污水处理厂污泥填埋技术研究

谭慧杰

(太原市市政工程勘测设计院，山西太原 030024)

随着市政环保事业的快速发展，污水处理厂的数量、规模都在迅速扩大，大量的污泥成为了新的污染源。污水处理厂污泥的处理与处置问题越来越受到广泛关注［1，2］，但由于技术、成本等诸多原因，一直难以解决。虽然污泥处理处置技术很多［3］，但处理成本居高不下。污水处理厂的污泥包括活性污泥、消化污泥、浓缩污泥等。本文所述的污泥是指脱水污泥［4］。污泥经过传统的脱水工艺之后，其含水率仍维持在75%～80%以上，此时的污泥流动性强，其中的有机物处于活泼状态，运输困难。此类污泥若进行填埋处置，由于其抗剪切强度低、易形成流态，严重影响垃圾填埋场的运行管理。为了解决污泥填埋中的困难，需要对含水率高的污泥进行干化或固化预处理，其中涉及到干化添加剂、干化工艺等因素。传统的污泥干化技术大都利用外加热源进行烘干，此类技术存在诸多缺点，主要是需消耗大量热能，并且会排放废气污染环境。本文借助以废治废的原则，将工业废渣、粘土等材料用作污泥干化的新型添加剂，拓展了工业废渣综合治理技术，提出了系统化的污泥干化填埋技术方案，对污泥处置的工程应用具有现实的指导意义。

1 污水厂污泥处理现状

技术与经济的双赢协调永远是市政环保技术推广的必要条件。一项经得住考验的市政应用技术，必然是技术简洁、运行可靠、成本适宜的技术。污泥处理技术包括其预处理技术、资源化处理技术、处置技术三大类。应用比较广泛的主要是浓缩、脱水、堆肥、焚烧、填埋等。在众多的污泥处理技术中，成本较低的主要是堆肥、填埋类技术。虽然已有很多成型的污泥处理技术［5，6］，但其应用并不顺利，其原因主要是技术复杂、成本高、效果有限。国内现状是污水处理厂污泥资源化处理所占比例较低，大多数的脱水污泥都只是经过机械脱水，而后露天堆放或外运(不明去向)，对环境产生二次污染的可能性较大。现将我国北方省会城市污水厂的脱水污泥处理方法统计见表1。

表1 我国北方城市污水厂脱水污泥处理方法

由表1可以看出，近年来污泥土地处置、堆肥处理所占比例有所提升，自然干化与露天堆放处理所占比例有所下降，焚烧法所占比例有所提高，但存在争议。

我国污水厂脱水污泥的处理、处置面临着以下问题:1)污泥脱水效果受脱水机械原理制约，脱水后的污泥含水率仍然很高，运输困难，在长途运输过程中会发酵变质，垃圾填埋场难于接收。2)污泥堆肥难以落实。一方面是由于污泥本身的肥效较低，如果增加肥效，必须添加增肥物料，使得成本大幅度提升;另一方面是污泥堆肥产品市场推广艰难。3)污泥焚烧困难较多。近年来很多污水厂考虑将脱水污泥进行焚烧发电，但由于污泥含水率较高，低位发热值过低，难以满足焚烧厂的要求，如需维持正常焚烧，需首先对污泥进行烘干，而污泥烘干脱水的能源成本不易被业主接受。

