威海市城市污水厂污泥处理方案建议

宋周兵，周杰炜，朱冠楠，贾 川

（1．上海环境卫生工程设计院，上海 200232；2．上海南汇自来水有限公司，上海 201300）

威海市城市污水厂污泥处理方案建议

宋周兵1，周杰炜1，朱冠楠2，贾 川1

（1．上海环境卫生工程设计院，上海 200232；2．上海南汇自来水有限公司，上海 201300）

综述了国内常见的污泥最终处理方案，对其技术性、经济性和可行性进行了分析和比选，并针对威海城市污水处理厂污泥的特性，提出了污泥近期可以考虑“以综合利用为主，焚烧为辅，卫生填埋配套”，远期则可以考虑“以干化焚烧为主，卫生填埋为辅”的处理方式。

城市污水处理厂；污泥；处理方案

随着城市化的进展，环境质量标准日益提高，污水处理量和污水处理程度也日益得到提高和发展，污泥的产生量也随之大大增加。作为污水处理厂副产物的污泥，成分十分复杂，除含有大量的有机物和丰富的氮、磷、钾、钙等营养物质外，还含有大量病原菌、寄生虫（卵），以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性物质等有毒有害物，并伴有恶臭，处理不当极易造成二次污染和生态环境的破坏。因此，探索合适的污泥处理方案，已成为污水处理厂和管理部门共同关注的重要课题。在达到减量化、稳定化、无害化和资源化的前提下，应根据各地区的实际情况，综合环境、经济和社会等因素，选择最佳的污泥处理方案。

1 国内外城市污水厂污泥处理现状

污水处理行业对污泥的处理已有60多a的历史，污泥处理的技术比较成熟，其中采用污泥厌氧消化处理污泥最为成熟。欧美、日本等发达国家对污泥的处理，在20世纪60年代就已达到先进的成套化水平。目前，采用厌氧消化处理污泥已占所产污泥量的1/2以上［1］。

近年来我国污水处理事业虽有较大的发展，但污泥处理起步较晚（20世纪80年代中期），虽然经过近20多a的研究、探索，积累了一些对污泥处理的经验，但在污泥最终出路方面尚属试验研究阶段。

2 城市污水厂污泥处理方案及比选

2.1 干化焚烧

目前焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中最佳实用技术（BAT）之一。在欧洲、美国、日本等国家，该工艺已日渐成熟，它具有处理速度快，减量化程度高，能源再利用等突出特点。世界上最早将热干燥技术用于污泥处理的是英国的Bradford公司。1910年，该公司首次开发了转窑式污泥干化机并将其应用于污泥干化实践。

污泥干化焚烧是今后我国提倡的方向，尤其是采用有焚烧后余热干燥污泥体现了节能减排、循环经济的思想。目前，污泥焚烧的主流工艺采用流化床焚烧炉，当污泥的含水率达到38%以下时就可不需要辅助燃料直接燃烧［2］。通过焚烧可利用污泥中丰富的生物能发电并使污泥达到最大程度的减容。焚烧的主要缺点是容易形成二次污染物。污泥焚烧在发达地区应用普遍，奥地利目前90%以上的污泥都付费外运焚烧，日本有61%的污泥和生活垃圾一起焚烧处理［3］。

2.2 卫生填埋

卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强，但占地面积大，加剧城市土地资源紧缺。如果防渗技术不达标，将导致潜在的土壤和地下水污染。

表1 常见的污泥处理技术比较

图1 污泥掺烧工艺流程

污泥填埋是欧洲，特别是希腊、德国、法国，前几年中应用最广泛的处置工艺。将来填埋仍然是垃圾和污泥处理中不可缺少的方法。对于不能资源化而须从使用循环中排除的废物，目前最合适的最终处置途径是填埋［4］。因污泥的卫生填埋会对生态环境造成不可避免的影响，美国环保局估计未来的几十年内将关闭约5 000个填埋场。发达国家正逐渐减少污泥卫生填埋的比例。

2.3 堆肥

堆肥化技术是从20世纪60年代迅速发展起来的一项新兴生物处理技术，利用污泥的微生物进行发酵的过程，在污泥中加入一定比例的秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等膨松剂和调理剂，利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化降解并转化为腐殖质类。

