杭州市污水处理厂污泥处置技术探讨

卢 滨,唐 伟,余世清,翁仕龙,沈 旭

(杭州市环境保护科学研究院,浙江杭州310014)

杭州市污水处理厂污泥处置技术探讨

卢 滨,唐 伟,余世清,翁仕龙,沈 旭

(杭州市环境保护科学研究院,浙江杭州310014)

杭州地区污泥产生量已达8918万t/a,污水厂污泥处置问题日益突出。在分析杭州市现有污泥处置技术及经济性的基础上,结合杭州市的实际情况,提出杭州市各地区污泥处置的途径为干化焚烧、水泥窑处置污泥、建材利用、堆肥等多种处置途径结合。

污水处理厂;污泥处置;杭州

1 杭州市污水处理厂污泥预处理及最终处置现状

根据杭州市建设部门和环保部门的统计,2008年全市集中式污水处理厂污水处理量达到19619万t/d,污水处理厂污泥产生量约2461135t/d,年产生量约8918万t,其中污泥产生量以主城区、萧山区和富阳市为最大。

1.1 污泥预稳定化处理情况

据调查,杭州市15座县级以上集中式城镇污水处理厂污泥均采用重力浓缩后机械脱水的处理方法,基本没有进行消化处理,经脱水后的泥饼含水率约80%。

1.2 污泥最终处置情况

目前,杭州市城镇污水处理厂产生的污泥出路主要是被运至垃圾填埋场填埋,其它主要处置方式为堆肥、焚烧、临时堆放、制砖和深度脱水后综合利用,具体的处置量和所占比例见表2。

表1 杭州市集中式污水处理厂污泥预稳定化处理设备配备情况

表2 杭州市污泥处置现状

2杭州市现有污泥处置工程

2.1 污泥焚烧示范工程

富阳市污泥焚烧一期示范工程由富阳市八一城市综合污水处理有限公司、浙江板桥纸业有限公司共同投资建设,位于富阳市春江造纸工业区八一春江造纸工业功能区内,主要服务对象是富阳市江南片污水处理厂。工程建设3台65t/h次高温次高压循环流化锅炉,配2套12MW抽凝式汽轮发电机组。项目建成投产后,实现1500t/d污泥处理能力。同时利用污泥焚烧后的灰渣制造轻质节能墙材。目前,富阳市污泥焚烧一期示范工程(富阳市清园生态热电厂)污泥焚烧发电已调试成功,日处理量可达到600t。预计在2010年5月底前,将达到日处理污泥量1500t的规模。该工程采用的工艺为:含水率约80%的湿污泥运至污泥仓,经干化设备干化至含水率30%左右。干化后的污泥和原煤混合进入循环流化床锅炉焚烧,剩余的灰渣收集后用于建材制造。

此外,杭州七格污水处理厂日处理100 t污泥焚烧生产示范线预计于2010年6月投入试运行。该工程建成投产后,实现100 t/d污泥处理能力。生产示范线采用的干化焚烧系统为干化焚烧一体化装置,整个系统包括污泥循环流化燃烧系统、烟气回热利用系统、焚烧炉的辅机系统。

2.2 污泥深度脱水工程

萧山东片大型污水处理厂配套污泥深度脱水项目由杭州国泰环保科技有限公司投资建设,位于萧山东片大型污水处理厂内,采用深度脱水技术,主要服务对象为萧山东片大型污水处理厂。目前该项目处置能力已达到500 t/d。该工程首先利用污泥结合水转化剂,将污泥中的结合水大部分转化为游离态水,使污泥由半固态转化为流动态,同时去除污泥中恶臭成分,尾气用吸收系统处理后排放;然后使污泥中有机物、重金属等有毒有害物质达到初步稳定化;最后用固液分离设备分离混合液,使污泥中的水分以液态的形式分离出来,污泥达到深度脱水的效果。污泥经深度脱水可使含水率降至40%～50%,污泥呈干化状态,后续可作为填埋场覆土,也可用于制砖、制水泥或直接用于焚烧。该技术可直接处理含水率80%的剩余污泥,污泥脱水后可直接用于制砖、制水泥或作为填埋场覆土。该工程已于2009年底投入运行。

杭州七格污水处理厂350t/d污泥深度脱水处置工程由杭州国泰环保科技有限公司投资建设,位于杭州七格污水处理厂现有厂区内,工程建设一条污泥深度脱水生产线,处理能力为350t/d。

2.3 污泥制砖工程

萧山东片大型污水处理厂配套污泥制砖项目由浙江捷丰新型建筑材料有限公司投资建设,位于萧山东片大型污水处理厂北侧,主要服务对象为萧山东片大型污水处理厂。污泥制砖无害化处置项目是省重点建设配套工程,拥有两条国内最先进自动化烧结工艺生产线,项目于2008年投入运行,污泥处理能力达到550 t/d,可生产标砖30万块/d,产环保节能砖6000万块/a。该项目主要采用 “污泥+页岩烧成环保节能砖技术”,将污泥配置页岩烧成环保节能砖,该产品各种指标符合国标烧结多孔砖的要求,优于现有的粘土红砖,对人体无害,兼具保温效果。这项技术获得国家专利证书。

