上海市污泥集装化运输可行性研究

米 琼，郭广寨，裴钟钰，马银龙，赵由才

(1.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092;2.上海环境实业有限公司，上海 200060;3.上海市市容环境卫生汽车运输处，上海 200061)

1 引言

目前，上海市各污水处理厂产生的脱水污泥，主要采用垃圾装载车从污水处理厂运至码头，然后采用散装，水、陆联运方式运到老港填埋场，或直接陆运至老港填埋场。污泥散装运输作业工艺虽被普遍采用，但存在明显的“滴、漏、臭”等问题，给沿途周边环境造成了严重的二次污染。另一方面，随着城市居民对生活质量及环境质量要求的提高，以及污泥产量的日益增加［1］，污泥运输效率亟待提高。2009年，上海市建立了生活垃圾集装化运输系统，给周边环境带来了明显改善［2，3］，因此，本文在充分借鉴和参考上海市生活垃圾集装化转运系统的建立和运营经验的基础上，开展污泥集装化运输可行性研究。

2 污泥集装化运输的可行性分析

相比于传统的污泥露天散装车载运输，污泥集装化运输因集装箱体积庞大、运载量大等特点，对污泥装卸点环境、污泥性质、投资运输成本等均提出了更高的要求。借鉴上海市生活垃圾集装化运输集装箱的规格方案［4］，污泥的集装化运输沿用成功应用到生活垃圾集装化运输中的20尺货柜集装箱作为污泥集装化运输的运载容器。在此条件下，上海市各污水处理厂污泥要实现集装化运输则至少满足以下2个要求:(1)含水率方面:污水厂污泥含水率≤60%，符合污泥卫生处置要求;(2)污泥装卸环境方面:污水厂污泥装点的设备设施和道路场地需满足集装箱运输的条件，即厂区车辆行驶的规定道路应能够承受集装箱车辆的压力和10米的高度，场地具有倒车、掉头的回旋余地;污泥倾卸点应满足竖式对卸料口或其他卸料方式的要求。

2.1 污泥含水率方面

目前上海市各污水处理厂的污泥运输作业点大致分为两类:

(1)市中心城区各污水处理厂运输作业点，各作业点的污泥 (含水率约为80%)分别运输到白龙港污水处理厂进行干化;

(2)白龙港污水处理厂，主要是内部的驳运，运输的主要任务是，部分含水率约为80%的污泥驳运到深度脱水厂进行干化，干化后的污泥驳运到船码头。

上述两类污泥运输作业点的基本情况见表1。

表1 污泥运输作业点基本情况表Tab.1 Basic information of sludge transportation operations sites

由表1可知，在调研的上海市10座污水处理厂中，所产污泥含水率≤60%，满足污泥集装化运输要求的污水处理厂仅有天山厂、白龙港。其中，天山厂的污泥产量较低，约为50吨/天，白龙港的污泥产量则较大，约为1000吨/天。

2.2 污泥装卸环境方面

上海市各污水处理厂污泥运输作业点相关道路和装卸点环境情况如表2所示。由表2可知，石洞口、曲阳厂、龙华厂、东区厂、长桥厂、天山厂和吴淞厂的污泥运输作业点相关道路和装卸点环境有限，难以满足集装化运输作业要求;白龙港、竹园一厂和竹园二厂的污泥运输作业点的道路和装卸环境较为宽敞，可满足污泥集装化运输作业要求。

另一方面，由表1可知，竹园一厂和竹园二厂产生的污泥含水率均约为80%，不满足集装化运输污泥含水率的要求，需要运输至白龙港污水处理厂进一步脱水处理后方可进行集装化运输和填埋;污泥含水率满足≤60%要求的天山厂的道路和场地无法满足集装箱运输的要求，若对其进行污泥集装化运输，则需对场内道路和环境进行改造建设和处理。

综上所述可知，在调研的10座污水处理厂中，能满足污泥集装化运输所需含水率和装卸环境要求的污水处理厂仅白龙港污水处理厂。

表2 污水处理厂污泥运输道路及装卸点环境Tab.2 Environment of sludge loading points and haul roads of sewage treatment plant

续表2

3 污泥性质对集装化运输的影响

集装箱运输的污泥主要为经调理压榨脱水至含水率≤60%的污泥，因此，与生活垃圾相比［5］，污泥在短暂的3～5天的运输过程中，基本无渗滤液产生，对集装箱运输产生影响的问题主要体现为以下两个方面:

(1)污泥的强碱性可能会对集装箱产生一定的腐蚀，缩短其使用寿命;

(2)污泥碱性较大，其中强碱脱水剂与污泥中含氮化合物反应释放出的大量的NH3，大量氨气在集装箱的密闭空间里累积，可能会导致在开箱卸料瞬间产生高浓度氨气，威胁工作人员人身安全。

