市政排水厂污泥循环利用技术和实践案例

石 柯

（湖南卓达环保有限公司，湖南 长沙 410000）

市政污泥由有机质、无机质及微生物、病菌病毒等组成，成分相对复杂。市政污泥的来源主要是市政排水厂在处理生活污水的过程中产生的副产物，因此，在一定程度上会散发恶臭气味。若不及时处理处置污泥，导致其堆积，势必对周边环境和人体健康产生较严重的影响。

1 污泥处理现状和趋势

按污水的处理方法或污泥从污水中分离的过程，可以将污泥分为三类：（1）初沉污泥，该类污泥为从初沉淀池排出的沉淀物；（2）剩余活性污泥，该污泥来自活性污泥法后的二沉池；（3）腐殖污泥，其来自生物膜法后的二沉池。早期，我国污泥处理设施并未随市政排水设施同步建设，这导致污泥在很长一段时间处于无组织排放的状态，部分城市由市政垃圾填埋场接收或采用集中堆放的方式。

随着国家和地方各类政策的陆续出台，“泥水并重”的态势正逐步形成。在《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》及《“十四五”循环经济发展规划》两大文件中明确指出污泥的“减量化、无害化、资源化”[1]。

2 污泥处理处置的技术路线

《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》提出“鼓励采用生物质利用+焚烧的处置模式，将焚烧灰渣用作建材原料”。迄今，已形成稳定化处理与安全处置的四条主流技术路线。

2.1 厌氧消化—土地利用

厌氧消化可以同时实现易腐有机物稳定、病原菌削减、污泥体积减量和生物质能源回收的效果。污泥富含有机质、氮、磷、钾等营养物质，污泥的土地利用可以改善土壤的性质，实现营养物质的循环利用。

2.2 干化焚烧—灰渣填埋或建材利用

当污泥的土地利用受限时，污泥干化焚烧是一种有效的处理处置方式。干化焚烧将污泥化学能转化为热能并进行回收利用，同时实现有机物的矿化及大幅度减量，焚烧灰渣可以进行建材资源化利用。

2.3 好氧发酵—土地利用

污泥经过好氧发酵可以使易腐有机物降解和稳定，在重金属等污染物不超标的情况下，好氧发酵产物可以实现污泥的土地利用，包括园林绿化、育苗基质、土壤修复等[2]。

2.4 深度脱水—应急填埋

深度脱水—应急填埋是目前我国普遍采用的污泥处理处置技术路线，该技术路线二次污染严重，占用土地，浪费资源，是一种过渡性的处理处置方式。

3 污泥循环利用技术

污泥循环利用技术是基于污泥本身含有有机物，具备一定的热值，进而开发出的一种循环利用技术，通过该技术，最终可以制成清洁成型燃料产品。这一产品具有无臭味、不长霉、高热值等特点，既可替代煤或燃气用于火力电厂、垃圾焚烧发电厂、水泥厂及砖厂，也可突破掺烧比例最高不得超过10%的限制。具体工艺流程如图1所示。

图1 污泥循环利用工艺流程

该工艺流程如下：由市政排水厂排出的污泥进入污泥浓缩池，经重力分离、浓缩，进入泥沙分离器，从而把污泥中的细沙分离出来。之后，污泥进入调质桶调质，在物理调质桶内经微波破壁后，进入化学调质桶，该桶内投加适量的臭氧、氧化钙及聚合氯化铝。调质完成后，经高压泵打入高压反吹板压滤机，实现污泥的深度脱水。深度脱水后的污泥在投加适量生物质和粘连剂的对辊挤压造粒机中，实现清洁燃料的定型，再通过低温干化设备对清洁燃料进行烘干，可供电厂及水泥厂使用。经板框压滤机和低温干化出来的水，进入污水处理厂处理达标后外排或回用[3]。

4 污泥循环利用技术中试试验案例

本文对深圳某污泥处理厂的污泥循环利用技术进行了中试试验，该厂的市政污泥处理能力约为100 m3/d，具体操作如下。

首先将含水率为99.7%的污泥送入污泥浓缩池当中，浓缩时长约为4 h左右，经过浓缩后，污泥的含水率约为96%，此时浓缩池内的上清液回流到厂区的污水处理系统当中。

泥沙分离器通过泵将污泥浓缩池内的污泥输送至旋流器，离心分离出的细沙经沉沙嘴排出，完成污泥与细沙的分离过程。市政污泥中含有大约20%～30%的细沙，通过泥沙分离器分出了大约22 t的细沙等杂质。

污泥进入物理调质桶反应，物理调质采用微波工艺，微波是一种电磁波，电源向磁控管提供约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到反应桶内，从而破坏污泥内部细胞，使其失水死亡。

经过微波处理后的污泥进入化学调质桶，通过化学处理方式再次杀灭产生臭味的菌藻，已产生的臭味（如硫化氢、氨、甲硫醇等有机物）进行氧化分解。化学调理采用臭氧、氧化钙、聚合氯化铝三种药剂作为调理剂。臭氧发生器连接纳米微气泡发生器，使臭氧气泡达到纳米级别，提高反应效率。在带搅拌的反应桶内先通入纳米臭氧，投加浓度为50 mg/L，起到杀菌灭藻和氧化分解臭味的作用；再投加1 kg/m³的氧化钙，提高污泥的pH值和温度，进一步破坏污泥内部细胞，最后投加40 g/ m³聚合氯化铝，起到混凝作用，提高污泥浓度[4]。

污泥经高压泵打入高压反吹板压滤机，机组可实现滤板压紧、过滤、压榨、反吹、松开、卸料等各工序的运行；通过水压改变滤室容积，对滤饼进行多次压榨，当工作压力达到1 MPa以后，进行空气反吹，进一步降低污泥的含水率。污泥最终的含水率达到45%左右。

通过双轴狼牙棒的转动，将含水率45%左右的污泥、粘连剂与生物质（松木）进行充分混合、搅拌后，再经辊挤压后出料，即完成清洁燃料的成型工作。生物质来源及低位热值如表1所示。

表1 生物质参数表

经过低温干化设备，成型燃料的含水率进一步降到15%左右。低温干化是利用厂区热炉烟气余热形成热空气蒸发水分。因其温度较低，并低于清洁燃料燃点，有害物质既不分解也不挥发。

经检测，低温干化后的成型清洁燃料满足《生物质成型燃料质量分级》（NB/T 34024-2015）中表6的林业生物质块状燃料2级标准。

5 结论

当前，我国市政污泥处理处置仍存在较多问题，如果不及时解决，势必会对周围环境和人体健康造成严重影响。基于此，污泥循环利用处理新技术实现了污泥的“减量化、无害化、资源化”，帮助城市消纳大量市政污泥，且为新建污泥焚烧厂的建设节省投资，为“无废城市”与“碳达峰”建设做出贡献，从而实现经济效益与社会效益双丰收。