城市污水处理厂污泥处理处置现状与技术研究

2019-02-25刘莹北京市昌平污水处理中心

节能与环保 2019年1期

文_刘莹北京市昌平污水处理中心

1 城市污水处理中污泥来源及性质指标

1.1 城市污泥处理中污泥来源

城市污水处理中往往产生较多污泥，包括栅渣、浮渣、沉降池沉渣、除尘污泥、二沉污泥等，来源较为复杂，其中栅渣来源格栅或滤网，呈现垃圾状，量少，处理与处置难度小。浮渣来源气浮池、上浮渣，会含有一定量的油脂，量少；初沉污泥主要来源于初沉池，含有较多的无机物，数量较多，而且含有病变菌、虫卵等，容易腐化发臭。二沉污泥来源二沉池，含有较多的水分、有机质，不仅脱水难度大，而且容易腐化发臭。其中初沉污泥和二沉污泥是污泥处理的主要对象。

1.2 城市污水处理中污泥性质指标

污泥性能指标较多，包括含水率和含固体率、挥发性固体含量、污泥脱水性能等。其中含水率表示污泥中水含量的百分数，而含固率则是污泥中干泥或固体含量百分数。挥发固体指在600℃燃烧炉中被燃烧，以气体方式逸出的那部分固体，是衡量污泥稳定性的主要指标。污泥脱水性能常使用毛细吸水时间或比阻抗值加以衡量。其中毛细吸水时间指当污泥和滤纸接触时，在毛细管作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，按照秒进行计算。比阻抗表示单位干重虑饼的阻力。污泥的比阻抗值越大，过滤难度越大，脱水效果越差。

污泥处理时除对污泥的上述性质加以详细研究外，还应对污泥量有个大致的把握，以确定合理数量的污泥处理设备。计算污水厂污泥处理量时，一般参考表1的经验数据.

表1 污水处理厂确定污泥量的经验数据

2 城市污水处理厂污泥处理处置现状

2.1 城市污水处理厂污泥处理处置存在的问题

目前填埋、堆肥、自然干化、焚烧等是我国污泥处理的主要方式，其中填埋占比65%、堆肥占比15%，自然干化和焚烧分别占比6%、3%。这就处理方式实践中，往往出现一些不良问题，原因在于：一方面，我国污泥处理技术仍处于起步阶段，相关设备缺少、技术不够成熟，污泥处理处置不合格的情况时有发生，另一方面，我国有关污泥处理方面的标准制定较晚，实施中存在较多问题，需不断摸索、改进。同时，我国在城镇污泥处理处置上缺乏系统的规划，城市规划中缺少污泥处理处置方面的内容，一定程度上影响污泥处理处置效果。另外，污泥处理处置监管机制不够完善，导致一些污水处理厂为降低成本，将污泥乱堆、乱放，给环境造成不同程度的污染。

2.2 城市污水处理厂污泥处理处置的政府支持

近年来，我国污泥产生量逐年增加，形势严峻，为此国家出台一系列政策、规划，以推动我国污泥处理市场的健康发展。例如，2016年国务院印发《“十三五”生态环境保护规划》明确指出大力推进污泥稳定化、无害化、资源化处理处置，要求京津冀地区的污泥无害化处理达到95%，地级及以上城市污泥无害化处理处置率达到90%。在国家大力支持下，我国污水处理厂数量不断增加，2018年全国污水处理厂数量已突破2000座。中央在“十三五”期间投入2000亿元支持污水处理厂的污泥处理工作。虽然任务艰巨、形势严峻，但在中央高度重视、扶持下，伴随着技术水平的不断提升，相信在不久的将来，我国污水厂的污泥处理工作必将迈向一个新的台阶。

3 城市污水处理厂污泥处理技术研究

3.1 污泥浓缩

污泥浓缩的目的在于降低污泥的含水率，减小污泥体积，方便后续处理工作的开展。污泥浓缩的方法较多，包括沉降法、气浮法、离心法等。沉降法基于污泥中固体颗粒和水密度间的差异，实现泥水的分离，即将污水引入到间隙式污泥浓缩池或连续式污泥浓缩池，实现污泥的沉降。气浮法主要利用微小气泡粘附污泥颗粒上升特性，实现污泥的浓缩。离心浓缩法主要利用污泥中液、固相密度差异，在高速旋转的离心机中受到离心率的不同，实现固、液分离，浓缩污泥的目的。