3.1 污泥腐蚀性对集装化运输的影响

根据国家机械行业标准《金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方JB/T 7901-1999》测得污泥对不同材料的腐蚀率测试结果如表3所示。

由表3可知，污泥对于铁片、304不锈钢、201不锈钢、202不锈钢的腐蚀率分别为0.07767 mm/a，0.00016 mm/a、0.00125 mm/a、0.00067 mm/a，即污泥对铁片的腐蚀率较低，6年时间污泥也仅能腐蚀铁片表面0.5 mm厚层。污泥对不锈钢材料的腐蚀率则极低，仅为铁片的1/50～1/100。因此，对于采用不锈钢或普通碳钢等材料作为集装箱内部材料的20尺货柜集装箱，污泥对集装箱内部基本无腐蚀。集装箱的使用寿命，则主要依赖于酸雨等外界环境对其的腐蚀或损害作用。

表3 污泥对不同材料的腐蚀率Tab.3 Sludge corrosion rate on different materials

3.2 污泥氨气浓度对集装化运输的影响

实验室模拟集装箱中氨气释放，即在一高为1.4m，直径约为0.2m的填埋柱中，填埋约3/4容积的污泥，静置3天，然后根据《环境空气和废气氨的测定 纳氏试剂分光光度法 (HJ 533-2009)》测定填埋柱中的氨气浓度，为保证检测准确性，做1组平行样，所得结果如表4所示。

表4 干污泥氨气浓度检测分析结果Tab.4 Results of ammonia detection and analysis

由表4可知，装有污泥的1#和2#密闭柱子中废气中氨气浓度分别高达153.29 mg/m3和173.66 mg/m3，此浓度下的氨气对人体具有中级危害，会使人身体有明显不适。因此，污泥释放的较高浓度的氨气，会导致污泥经集装箱运输至填埋场后的卸料瞬间释放较高浓度的氨气，威胁现场操作人员的人身健康，需采取一定的氨气控制措施。鉴于氨气极易溶于水，其在水中的溶解度达1∶700。故可在污泥运输过程中，通过在集装箱中设置水雾喷射装置，向集装箱中喷洒一定量的自来水，控制集装箱中氨气浓度，减少运输过程中臭气的逸散和产生，详见下图。

图 集装箱中氨气控制措施示意及原理图Fig.The schematic of ammonia control measures in container

具体而言，集装箱的容积为27.9 m3，若假设集装箱中污泥的装载比例与实验室模拟柱子的比例一样，为容器的3/4，即剩余空间为容器的1/4，则可根据实验室模拟结果估算集装箱中氨气浓度约为180 mg/m3，则集装箱中的氨气总量约为180 mg/m3×27.9 m3×1/4=1255.5 mg。氨气与水的溶解度为1∶700，则理论上溶解集装箱中全部氨气所需的水量仅为1.8 mg。由此可知，即使实际情况下，集装箱中的氨气连续散发，相应浓度比估算值高10倍，水对氨气的吸收去除率仅为1∶1，去除集装箱中氨气所需的用水量也仅为12.555g。即喷水量较小，相对于运载的吨级计的干污泥来说，基本无影响;而且较小的喷洒水量可通过在集装箱侧面接近开口处安装迷你电池供电加湿器来实现。

4 结论

通过对上海市中心城区的10座城市污水处理厂的调研分析发现，白龙港污水处理厂及其所产含水率约为60%的污泥能够满足污泥集装化运输所需的污泥含水率≤60%，污泥装卸环境符合集装箱运输等方面的要求，适宜作为进一步污泥集装化运输工程方案的研究试点。

此外，白龙港污水处理厂含水率约为60%的污泥性质较为稳定，腐蚀性对集装化运输的影响较小，但污泥释放的氨气浓度较高，在集装化运输过程中需采取控制措施，如定期定量喷洒自来水等。

［1］ 王雅婷.城市污水厂污泥的处理处置与综合利用［J］.环境科学与管理，2011，36(1):90-94.

［2］ 周家浩.上海市区生活垃圾内河集装化运转系统的实施［J］.上海建设科技，2012，(6):39-42.

［3］ 郭广寨，裴钟钰，邱婷婷.生活垃圾集装化运输时臭气浓度影响及应对措施［J］.上海建设科技，2013，(2):31-33.

［4］ 陆 峰.上海市市区生活垃圾内河集装化转运系统集装箱规格方案选择［J］.环境卫生工程，2011，19(2):53-55.

［5］ 王晓媛，刘殷华，汪 飞，等.城市生活垃圾集装箱转运过程中污染物产生状况研究［J］.环境科学，2014，35(5):1994-2001.