技術大都利用外加熱源進行烘干，此類技術存在諸多缺點，主要是需消耗大量熱能，并且會排放廢氣污染環境。本文借助以廢治廢的原則，將工業廢渣、粘土等材料用作污泥干化的新型添加劑，拓展了工業廢渣綜合治理技術，提出了系統化的污泥干化填埋技術方案，對污泥處置的工程應用具有現實的指導意義。

1 污水廠污泥處理現狀

技術與經濟的雙贏協調永遠是市政環保技術推廣的必要條件。一項經得住考驗的市政應用技術，必然是技術簡潔、運行可靠、成本適宜的技術。污泥處理技術包括其預處理技術、資源化處理技術、處置技術三大類。應用比較廣泛的主要是濃縮、脫水、堆肥、焚燒、填埋等。在眾多的污泥處理技術中，成本較低的主要是堆肥、填埋類技術。雖然已有很多成型的污泥處理技術［5，6］，但其應用并不順利，其原因主要是技術復雜、成本高、效果有限。國內現狀是污水處理廠污泥資源化處理所占比例較低，大多數的脫水污泥都只是經過機械脫水，而后露天堆放或外運(不明去向)，對環境產生二次污染的可能性較大。現將我國北方省會城市污水廠的脫水污泥處理方法統計見表1。

表1 我國北方城市污水廠脫水污泥處理方法

由表1可以看出，近年來污泥土地處置、堆肥處理所占比例有所提升，自然干化與露天堆放處理所占比例有所下降，焚燒法所占比例有所提高，但存在爭議。

我國污水廠脫水污泥的處理、處置面臨著以下問題:1)污泥脫水效果受脫水機械原理制約，脫水后的污泥含水率仍然很高，運輸困難，在長途運輸過程中會發酵變質，垃圾填埋場難于接收。2)污泥堆肥難以落實。一方面是由于污泥本身的肥效較低，如果增加肥效，必須添加增肥物料，使得成本大幅度提升;另一方面是污泥堆肥產品市場推廣艱難。3)污泥焚燒困難較多。近年來很多污水廠考慮將脫水污泥進行焚燒發電，但由于污泥含水率較高，低位發熱值過低，難以滿足焚燒廠的要求，如需維持正常焚燒，需首先對污泥進行烘干，而污泥烘干脫水的能源成本不易被業主接受。

2 污泥填埋面臨的困難

污泥填埋可以按照以下三種思路考慮:1)單獨建設專用的市政污泥填埋場;2)將污泥送至城市生活垃圾填埋場，與垃圾進行混合填埋;3)將污泥送至城市生活垃圾填埋場，但不與垃圾混合，而是在填埋庫區外另辟專用場地用于污泥填埋。很顯然，第二種方式是最難于接受的。但是，現實中，恰恰第二種方式可能是最常見的。脫水污泥與城市生活垃圾混合填埋時，污泥的含水率一般為75%～80%。污泥與垃圾混合填埋后，由于市政污水廠脫水污泥的抗剪切強度低，呈現流動態，經常會造成填埋庫區碾壓困難，甚至引發填埋機械側翻事故，危及填埋場職工人身安全。隨著我國環保事業的發展，國家對城市生活垃圾填埋場的運行考核要求越來越高，垃圾填埋場自身的壓力也比以前更大了。在這種形勢下，垃圾填埋場難以接受污泥進場。為了保證垃圾填埋場的正常運行，一般垃圾填埋場都要求污泥含水率必須小于60%才能允許進場。要想解決污泥填埋實施中的困難，必須明顯降低污泥的含水率，而且這種操作必須以較低的物料消耗、能量消耗來實現，保證是低成本的干化工藝。必須采用最優、最小量的化學試劑配比，依靠本地易得的各種工業廢渣材料實現以廢治廢的目的。以最低成本使污泥的抗壓、抗剪強度等力學指標滿足垃圾填埋場對污泥填埋的工程要求，并且提高污泥固化體抵抗雨水沖刷能力。同時，通過優選的固化劑配方，解決污泥固化后體積過度變大的問題，實現高水平的污泥填埋，最終實現污泥的“穩定化”“無害化”處置。

3 污泥填埋技術方案

污泥先暫存于污泥存儲池中，再由存儲池經螺旋泵送入干化車間，根據污泥的不同用途，分別送入攪拌機。當污泥用于干化處理時，依次經過不同轉速的攪拌機，同時分別加入不同的污泥干化劑，在預先設定的工藝參數條件下進行干化處理。干化后的污泥含水率降至55%以下，攪拌后經傳送帶將干化的污泥送到干化成品存儲間，或將固化后的污泥送入養護場養護，經過養護后污泥固化體的含水率可以低于35%。其中的干化劑采用MgO，CaSO4，Fe2(SO4)的特定比例混合體，以及高鈣礦石熱活化改性物，在適當的情況下，也可選用生活垃圾中的植物類物質的干燥加工物。對于能夠方便地獲得尾礦砂的地區，也可采用鋁土選礦尾礦砂(主要化學成分為Fe2O3，Al2O3，SiO2)，經過高溫煅燒、磨碎、篩分預處理，作為污泥干化的添加劑。污泥填埋預處理車間及配套設備見表2。

表2 污泥填埋預處理車間及配套設備

經過預處理的污泥，就可以實現與生活垃圾的混合填埋，也可將預處理之后的污泥用作垃圾填埋場的覆蓋材料，或用作填埋區的分隔筑路材料。

4 結語

污水處理廠污泥的處理與處置問題是近年來市政與環保行業的重要問題，污泥處理是污水處理廠工藝完整性的重要環節。脫水污泥含水率過高是制約其后續處置的主要因素，也因此難于實施污泥的填埋。為了解決污泥難以填埋的困難，需對含水率高的污泥進行預處理，傳統的污泥干化技術消耗大量熱能，并會造成二次污染。本文通過對污水廠污泥特點以及各種污泥處理技術的分析，借助以廢治廢的方法，采用新型污泥干化添加劑，提出了系統化的污泥干化填埋技術方案，實現了污泥的安全妥善處置，對促進污水處理行業的可持續發展有積極的促進作用，對污泥處置的工程應用具有很好的指導意義。

［1］唐 敏，鄧寅生，歐 睿，等.城市污水處理廠污泥的資源化利用研究［J］.河南理工大學學報(自然科學版)，2009，28(3):369-372.

［2］陳同斌，黃啟飛，高 定，等.中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢［J］.環境科學學報，2003，23(5):561-569.

［3］吳新民.生活污泥的性質和農業利用可行性研究［J］.安徽師范大學學報(自然科學版)，1999，22(4):359-360，374.

［4］呼 慶，雷西萍，范海宏，等.分散劑對脫水污泥流動性能的影響［J］.環境科學與技術，2010，33(7):61-64.

［5］劉昌庚，張盼月，曾光明，等.生物淋濾-PAC與PAM聯合調理城市污泥［J］.環境科學，2010，31(9):2124-2128.

［6］權進香.城市污水處理廠污泥最終處置方式的探討［J］.科技情報開發與經濟，2006，16(3):275-276.