城市污泥处理的综合分析

2014-12-21

环境与生活 2014年18期

引言

分析了城市污泥处理现状，提出了城市污泥处理的必要性、可行性以及城市污泥处理的要求和推荐工艺方案、城市污泥处理的风险分析。

城市污泥处理现状

随着我国工业的迅速发展，城市人口不断增加，城市垃圾污染日益严重，特别是居民生活污水处理以后产生的大量污泥，含有病菌、细菌和真菌，含有带菌水分和重金属。目前我国现有的污泥处理方法主要是脱水以后堆放填埋，处理费用昂贵，一般一个污水处理厂的污泥处理费用占到运行费用的15%～30%，占到总投资的15%～25%。由于处理污泥花费巨大，致使一些污水处理厂将污泥直接排放，给环境造成二次污染，随带菌水渗透到地下的有害菌也严重危害到人民生命健康和安全。因此污泥成为困扰污水处理厂和社会的重大问题，同时污水处理厂排放的污泥中含有大量有用的植物生长所必需的肥分（N、P、K）及微量元素和土壤改良剂（有机腐殖酸）没有利用。

城市污泥处理的必要性

随着污水处理污泥量日渐增多，大量占据垃圾填埋场的填埋空间，所产生的渗滤液严重污染环境，给垃圾填埋场造成了巨大的负担。垃圾填埋场已无接纳污水处理污泥的能力，必须设法处理和处置，使之无害化、减量化、稳定化，并最终能够资源化。因此亟待为污泥另外寻找出路。

表1 污泥中的营养成分与农家肥比较

污泥既是污染物又是一种资源，干污泥的有机质含量高达到70%以上。污泥的处理、处置与资源化利用相结合才是其最好的出路。随着海洋投弃被禁止，污泥弃置的比例正逐渐减少，同时土地填埋也受到越来越严格的限制，因为填埋需占用大量土地、耗费可观的填埋费用且不能根治污染。在今后数年里美国的大部分污泥填埋场将关闭，欧盟也将规定填埋必须和焚烧相结合，只有焚烧灰才可以被填埋。人们已认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回用已经成为主流。污泥利用可分为土地利用和热能利用，无论采取什么工艺，必须先进行热干化。利用污水处理污泥制造有机-无机复混肥是避免污泥产生二次污染实现其无害化、减量化的一条有效的最终的污泥处置方法。较为适合我国国情。

这里污泥有机－无机复混肥就是指利用污水处理污泥作为有机质，磷酸一铵、氯化钾、过磷酸钙作为无机原料，用造粒机生产的粒状有机－无机复混肥料。它的生产在国内污水处理行业已有几年历史了。作为一种有机－无机复混肥料它除了具有一般的肥效长，缓、速结合，防止土地酸化，改良土壤等特性外，最突出特点就是保水性能好。目前我国污水处理行业生产有机复混肥的厂家已有十几家了。污泥处理为解决上述问题开辟了一条新的途径，意义重大。

表2 城市污水厂的污泥重金属含量（mg/kg以干污泥计）

图1 转筒污泥干化工艺流程框图

城市污泥处理的的可行性

我国以占世界7%的耕地养育着世界23%的人口，而农业粮食的增产基本上靠土地施用氮肥或者氮、磷、钾复混肥来满足农作物的生长。长期大量施用化学肥料，造成土壤有机质、微量元素硫、钙、镁、锌、锰、硼等的缺乏症，使得土壤板结日益严重，地力下降，作物减产。

污水处理后排放的污泥是一种有效生物资源，它含有促进作物生长的有机氮、磷、钾等4%～6%的营养物质，并含有高达50%以上的有机质，是良好的土壤改良剂。采用先进技术对其进行无害化处理后可作肥料，对污水处理厂来说，不但可以节约大量的污泥终端处理费用，更可以为农田增添有机质，增强土壤的物理特性，实现农业生态环境的良性循环，又可创造可观的经济效益和社会效益。这种污泥有机生物肥投入土壤，具有高效、无污染的特点，完全符合国家“两高一优（即高产、高效、优质）”农业的要求，完全符合生产“绿色环保食品的要求”。

