污泥干化二次污染物特性研究*

施慶燕

（上海環境衛生工程設計院有限公司，上海200232）

污泥干化二次污染物特性研究*

施慶燕

（上海環境衛生工程設計院有限公司，上海200232）

污泥經干化后仍將產生冷凝水、不凝性氣體等二次污染物。通過對常規市政污泥進行干化實驗，并同步對干污泥性能指標、冷凝水水質指標、不凝性氣體污染物指標進行觀察和實驗測定，然后對上述指標進行分析，從而得出結論，為污泥干化工程的設計和優化提供參考。

污泥干化；冷凝水；不凝性氣體；污染物特性

據統計，我國目前城市污水處理廠每年排放干污泥大約4.0×106t，并且以每年大約10%的速度增長［1-3］。根據環保部規劃，在未來10 a內，我國將新建上千座污水處理廠，污泥產生量激增，污泥處理刻不容緩。污泥高含水率是制約污泥處理技術發展的關鍵［4］。目前污泥干化技術在國外已經得到很好的應用，而國內尚處于起步階段。筆者通過小試實驗，對污泥干化過程中產生的冷凝水、不凝性氣體進行采樣分析，解析污泥間接干化過程中二次污染物特征。

1　實驗樣品及方案

1.1污泥樣品

本實驗污泥取自上海某污水處理廠，該廠采用“水解酸化+A/A/O法”處理工藝，并采用生物除磷和化學除磷相結合，加強除磷效果，出水水質符合GB 18918—2002一級B標準。脫水污泥含水率約為80%。

1.2干化試驗流程

污泥取樣后，利用小型干化試驗機組對樣品進行干化。干化試驗系統工藝流程如圖1所示。

圖1　干化試驗機工藝流程

污泥由進料口卸入干化試驗機，干化試驗機為圓盤干燥技術，污泥在干化機內在圓盤的帶動下旋轉推進，并利用飽和蒸汽對污泥進行烘干，本干化機熱源為0.5 MPa飽和蒸汽，加熱方式為間接加熱。污泥在干化機內干化至一定含水率后，干污泥經圓盤推至試驗機前端，從底部排料口排出；干化過程產生的廢氣首先進入板式換熱器，廢氣通過換熱器水冷卻使溫度大幅度降低，同時將廢氣中的水蒸氣冷凝，冷凝后的尾氣冷凝水外排，不凝性氣體經布袋除塵器將廢氣中的固體粉塵攔截，其余廢氣經煙道收集后外排。

在污泥干化過程中，記錄試驗過程和相關數據，干化過程中進行采泥、采水、采氣化驗。

2　實驗結果與分析

2.1干污泥性狀研究

污泥低位熱值是指1 kg污泥完全燃燒后所放出的熱量。污泥的低位熱值與污泥含水率、污泥內H元素含量、污泥性狀等多種因素有關。本課題對4組干污泥樣品的高位熱值和元素組成進行化驗，得出結果如表1所示。

表1　污泥元素分析及高位熱值

GB/T 24602—2009城鎮污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質規定了污泥自持燃燒一般情況下，污泥低位熱值需大于5 000 kJ/kg。根據表1數據反推，該污水廠污泥在干化至含水率57%的情況下即可滿足。

2.2污泥冷凝水水質研究

污泥冷凝水的水質與污泥的處理方法、污水處理廠進水水質等諸多因素有關，不同污水處理廠產生的污泥，冷凝水水質差異較大。例如，若污水處理廠接收大量含重金屬污染物的污水，則污泥干化冷凝水中會含有一定的重金屬離子。

一般情況下，在污泥干化廠附近具有污水管網且允許排至管網的情況下，冷凝水出水執行CJ 343—2010污水排入城鎮下水道水質標準表1中的標準或各地地方污水納管標準，如上海市需滿足DB31/445—2009污水排入城鎮下水道水質標準。

與實際工程不同，干化試驗機為間歇運行，其機內污泥含水率是處于非穩定狀態，污泥冷凝水水質波動可能較大，因此，本實驗對每組干化試驗分前、中、后3個時間段分別進行冷凝水取樣監測。得到的結果如下：

1）pH：尾氣冷凝水pH較高，為9～10，偏堿性。若不對其進行處理，不僅會造成出水pH不達標，也會對污水處理系統造成不利影響，如采用活性污泥法對冷凝水進行處理，較高的pH易造成微生物死亡。因此在實際設計過程中，應考慮在預處理環節對污水pH進行調節。