2.4 水泥窑处置污泥工程

该污泥处理项目由富阳三狮水泥有限公司投资建设,位于富阳市新桐乡富阳三狮水泥有限公司现有厂区内。该工程通过对富阳三狮公司的现有水泥生产线进行改造升级,使水泥窑处置污泥的能力达到400t/d。该工程首先将含水率约80%的湿污泥运至水泥厂的污泥仓,直接投入水泥窑中,在>850℃高温下焚烧后,其有机物和有害物彻底分解,并进入水泥熟料中。目前该工程主要处置造纸企业产生的污泥,可接纳城镇污水处理厂产生的污泥。

2.5 污泥堆肥工程

浙江杭州萧山协庆化工有限公司是一家专业生产有机肥和混合肥的企业,位于钱江二桥萧山出口处传化物流基地旁,目前杭州市四堡污水处理厂以及余杭区城镇污水处理厂的污泥均运至该企业进行堆肥。该工程采用污泥好氧发酵工艺,首先将含水率约60%～80%的污泥与体积约为30%～40%的添加物(菌种、谷壳灰、粉煤灰、秸秆破碎物等)和少量的除臭剂进行混合,再送至发酵仓发酵,用风机对堆肥物料间歇式曝气,在1～2d内可升温至60℃以上,在60℃～65℃维持3～4d,实现灭菌和干燥,物料在堆肥仓停留10～12d后完成堆肥过程,经破碎再与营养素混合后,经造粒机制成有机无机复混肥颗粒。

3 杭州市污泥处置技术经济分析

3.1 现有污泥处置技术分析

3.111 污泥焚烧技术

污泥焚烧处置技术是一种最彻底的污泥处理方法,使污泥中的有机物全部碳化,可最大限度地减少污泥体积,适合城市的主城区等土地资源稀缺的地区采用[1,2]。但是根据对杭州市污泥焚烧处置技术的分析可知,污泥焚烧处置的建设和运行费用相对较高,处置过程产生的废灰、废渣、废水及净化处理废物必须按照现行国家标准《危险废物鉴别标准》(GB5085)进行鉴别后,再最终确定其处理方法,不能随意排放,焚烧烟气污染物排放也必须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)有关规定。且污泥贮存库产生含有氯、硫、有机物等有害物质的渗滤液。

31112 污泥深度脱水技术

污泥深度脱水技术属于污泥预处理技术,未实现污泥的最终处置,还需要配套后续的最终处置方式。在对深度脱水后的污泥进行分析理化性质的检测后才能够根据干化污泥特性确定污泥的最终处置方式。杭州市污泥深度脱水工程运行的经验表明,深度脱水技术占地小,建设快,脱水效果好,能够快速满足污泥干化的要求,同时深度脱水后的污泥有利于较远距离的运输,但污泥的最终处置去向是困扰该技术推广的最大难题。

3.113 污泥制砖技术

杭州市现有的污泥制砖工程面临较多的问题,主要是在污泥制砖过程中,污泥中的重金属会进入砖块中,制成的砖块在应用上有一定的局限性。在高温制砖过程中,重金属易从污泥中游离到气相,附着在烟气的尘粒上,收集的飞灰需要妥善处理,污泥制砖过程中产生的烟气治理成本高。污泥在制砖厂的堆放过程以及制砖前的压滤脱水过程中产生的恶臭一般为无组织排放,对厂界周围有一定影响[3]。此外,以脱水污泥为原料制出来的产品在销售上存在一定的劣势,主要是公众心理上较难接受,同时砖块的质量会受到一些影响,难以应用到各种用途。

3.114 水泥窑处置污泥技术

水泥窑具有燃烧温度高(>850℃)和处理量大等特点,利用水泥窑处置污泥在最近几年越来越受到广泛关注和应用。利用水泥窑焚烧污泥后制造出的水泥,与普通硅酸盐水泥相比,在颗粒度、相对密度等各项指标上基本相似,而且在稳固性、膨胀密度、固化时间上有更好的表现。利用水泥回转窑处理城市污泥,不仅具有焚烧法的减容、减量化特征,且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分,不需要对焚烧灰进行填埋处置,因此在处置污水厂污泥方面具有设施充分利用、处置最彻底、没有二次污染的优点[4,5]。此外,该处置技术可以利用杭州市现有的水泥厂水泥窑改造升级来实现,投资小且实施时间短。因此在杭州地区的建德市、富阳市、桐庐县等水泥工业较发达的地区应积极利用水泥窑处置污泥。