在污水处理过程中通过污泥的吸附、沉淀和浓缩，使得污泥中富集了污水中的各种重金属，如表2所示。

从表2中我们可以看出，一般的城市污水处理厂污泥有害成分是比较低的，其含量远低于农用标准，而植物体对元素的吸收也非常有限，因此，城镇污水处理厂的污泥作肥料进入食物链后对人体没有任何危害。

城市污泥处理的要求和推荐工艺方案

城市污泥处理的要求

污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高且不易稳定，易腐化，并含有寄虫卵，处理不好将造成二次污染，故必须妥善处理。

（1）减少有机物，使污泥稳定化。

（2）减少污泥体积，降低污泥后续处理费用。

（3）减少污泥有害物质。

（4）利用污泥中的可用物质，化害为利。

（5）避免二次污染。

推荐转鼓干化工艺方案

目前城市污泥处理的方法有转鼓干化工艺、流化床工艺、污泥干化“珍珠工艺”、涡轮薄层干化工艺、低温冷风干燥工艺等。综合比较上述工艺，转鼓干化工艺相对比较优越。因此本文重点介绍转鼓干化工艺。

其工艺过程为：沼气在燃烧炉燃烧形成的高温气体（约400℃）进入转筒干燥器内通道中直接与干湿混合后的（含固率65%-70%）污泥颗粒相接触，使污泥中的水分蒸发，污泥颗粒较小的部分易被干化完全，比重减小，随气体一起由外通道排出干燥器，其在干燥器中停留的时间较短，而较大的污泥颗粒不易被快速干化完全，在干燥器中停留的时间较长，直至完全干化。干化颗粒在循环气体的推动下被排出干燥器。干化后污泥干颗粒的温度＜70℃，含固率＞90%，颗粒直径约0.5-4mm。经预分离器及旋风除尘器分离，部分干污泥颗粒由预分离器经冷却螺旋输送机送至中间储罐，再由鼓风机气送至干污泥料仓中储存或进行后续处理；另一部分由旋风除尘器收集的细小污泥颗粒及部分由预分离器分离的干污泥根据湿污泥量输送至干湿污泥混合器与湿污泥混合形成内干外湿的污泥颗粒进入三通道转鼓干燥器中进行干化处理。经旋风除尘器排出的气体（温度约95℃）由循环风机吸至冷凝及水雾收集器洗涤后回到燃烧炉中循环，循环风机的抽吸使干燥器、预分离器及旋风除尘器中压力处于负压状态，防止了蒸汽及污泥粉尘的外泄。部分废气从循环气体中抽出，经生物除臭器处理达到大气排放标准后排入大气中。

转鼓污泥干化工艺流程见框图1。

转鼓干化工艺优点：系统操作简单，安全可靠，生产的颗粒粉尘较少。系统在全真空状态下操作，无臭味外溢，自动化程度高、设备维护量少，工艺适用面广。

城市污泥处理的风险分析

政策风险

在我国，农业和农业生产资料行业一直是国家重点扶持的基础产业，城市污泥处理后制肥应用于农业，该行业的发展会日益得到重视，因此，基本不存在风险，只会越来越好。

行业风险

目前，我国肥料生产行业80%以上的生产企业为化学肥料生产企业。作为污染环境、危害人民身心健康、破坏土壤与生态平衡与生态资源的化肥，已出现或即将出现夕阳工业的征兆，其生产与发展已越来越受到各种环境、生态、市场、成本等多方面的限制与制约。而生物有机复混肥则由于其成本低、高效、营养、改善作物品质、环保、绿色、保土、抗旱等多方面优势，逐渐被用户接受和广泛使用。其行业产品优势显著，只要保证质量，扩大销售与服务，最终将赢得市场，并取代化肥，因此，行业风险很小。

市场竞争风险

与化肥相比，生物有机复混肥属新近开发的高新技术产品，对新产品的使用，人们会有一个认知过程。所以，进入市场慢应该是市场风险的先兆性体现。同时，作物生长周期的长期性、农民观念的转变，也有个渐进的过程，但这些阻碍都是会随着产品的使用而予以事实证明的。因此，市场与竞争只是时间长短的问题，只要取得政府相关部门支持，采取一些先进而有效的经营方法是可以很快克服并赢得市场的。