2）COD、BOD：由于實驗污泥有機物含量較高，導致尾氣冷凝水COD、BOD濃度較高，最高情況下COD濃度約為816 mg/L，BOD約為373 mg/L，高于出水標準。因此在設計過程中，可考慮采用生化處理工藝作為主要處理工藝。

3）氨氮、總氮：尾氣冷凝水氨氮濃度約為89～210 mg/L，總氮濃度約為102～233 mg/L，高于污水納管標準。且冷凝水碳氮比過低，若直接用好氧活性污泥法對冷凝水進行處理，會嚴重影響微生物生長，造成微生物處理效果下降，出水不達標。因此在污水處理系統設計過程中應先去除氨氮和總氮。且由于冷凝水內碳氮比失調，綜合考慮COD、BOD的實驗結果，建議在對類似設計過程中考慮在好氧生物處理前先對冷凝水進行脫氮處理；或考慮采用A/O法、氧化溝法、生物膜法等可對氨氮和COD同步降解的工藝對冷凝水進行處理，并在處理過程中投加碳源以保證碳氮比不失調。

4）重金屬：尾氣冷凝水中，重金屬濃度均遠低于納管排放標準，這與該污水處理廠主要接納廢水為生活污水，廢水中重金屬污染物濃度較低有關。

2.3不凝性氣體研究

不凝性氣體成分復雜，其中含有大量的氨氣、硫化氫、惡臭氣體、VOCs等，見表2。

表2　不凝性氣體污染物濃度

一般情況下，不凝性氣體無組織排放和有組織排放應分別滿足GB 14554—1993惡臭污染物排放標準中規定的無組織排放限值和新、擴、改建設項目廠界二級標準（15 m高空排放）規定的惡臭污染物排放限值要求以及GB 16297—1996大氣污染物綜合排放標準中表2排放要求。由表2分析可知：

1）污泥干化產生的不凝性氣體中，氨氣、硫化氫和惡臭氣體是主要污染物質，因此應對干化后的不凝性氣體進行處理并集中排放，在廢氣處理工藝設計的過程中應主要針對不凝性氣體中氨氣、硫化氫和惡臭氣體進行處理。

2）本次試驗未檢測出廢氣中含有氯化氫、氰化氫、氟化物污染物。但此3類物質為劇毒污染物，且由于本次試驗受檢測方法和試驗條件的限制，實驗結果具有一定的隨機性，因此在實際設計過程中仍需對上述3類污染物進行防范。

3）本次檢測所檢測出的甲烷、苯、甲苯、二甲苯、乙醛及非甲烷總烴污染物濃度低于大氣污染物標準限值。

3　結束語

1）本次試驗所采集的含水率80%市政污泥能通過圓盤干燥機間接干化，25%～40%含水率干污泥可正常出料。但是80%含水率污泥有機物含量較高，粘性較強，對干污泥出料及輸送設備的選型時需考慮該因素。

2）根據本次試驗結果，尾氣冷凝水水質高于CJ 343—2010表1中的標準或DB 31/445—2009，需對尾氣冷凝水進行處理。冷凝水可生化性較好，但碳氮比失調，pH偏堿性，在冷凝水處理過程中需考慮上述因素。

3）根據本次試驗結果，不凝性廢氣中氨氣、硫化氫和惡臭氣體污染物濃度較高，在設計中應考慮除臭工藝。

［1］李安峰，駱堅平，黃丹，等.污泥干化冷凝水水質特征分析［J］.環境工程學報，2015，9（1）：253-256.

［2］韓大偉.利用生活垃圾焚燒廠處理處置污水廠污泥研究［D］.重慶：重慶大學，2008.

［3］杭世珺，陳吉寧，鄭興燦，等.污泥處理處置的認識誤區與控制對策［M］//張辰.污泥處理處置技術研究進展.北京:化學工業出版社，2005:5-9.

［4］錢煒.污泥干化特性及焚燒處理研究［D］.廣州：華南理工大學，2014.

Characteristics of Secondary Pollutants Produced from Sludge Drying

Shi Qingyan
（Shanghai Environmental Sanitation Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai200232）

The secondary pollutants will be produced after sludge drying，such as condensate，non-condensable gas，etc.We used conventional municipal sludge to do drying experiments，observed and measured the indexesof dry sludge performance，condensate quality and non-condensable gaspollutant.According to the analysisof these indexes，we drew a conclusion to provide reference for design and optimization ofsludge drying project.

sludge drying；condensate；non-condensing gas；pollutant characteristics

X705

A

1005-8206（2016）03-0036-03

施慶燕（1981—），工程師，主要從事固體廢物處置相關工作。

E-mail：shiqy@huanke.com.cn。

上海市科委科研計劃項目（14DZ1208401）

2016-02-29