关于小城镇污水处理厂污泥处理处置的探讨

2010-08-15阎鸟飞王继欣

山西建筑 2010年14期

阎鸟飞王继欣

我国城镇化进程的加快促使小城镇污水排放量也逐年增加[1],特别是随着“十一五”国家政策向小城镇和农村地区的倾斜,我国小城镇建设以前所未有的速度快速发展,生活污水和工业废水的排放量也以数倍,甚至十几倍的速度增长[2],这使得人们越来越注重对小城镇污水的处理。而随着大批小城镇污水处理厂的建设,大量剩余污泥也将随之产生,其处理也是刻不容缓的,因为剩余污泥不仅含水量高,易腐烂,有强烈臭味,并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属等难以降解的有毒有害物质,未经处理的剩余污泥随意堆放,经过雨水的侵蚀和渗漏作用,极易对地下水、土壤等造成二次污染,直接危害人类身体健康[3,4]。

1 小城镇污水处理厂剩余污泥的特点及处理处置原则

小城镇污水主要为生活污水和以农产品为原料的工业废水(有机废水)的混合污水[1],剩余污泥基本上不含重金属和有毒有害物质,但氮和磷的含量较高。小城镇的人口规模、自来水的普及率和工农业发展的结构与水平,决定了小城镇的污水排放量大都在(1～5)×104m3/d的规模范围内,水量与大城市相比波动大[1],这就造成其污泥产量少,布置分散且不均匀[5]。

污泥的污染性要求对其进行稳定化、无害化及减量化处理[6],而其处置应该遵循减量—无害—资源化利用的原则[7]。

2 小城镇污水处理厂剩余污泥的处理处置方式

1)就地处理处置。就地污泥处理强调污泥就近处理处置,在资金、场地等条件允许的前提下,在污水厂内单独建立污泥处理系统,对污泥就地处理处置。基于中国小城镇特点,应考虑采用基建投资少、运行管理费用低、技术简易高效的处理处置工艺[9]。2)联合处理处置。通过专门管路将给水污泥输送到污水厂后,与污水污泥混合脱水一道处理处置。给水污泥脱水性能优于污水污泥,可以起到调节作用,提高污泥的脱水性[10]。3)集约处理处置。一般认为,当城市污水处理厂在10万m3/d以上时,其污泥处理所需能量才能维持平衡。小城镇污水处理厂污泥量通常很少,污泥处理设施的建设和运行很难产生规模效应,单独设置污泥处理装置,如硝化、干化、焚烧等方法,在技术经济上是否合理要充分比较。这种情况,进行集约处理处置是较好的方法[11]。

集约处理处置就是将污泥通过管道、船运、车运等方式集中在一起进行处理处置,形成规模效应,这样可以降低单位污泥处理量的占地面积,便于对臭气、噪声采取更有效的处理方法,减少对周边环境的影响,而且当污泥采用硝化、干化、焚烧等工艺时,要求操作控制人员具有较高的素质,而采用集约化处理,可以减少人员,降低处理成本。

3 小城镇污水处理厂剩余污泥的处置方法

3.1 卫生填埋

卫生填埋是指用过滤器或离心机进行污泥脱水并将脱水后的污泥进行土地填埋[14]。污泥的填埋有两种方式:1)单独填埋;2)混合填埋,例如把污泥与城市生活垃圾混合后再进行填埋[15]。

卫生填埋是大量消纳污泥、快速改变城市环境卫生面貌的重要方法。卫生填埋区别于绝大部分污泥处置方法的一点是其日填埋量有很大的伸缩性。污泥被填埋后,在微生物以及其他物理、化学作用下,污泥逐渐被分解转化,产生渗滤液,释放出填埋气等,并最终达到稳定化,对稳定的污泥进行开采利用,腾出的空间可继续用于填埋新污泥[16]。

污泥填埋也存在许多问题。污泥作卫生填埋处理时,要消耗大量的土地资源,还需要注意该处的地质,水文条件和土壤条件;污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗漏会污染地下水及大气,由于污泥含水率较高,加剧了垃圾填埋场渗滤液的污染,大部分混合填埋的垃圾场存在拒收污泥的现象[17,18]。

3.2 污泥焚烧

污泥焚烧是将污泥置入焚烧炉内,在过量空气加入情况下,进行完全焚烧,使有机物全部碳化(重金属离子不能被有效去除,沉积在焚烧灰中)[19],使污泥迅速和较大程度地达到减量化,并且破坏全部有机质,杀死一切病原体[14],且不受天气和地形等因素影响,对环境的适应性强。

污泥焚烧的一次性投资大、设备投资高、运转费用高、有机物燃烧温度低于850℃时产生二恶英等剧毒物质,需要对烟气进行处理,此外焚烧还要消耗大量的能源,这些都限制了污泥焚烧技术的广泛应用[19]。

3.3 土地利用及农用

小城镇污水处理厂污泥中含有丰富的有机物和N,P,K等营养元素及植物所必需的各种微量元素,且与大城市污水厂相比,其重金属含量相对较低,经适当的处理后用于废弃矿场等场地的土壤改良,增加农田、森林和园艺植物的营养是小城镇污水处理厂污泥处置的重要方向[5,19]。

目前我国污泥的土地利用比例约为44.8%,是污泥主要的处理、处置方式之一[20],目前污泥堆肥或制复混肥的处置方法比较多。

堆肥是利用污泥的微生物进行发酵的过程。通过研究发现堆肥处理可钝化污泥中的重金属,降低其土地利用中重金属的污染风险[21],同时,开展城市污泥堆肥在园林绿化上的应用,不仅拓宽其利用途径和范围,而且避免食物链污染的风险[22]。

但是现在采用的堆肥处理系统普遍运行不稳定,影响了堆肥质量,导致有机肥的销路不好,缺乏市场竞争力。特别是国内的总体技术水平依然比较落后,过多偏向于引进国外的技术,但国外的技术存在投资高、设备昂贵且复杂、维护困难、运行成本高、能耗偏大等缺点,因此需要加强堆肥成套技术与设备的创新和技术集成,解决产品的出路问题,减少对环境的污染,提高产品的质量。