市政排水廠污泥循環利用技術和實踐案例

石 柯

（湖南卓達環保有限公司，湖南 長沙 410000）

市政污泥由有機質、無機質及微生物、病菌病毒等組成，成分相對復雜。市政污泥的來源主要是市政排水廠在處理生活污水的過程中產生的副產物，因此，在一定程度上會散發惡臭氣味。若不及時處理處置污泥，導致其堆積，勢必對周邊環境和人體健康產生較嚴重的影響。

1 污泥處理現狀和趨勢

按污水的處理方法或污泥從污水中分離的過程，可以將污泥分為三類：（1）初沉污泥，該類污泥為從初沉淀池排出的沉淀物；（2）剩余活性污泥，該污泥來自活性污泥法后的二沉池；（3）腐殖污泥，其來自生物膜法后的二沉池。早期，我國污泥處理設施并未隨市政排水設施同步建設，這導致污泥在很長一段時間處于無組織排放的狀態，部分城市由市政垃圾填埋場接收或采用集中堆放的方式。

隨著國家和地方各類政策的陸續出臺，“泥水并重”的態勢正逐步形成。在《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》及《“十四五”循環經濟發展規劃》兩大文件中明確指出污泥的“減量化、無害化、資源化”[1]。

2 污泥處理處置的技術路線

《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》提出“鼓勵采用生物質利用+焚燒的處置模式，將焚燒灰渣用作建材原料”。迄今，已形成穩定化處理與安全處置的四條主流技術路線。

2.1 厭氧消化—土地利用

厭氧消化可以同時實現易腐有機物穩定、病原菌削減、污泥體積減量和生物質能源回收的效果。污泥富含有機質、氮、磷、鉀等營養物質，污泥的土地利用可以改善土壤的性質，實現營養物質的循環利用。

2.2 干化焚燒—灰渣填埋或建材利用

當污泥的土地利用受限時，污泥干化焚燒是一種有效的處理處置方式。干化焚燒將污泥化學能轉化為熱能并進行回收利用，同時實現有機物的礦化及大幅度減量，焚燒灰渣可以進行建材資源化利用。

2.3 好氧發酵—土地利用

污泥經過好氧發酵可以使易腐有機物降解和穩定，在重金屬等污染物不超標的情況下，好氧發酵產物可以實現污泥的土地利用，包括園林綠化、育苗基質、土壤修復等[2]。

2.4 深度脫水—應急填埋

深度脫水—應急填埋是目前我國普遍采用的污泥處理處置技術路線，該技術路線二次污染嚴重，占用土地，浪費資源，是一種過渡性的處理處置方式。

3 污泥循環利用技術

污泥循環利用技術是基于污泥本身含有有機物，具備一定的熱值，進而開發出的一種循環利用技術，通過該技術，最終可以制成清潔成型燃料產品。這一產品具有無臭味、不長霉、高熱值等特點，既可替代煤或燃氣用于火力電廠、垃圾焚燒發電廠、水泥廠及磚廠，也可突破摻燒比例最高不得超過10%的限制。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥循環利用工藝流程

該工藝流程如下：由市政排水廠排出的污泥進入污泥濃縮池，經重力分離、濃縮，進入泥沙分離器，從而把污泥中的細沙分離出來。之后，污泥進入調質桶調質，在物理調質桶內經微波破壁后，進入化學調質桶，該桶內投加適量的臭氧、氧化鈣及聚合氯化鋁。調質完成后，經高壓泵打入高壓反吹板壓濾機，實現污泥的深度脫水。深度脫水后的污泥在投加適量生物質和粘連劑的對輥擠壓造粒機中，實現清潔燃料的定型，再通過低溫干化設備對清潔燃料進行烘干，可供電廠及水泥廠使用。經板框壓濾機和低溫干化出來的水，進入污水處理廠處理達標后外排或回用[3]。

4 污泥循環利用技術中試試驗案例

本文對深圳某污泥處理廠的污泥循環利用技術進行了中試試驗，該廠的市政污泥處理能力約為100 m3/d，具體操作如下。

首先將含水率為99.7%的污泥送入污泥濃縮池當中，濃縮時長約為4 h左右，經過濃縮后，污泥的含水率約為96%，此時濃縮池內的上清液回流到廠區的污水處理系統當中。

泥沙分離器通過泵將污泥濃縮池內的污泥輸送至旋流器，離心分離出的細沙經沉沙嘴排出，完成污泥與細沙的分離過程。市政污泥中含有大約20%～30%的細沙，通過泥沙分離器分出了大約22 t的細沙等雜質。

污泥進入物理調質桶反應，物理調質采用微波工藝，微波是一種電磁波，電源向磁控管提供約4000伏高壓，磁控管在電源激勵下，連續產生微波，再經過波導系統，耦合到反應桶內，從而破壞污泥內部細胞，使其失水死亡。

經過微波處理后的污泥進入化學調質桶，通過化學處理方式再次殺滅產生臭味的菌藻，已產生的臭味（如硫化氫、氨、甲硫醇等有機物）進行氧化分解。化學調理采用臭氧、氧化鈣、聚合氯化鋁三種藥劑作為調理劑。臭氧發生器連接納米微氣泡發生器，使臭氧氣泡達到納米級別，提高反應效率。在帶攪拌的反應桶內先通入納米臭氧，投加濃度為50 mg/L，起到殺菌滅藻和氧化分解臭味的作用；再投加1 kg/m3的氧化鈣，提高污泥的pH值和溫度，進一步破壞污泥內部細胞，最后投加40 g/ m3聚合氯化鋁，起到混凝作用，提高污泥濃度[4]。

污泥經高壓泵打入高壓反吹板壓濾機，機組可實現濾板壓緊、過濾、壓榨、反吹、松開、卸料等各工序的運行；通過水壓改變濾室容積，對濾餅進行多次壓榨，當工作壓力達到1 MPa以后，進行空氣反吹，進一步降低污泥的含水率。污泥最終的含水率達到45%左右。

通過雙軸狼牙棒的轉動，將含水率45%左右的污泥、粘連劑與生物質（松木）進行充分混合、攪拌后，再經輥擠壓后出料，即完成清潔燃料的成型工作。生物質來源及低位熱值如表1所示。

表1 生物質參數表

經過低溫干化設備，成型燃料的含水率進一步降到15%左右。低溫干化是利用廠區熱爐煙氣余熱形成熱空氣蒸發水分。因其溫度較低，并低于清潔燃料燃點，有害物質既不分解也不揮發。

經檢測，低溫干化后的成型清潔燃料滿足《生物質成型燃料質量分級》（NB/T 34024-2015）中表6的林業生物質塊狀燃料2級標準。

5 結論

當前，我國市政污泥處理處置仍存在較多問題，如果不及時解決，勢必會對周圍環境和人體健康造成嚴重影響。基于此，污泥循環利用處理新技術實現了污泥的“減量化、無害化、資源化”，幫助城市消納大量市政污泥，且為新建污泥焚燒廠的建設節省投資，為“無廢城市”與“碳達峰”建設做出貢獻，從而實現經濟效益與社會效益雙豐收。