3.2 污泥稳定

污泥稳定的目的在于降低污泥中挥发性固体的量。污泥稳定方法较多包括厌氧消化法、好氧消化法、石灰稳定法等。其中厌氧消化法是污水处理厂常用的方法，接下来作重点探讨。

厌氧消化法进行污泥稳定操作时需严格控制PH、温度参数。其中PH值应控制在7.0～7.3。中温控制在33～35℃，高温控制在50～55℃。为提高消化效率，应做好消化池的搅拌操作，使微生物和营养处置充分接触，促进微生物的生长、繁殖。另外，结合每天处理污泥量及污泥投配率设计消化池的有效容积，计算公式为：

其中：V'表示每天需要处理的污泥量，m3/d；p表示污泥投配率，%。另外，因厌氧消化时会产生较多的沼气，因此，设计消化池时应注意设计相关的配套设施，用于沼气收集、储存等。

3.3 污泥调理

为改善污泥脱水性能，提高脱水效果，需对污泥进行调理操作。污泥调理方法较多，包括加药调理法、冷冻调理法、加热调理法等。其中加药调理法应用广泛，接下来对其重点探讨。

加药调理法指向污泥中加入化学药品，破坏污泥和水之间的亲和力，降低污泥的比阻抗。调理剂包括有机调理剂、无机调理剂，实际调理时需认真研究比阻抗、毛细吸水时间和调理剂用量的关系，确定调理剂品种和添加量，以获得预期的调节结果。加药调理法中常用方法有：石灰稳定法、氯稳定法、臭氧稳定法。其中石灰稳定法指使用石灰将pH值维持在11～11.5范围，在15℃条件下对污泥进行处理。该种方法可杀死沙门氏伤寒杆菌、大肠杆菌。氯稳定法主要借助氯能杀死各种致病微生物的性质对污泥进行处理，适合用于处理医院污水产生的污泥。目前臭氧稳定法是最为有效、安全的方法，其不仅用于杀灭病毒和细菌，而且不会产生二次污染，适合处理危险性高的污泥。

3.4 污泥脱水

将污泥含水率降低至80%～85%以下的操作称为污泥脱水。污泥脱水的作用在于将污泥表面附着水、毛细水去除，减小污泥的体积和重量。污泥脱水分为自然干化脱水、机械脱水两种方法。其中自然干化脱水主要利用在温度较高的自然条件下，水分的蒸发原理。该种方法适合应用在气候干扰，卫生条件允许、土地使用不紧张的区域。相对于自然干化脱水，机械脱水具有较强的灵活性。机械脱水应用的机械设备有：带式压滤机、转筒离心机、板框压滤机等。其中使用带式压滤机时需综合考虑其生产能力及处理的污泥量，确定使用的台数和虑机的宽度，并结合脱水车间实际进行合理布置。

3.5 污泥干燥与焚化

污泥干燥指去除脱水污泥颗粒内部水、吸附水、毛细管水，更容易进行焚烧处理。污泥的干燥和焚烧需使用专业的设备，其中干燥可使用转筒式干燥器、急骤干燥器、Sevar干燥器等。转筒式干燥器干燥后污泥含水率在10%～20%，干燥时间在30～32min，尾气含灰少、臭味轻，不过占地面积较大；急骤干燥器干燥后污泥含水率低在8%～10%，干燥时间短，占地面积小，不过尾气含灰量高；Sevar干燥器干燥后污泥含水率为5%～10%，尾气无含灰，臭味小，但干燥时间长在50～80min，而且占地面积大。污泥干燥处理中，需要污水厂处理厂结合自身实际，综合考虑各干燥器的性能指标，选择适合的污泥干燥器。焚烧时可使用的设备有：转筒式焚化炉、多层床焚化炉、流化床焚化炉，其中流化床焚化炉结构简单、尾气无污染，维护次数少，被广泛应用在污泥焚烧处理中。