目前发达国家则多采用现代工业化的发酵仓工艺，污泥连续发酵工艺不仅消除了污泥恶臭对环境的影响，还通过高温发酵杀灭病原菌、寄生虫卵，有效去除污泥中的有毒有害物质。污泥经堆肥处理后，质地疏松，容量减小，污泥的肥效提高，含有多种植物生长促进剂，易于被农作物吸收。唐山、常州等地也有类似采用发酵仓处理污泥的成功案例［5］。

2.4 土地利用

污泥的土地利用是将污泥用于林地、市政园林、农田、矿区等，可以最大限度地对污泥进行资源利用、改善土壤性质。其利用土壤的自净能力对污泥进行无害化处理，污泥中的有机质、腐殖质还可以改善土壤结构，是良好的土壤改良剂，同时可回收利用有机质和营养物质。美国在20世纪90年代以前，其污泥处理处置方式中土地利用仅占30%，而到2005年这个比例已经增长到66%。在欧盟和美国，尤其考虑到有毒有机物和无机物的存在，污泥土地利用相关的指导方针和规则都十分严格［6］。

常见的污泥处理技术比较见表1。

3 威海市污水厂污泥处理方案选择建议

3.1 结合垃圾焚烧发电厂（或燃煤电厂） 组合处理

3.1.1 直接掺烧

污泥掺烧工艺见图1。

1）注意掺烧比例，以电厂负荷波动在允许范围内为度，具体有实验数据可供参考。

2）需要增加的设备：污泥料仓、高压污泥泵、污泥输送管道和阀门、电控装置等，还需要一定的土地以配合这些设备布置和污泥运输车辆的运作。

3）处置成本与电厂的协议处置费参考价150元/t。

4）国内成功案例：常州。

5）存在问题：污泥含水率高，热值很低，对电厂炉的燃烧稳定性有影响。

本方案可推荐。

3.1.2 干化掺烧

干化掺烧工艺见图2。

1） 在电厂建污泥干化车间，利用电厂蒸汽，采用间接加热方式，将污泥烘干至含水率35%左右。然后送入电厂燃煤炉内。

2） 需要增加的设备：湿污泥料仓、高压污泥泵、烘干机（国产或进口桨叶式或进口流化床式）、干污泥料仓、污泥输送管道和阀门、电控装置等，需要一定的土地以配合这些设备布置和污泥运输车辆的运作。

3） 处置成本：与电厂的协议处置费约200元/t（主要是蒸汽费、电费、折旧费等，前2项在电厂有价格优势）。

4） 案例：常州拟按此改造。

5） 存在问题：电厂配合工作量大。本方案可推荐。

3.2 结合垃圾填埋场组合处理

3.2.1 掺石灰后填埋

掺石灰填埋工艺见图3。

图2 干化掺烧工艺流程

图3 掺石灰填埋处理工艺流程

1） 在填埋场建混合车间，用石灰与污泥混合，使污泥稳定，并降低含水率。至少将含水率降至60%以下。

2） 需要增加设备：湿污泥料仓、高压污泥泵、石灰仓、混合搅拌装置及管道阀门电控等。需要土地。

3） 处置成本：250元/t（主要是石灰费、填埋场库容费、电费、折旧费等）。

4） 案例：国外掺石灰案例，国内尚无。

5） 存在问题：填埋库容成倍增加。

本方案不推荐。

3.2.2 生物干化稳定化后填埋

生物干化稳定化再填埋工艺见图4。

图4 生物干化稳定化再填埋工艺流程

1） 生物干化稳定化的基本原理是利用污泥发酵（堆肥）原理使污泥发酵稳定，并通过通风降低污泥的含水率至35%左右（注意：发酵稳定的污泥含水率相对稳定，填埋后再吸水能力下降，这方面热工烘干最好。主要原因是原脱水污泥中含有大量微生物体，具有生物活性，这也是污水厂污泥很难通过机械脱水进一步降低含水率的原因。通过发酵或烘干后生物体死亡，生物活性大大降低）。