2 污泥填埋面临的困难

污泥填埋可以按照以下三种思路考虑:1)单独建设专用的市政污泥填埋场;2)将污泥送至城市生活垃圾填埋场，与垃圾进行混合填埋;3)将污泥送至城市生活垃圾填埋场，但不与垃圾混合，而是在填埋库区外另辟专用场地用于污泥填埋。很显然，第二种方式是最难于接受的。但是，现实中，恰恰第二种方式可能是最常见的。脱水污泥与城市生活垃圾混合填埋时，污泥的含水率一般为75%～80%。污泥与垃圾混合填埋后，由于市政污水厂脱水污泥的抗剪切强度低，呈现流动态，经常会造成填埋库区碾压困难，甚至引发填埋机械侧翻事故，危及填埋场职工人身安全。随着我国环保事业的发展，国家对城市生活垃圾填埋场的运行考核要求越来越高，垃圾填埋场自身的压力也比以前更大了。在这种形势下，垃圾填埋场难以接受污泥进场。为了保证垃圾填埋场的正常运行，一般垃圾填埋场都要求污泥含水率必须小于60%才能允许进场。要想解决污泥填埋实施中的困难，必须明显降低污泥的含水率，而且这种操作必须以较低的物料消耗、能量消耗来实现，保证是低成本的干化工艺。必须采用最优、最小量的化学试剂配比，依靠本地易得的各种工业废渣材料实现以废治废的目的。以最低成本使污泥的抗压、抗剪强度等力学指标满足垃圾填埋场对污泥填埋的工程要求，并且提高污泥固化体抵抗雨水冲刷能力。同时，通过优选的固化剂配方，解决污泥固化后体积过度变大的问题，实现高水平的污泥填埋，最终实现污泥的“稳定化”“无害化”处置。

3 污泥填埋技术方案

污泥先暂存于污泥存储池中，再由存储池经螺旋泵送入干化车间，根据污泥的不同用途，分别送入搅拌机。当污泥用于干化处理时，依次经过不同转速的搅拌机，同时分别加入不同的污泥干化剂，在预先设定的工艺参数条件下进行干化处理。干化后的污泥含水率降至55%以下，搅拌后经传送带将干化的污泥送到干化成品存储间，或将固化后的污泥送入养护场养护，经过养护后污泥固化体的含水率可以低于35%。其中的干化剂采用MgO，CaSO4，Fe2(SO4)的特定比例混合体，以及高钙矿石热活化改性物，在适当的情况下，也可选用生活垃圾中的植物类物质的干燥加工物。对于能够方便地获得尾矿砂的地区，也可采用铝土选矿尾矿砂(主要化学成分为Fe2O3，Al2O3，SiO2)，经过高温煅烧、磨碎、筛分预处理，作为污泥干化的添加剂。污泥填埋预处理车间及配套设备见表2。

表2 污泥填埋预处理车间及配套设备

经过预处理的污泥，就可以实现与生活垃圾的混合填埋，也可将预处理之后的污泥用作垃圾填埋场的覆盖材料，或用作填埋区的分隔筑路材料。

4 结语

污水处理厂污泥的处理与处置问题是近年来市政与环保行业的重要问题，污泥处理是污水处理厂工艺完整性的重要环节。脱水污泥含水率过高是制约其后续处置的主要因素，也因此难于实施污泥的填埋。为了解决污泥难以填埋的困难，需对含水率高的污泥进行预处理，传统的污泥干化技术消耗大量热能，并会造成二次污染。本文通过对污水厂污泥特点以及各种污泥处理技术的分析，借助以废治废的方法，采用新型污泥干化添加剂，提出了系统化的污泥干化填埋技术方案，实现了污泥的安全妥善处置，对促进污水处理行业的可持续发展有积极的促进作用，对污泥处置的工程应用具有很好的指导意义。

［1］唐 敏，邓寅生，欧 睿，等.城市污水处理厂污泥的资源化利用研究［J］.河南理工大学学报(自然科学版)，2009，28(3):369-372.

［2］陈同斌，黄启飞，高 定，等.中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势［J］.环境科学学报，2003，23(5):561-569.

［3］吴新民.生活污泥的性质和农业利用可行性研究［J］.安徽师范大学学报(自然科学版)，1999，22(4):359-360，374.

［4］呼 庆，雷西萍，范海宏，等.分散剂对脱水污泥流动性能的影响［J］.环境科学与技术，2010，33(7):61-64.

［5］刘昌庚，张盼月，曾光明，等.生物淋滤-PAC与PAM联合调理城市污泥［J］.环境科学，2010，31(9):2124-2128.

［6］权进香.城市污水处理厂污泥最终处置方式的探讨［J］.科技情报开发与经济，2006，16(3):275-276.