3.115 污泥堆肥

肥料利用是将脱水污泥通过堆肥转化为稳定腐殖土,作为肥料、土壤改良材料。污泥中重金属含量指标必须符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)的规定后才能够用于堆肥。污泥堆肥过程中的恶臭排放须满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93),堆肥产品须符合《农业标准商品有机肥料标准》(NY525-2002)要求[6]。考虑到目前杭州地区城镇污水处理厂工业废水和生活废水混合处理的情况较为普遍,污泥中的重金属含量相对较高,采用肥料利用技术,污泥中的重金属通过土壤、地下水等途径进入食物链,危害人体健康的风险较大,此外堆肥过程恶臭污染治理投资较大。因此,在目前杭州市污泥最终处置能力不足的时期,污泥堆肥的方式将作为重要的过渡技术,同时在经济欠发达的市县,污水处理厂仅接纳生活污水,污泥产生量较少,污泥堆肥技术仍可以作为污泥最终处置技术得到应用。

3.2 污泥处置技术经济性分析

根据对杭州市现有污泥处置工程的统计分析,不同污泥处置技术的投资和运行费用见表3。从表中的对比数据可知,污泥焚烧技术投资费用和运行成本最高,污泥堆肥和污泥深度脱水技术的投资费用最低,堆肥在运行过程中基本不需要费用,且考虑到肥料可外售获利,故可不考虑堆肥的运行成本。

表3 污泥处置技术经济性比较

4 杭州市污泥处置途径选择

根据上述对污泥处置技术的比较,杭州城镇污水处理厂污泥处置应综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素,因地制宜地确定污泥处置方式。

杭州市区和经济发达市县可采取技术成熟的焚烧技术,同时积极利用现有水泥厂的水泥窑来处置污泥,污泥深度脱水技术可以作为污水厂配套的污泥干化设施。经济欠发达市县可采取污泥脱水或干化后建材利用或堆肥为主的污泥处置方式,逐步淘汰污泥填埋的处置方式。

5 结论与建议

(1)杭州地区污水处理厂污泥产生量约8918万t/a,其中污泥产生量以主城区、萧山区和富阳市污水处理厂为最大。杭州市15座县级以上集中式城镇污水处理厂污泥均采用重力浓缩后机械脱水的处理方法,基本没有进行消化处理,经脱水后的泥饼含水率约80%。

(2)杭州市城镇污水处理厂产生的污泥出路主要是被运至垃圾填埋场填埋,其它主要处置方式为堆肥、焚烧、临时堆放、制砖和深度脱水后综合利用。目前杭州市污泥处置存在的主要问题是污泥无害化处置率低。

(3)杭州市已陆续建成并投入运行的污泥处置工程主要分布在杭州市区、萧山区和富阳市,主要采用的污泥处置技术包括污泥干化焚烧、污泥深度脱水后综合利用、污泥制砖等。

(4)根据对杭州市现有污泥处置技术及经济性的分析,从污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素考虑,杭州市区和经济发达市县可采取技术成熟的焚烧技术,同时积极利用现有水泥厂的水泥窑来处置污泥,污泥深度脱水技术可以作为污水厂配套的污泥干化设施;经济欠发达市县可采取污泥脱水或干化后建材利用或堆肥为主的污泥处置方式,逐步淘汰污泥填埋的处置方式。

[1]鲁建新,赵铭,刘媛媛.城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨[J].环境科学导刊,2010,29(2).

[2]陆树立.我国城镇污水处理厂污泥处置问题研究[J].环境研究与监测,2009,(3).

[3]俞锐,周水根,左明,等.污泥直接制砖的可行性再分析[J].浙江建筑,2009,(9).

[4]马勇,卢波,刘加荣.水泥厂协同利用城镇污水处理厂污泥的探索[J].上海建材,2009,(4).

[5]马培东,王里奥,周在江,等.水泥旋窑并行处理城市污水厂污泥的污染物排放研究[J].环境工程学报,2009,(9).

[6]陈同斌,郑国砥,高定,等.城市污泥堆肥处理及其产业化发展中的几个关键问题[J].中国给水排水,2009,(9).

Study on Sludge D isposal Techn ique for Wastewater Treatment Plant in Hangzhou

LU Bin,TANGWei,YU Shi2qing,WENG Shi2long,SHEN Xu
(HANG Zhou Academy of Environmental Science,Hangzhou Zhejiang 310014 China)

The output of the sludge is about 898,000 tons per year in Hangzhou.The disposalway of them is be2 coming more serious.One disposal scheme is pointed out referring to the real facts and current technological and e2 conomical basis.It isone comprehensive treatmentmethod involving in drying and incineration and cement kiln dis2 posal of sludge and making buildingmaterials and composting as fertilizer.

wastewater treatment plant;sludge disposal;Hangzhou

X705

A

1673-9655(2010)05-0049-04

2010-06-08

卢滨(1980-),男,环境工程硕士,工程师。大连理工大学学士,华东理工大学硕士。现从事环境评价、固体废物方面的研究。