2） 需要增加的设备：5 000 m2的生物干化车间、膨胀料混合装置、通风装置、翻堆机、除臭装置等。

3） 处置成本：150元/t（主要是电费、填埋库容费、折旧费等）。

4） 案例：上海老港方案；广州。

5） 存在问题：发酵停留时间长（15 d），车间用地面积大，发酵膨胀料（如秸秆供给不稳定），发酵后污泥填埋比较可惜。

本方案可推荐。

3.2.3 利用填埋气对污泥热工烘干后填埋或利用

污泥干化填埋工艺见图5。

图5 污泥干化填埋工艺流程

1） 抽取填埋气，通过沼气净化和锅炉系统提供烘干热源，将污泥稳定化，并烘干至35%含水率，然后填埋，或者如重金属含量达标可以利用，或者再送焚烧发电厂焚烧。

2） 需要增加的设备：沼气收集系统、沼气净化系统、沼气锅炉、污泥烘干装置等。

3） 处置成本：150元/t（沼气几乎是免费计算，填埋库容费、折旧、电费等）。

4） 案例：暂时未见。类似于污泥消化产沼气后焚烧利用再烘干污泥。类似于上海市白龙港设计方案。

5） 存在问题：填埋气资源有限，原本可用于发电产生效益。

本方案可推荐。

3.2.4 单独建设污泥干化焚烧厂

该工艺见图6。

1） 污泥先进行烘干，然后进行焚烧，焚烧产生的热量回收后用于前级烘干。当污泥含水率低于75%时，热量可以平衡，系统无需外加热源，但是焚烧烟气需单独处理。

2） 需要增加的设备：污泥贮存装置、污泥烘干装置、干污泥中间料仓、污泥焚烧炉（流化床）、余热锅炉（或热载体炉）、烟气处理装置等。

3） 处置成本：150～250元/t（与污泥含水率关系大，主要是电费，如果含水率超过75%，辅助燃料成本要考虑天然气或煤、折旧等）。

4） 案例：上海市石洞口。

5） 存在问题：污泥含水率、热值对处理成本影响很大。

本方案可推荐。

图6 污泥干化焚烧厂工艺流程

4 结论

随着威海市城市的发展，污水处理率的提高，污泥产生量越来越大。从目前情况来看，国内污泥处理利用技术还比较落后，根据相关规划、法规、标准，威海市城市污水处理厂的污泥处置原则上近期可以考虑“以综合利用为主，焚烧为辅，卫生填埋配套”，远期则可以考虑“以干化焚烧为主，卫生填埋为辅”的处理方式，使得污泥的处理更加符合威海市污泥处置的实际情况。

［1］赵丽君，张大群，陈宝柱．污泥处理与处置技术的进展［J］．中国给水排水，2001（6）：23-25．

［2］Trevor Bridle．污泥的热处理技术［C］//有机废弃物管理与利用国际学术研讨会论文集．南京：2000．

［3］ 周旭红，郑卫星，祝坚，等．污泥焚烧技术的研究进展［J］．能源环境保护，2008，22 （4）：5-8，31．

［4］刘洪波，季民，崔勇，等．污泥处置技术与污泥规划中的多元化处置设想［C］//污泥处理处置技术与装备国际研讨会论文集．北京：化工出版社，2003．

［5］赵丽君，杨意东，胡振苓．城市污泥堆肥技术研究［J］．中国给水排水，1999，15 （9）：58-60．

［6］ Riekerk H，Zasoski R J．Effects of Dewatered Sludge Applications to a Douglas Firforest Soil on the Soil， Leachate， and Groundwater Composition［C］//Sopper W E，Kerr S D （eds）．Utilizations of Municipal Sewage Effluent and Sludge on Forest and Disturbed Land．Uni Park：1979．

Sludge Treatment Plan for Weihai Municipal Wastewater Treatment Plant

Song Zhoubing1,Zhou Jiewei1,Zhu Guannan2,Jia Chuan1
（1．Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute,Shanghai 200232;2．Shanghai Nanhui Water Co．,Ltd,Shanghai201300）

Widely-used sludge treatment plans in China were summarized,and their technicality,economy and feasibility were analyzed and compared．Based on the characteristics of sludge in Weihai Municipal Wastewater Treatment Plant,an integrated solution was proposed．That is to say,for short-term plan,the sludge can be mainly treated by integrated utilization,combining with incineration and sanitary landfill．For long-term,it can be disposed by drying incineration along with sanitary landfill．

municipal wastewater treatment plant；sludge；treatment plan

X705

B

1005-8206（2011）04-0038-04

2011-04-21