城市污水厂生化污泥成分分析及脱水效果分析

赵　影，龚　繁，柯　龙，吕彬峰

(1.浙江海亮固废处理科技有限公司，浙江 诸暨 311814；

2.南通贝斯特船舶与海洋工程设计有限公司，江苏 南通 226002)

城市污水厂生化污泥成分分析及脱水效果分析

赵影1，龚繁2，柯龙1，吕彬峰1

(1.浙江海亮固废处理科技有限公司，浙江 诸暨 311814；

2.南通贝斯特船舶与海洋工程设计有限公司，江苏 南通 226002)

摘要：以诸暨市第一污水厂的生化污泥为研究对象，对污泥理化性质指标、营养成分及重金属含量进行分析测定，并开展不同条件下的高温处理对污泥压滤脱水效果的研究。结果表明：该污水厂的生化污泥pH值为7～7.53，平均含水率为86.96%；总养分与重金属含量均符合园林绿化用泥质要求；在有氧及190℃高温加热环境下对污泥进行压滤脱水效果最好，含水率最低为24.1%。

关键词：生化污泥；城市污水厂；污泥养分；污泥重金属；污泥脱水；污泥处理试验

随着经济、社会的发展，人民生活水平的迅速提高，及城市化进程的加快，中国城市污水污泥的产量也在加速增长。目前我国每年排放的干污泥约为5.5×106～6.0×106t，并且呈不断增加的趋势[1]。这些污泥含有大量的有机质和丰富的氮、磷、钾等营养元素，同时还含有重金属、病原菌等有害物，不加处理任意排放不仅会造成环境的严重污染，同时也是对资源的浪费。当前，城市生活垃圾和污泥是我国固废处理中最为迫切和棘手的难题[2]。污泥的处理与利用研究已有不少报道，普遍认为将处理后的污泥作为肥料或土壤改良材料，用于园林绿化、土地改良或农业场合是较适宜的方式[3]，污泥中含重金属和其它有害物质是其资源化利用的主要障碍因素[4]。鉴于污泥特征及其有害物质的含量与存在形态直接影响污泥的利用方式，本研究对诸暨市第一污泥厂的生化污泥进行采样分析，同时开展污泥的脱水性能研究，为污泥的处理处置提供参考。

1实验材料及方法

1.1样品采集

于2013年10月—2014年1月采集诸暨市第一污水处理厂的生化污泥，各样品测定pH值与含水率后，于105℃烘干、研磨过1.0mm筛后在4℃环境下保存备用。

1.2测定项目及方法

(1) 污泥pH值用pH计测定，污泥的含水率测定采用烘干法[5]。

(2) 污泥中有机质、氮、磷、钾含量的测定参照《土壤农化分析手册》[6]中的方法进行：污泥有机质的分析，采用重铬酸钾容量法——水合热法测定；污泥全氮含量分析，采用半微量凯氏法；污泥全磷含量分析，采用硫酸-高氯酸消煮法；污泥全钾含量分析，采用NaOH熔融——火焰光度法。

(3) 污泥中重金属(Pb、Cr、Cd、Cu、Ni、Zn)含量的测定参照《环境监测分析方法》[7]中的方法进行，采用原子吸收分光光度法测定。

1.3脱水方法

选用的设备为本单位自行研发，其结构如图1所示。

将样品装满140mL的物料筒，施加不同压力挤压，至物料筒中无水滤出即停止。取出物料筒中的滤饼并进行含水率的测定。

2结果与分析

2.1污泥pH值与含水率

诸暨市第一污水厂的生化污泥为黑灰色，具有类似淤泥的腥臭味。污泥样品的pH值为7.0～7.53，平均值约7.20，呈弱碱性。这与我国其他城市污泥的pH值范围(6.30～6.91)[8]有一定差别，可能与本地大量存在的工业有关。诸暨市第一污水厂的生化污泥未添加絮凝剂处理，其含水率较高(表1)，平均含水率为86.96%，根据《CJ/T249-2007 城市污泥处置混合填埋泥质》对污泥含水率≤60%的要求，本生化污泥不符合直接填埋的规定。

表1　污泥pH值与含水率

2.2污泥中的营养成分

诸暨市第一污水厂的生化污泥各营养成分的含量情况如表2所示。其有机质含量较高，平均值为349.6g/kg，明显高于2006年全国城市污泥均值的有机质含量[9]；磷与钾的含量也比全国均值含量高，氮的含量则较全国均值低。污泥中营养成分含量的差异可能与不同地区、不同城市的经济发达水平和工业化程度有关[10]。测定结果表明，此生化污泥的总养分与有机物含量也较高，分别为54.4g/kg、592.3g/kg。诸暨市生化污泥因其丰富的营养成分和有机物含量，适合资源化利用。同时根据《GB/T23486-2009 城镇污水处理厂污泥处置：园林绿化用泥质》[11]对总养分≥3%和有机物含量≥25%的规定，该生化污泥满足园林绿化要求。

2.3污泥中重金属含量

由表3可以看出诸暨市店口镇污水厂生化污泥中Zn的含量最高，为1028.80mg/kg，其次是Cr、Cu、Ni、Pb，含量分别为576.82mg/kg、165.13mg/kg、82.26mg/kg和30.46mg/kg，含量最低为Cd，约0.04mg/kg，其中有一个样品还未检出Cd。与2006年全国调查的多城市污泥重金属平均含量相比，本研究测定的各重金属含量除了Cr外，均低于全国均值水平[9]，表明污水厂接收的重金属废水比例较小，这可能与该污水厂的进水中生活污水所占比例较大有关，或者工业污水排放单位对污水进行了相关处理[12]。而高含量Cr可能是由诸暨市本地的工业性质决定。与国家标准《城镇污水处理厂污泥处置：园林绿化用泥质》中重金属含量相比，本生化污泥重金属含量均低于酸性和碱性土壤施用要求。本实验结果说明该生化污泥可用于园林绿化，不会引起重金属的再次污染。

表2　污泥营养成分含量　(g/kg)

表3　诸暨市污水厂污泥重金属含量 　(mg/kg)

2.4污泥脱水效果与分析

本研究对象污泥的含水率较高，均不符合填埋与园林绿化(<40%)的要求。本实验设置3组对比——对污泥进行无氧环境下190℃高温加热；无氧环境并混合30%的秸秆于190℃高温加热；有氧环境下190℃高温加热处理：并对处理后的污泥或污泥秸秆混合物进行压滤脱水。

试验结果如图2所示，3组处理后的污泥或污泥秸秆混合物在压滤过程中其含水率都随着压力的增加呈下降趋势，且在有氧环境下190℃加热处理对污泥的脱水效果最好。在压力为10 kg时，3组处理后的样品含水率分别为61.5%、39.4%和35.2%。在压力为60kg时，190℃高温有氧环境下处理的污泥样品含水率最低，为24.1%；190℃高温无氧环境下处理的污泥样品含水率最高,为44.7%。在高温有氧和高温无氧但加30%的秸秆处理后的污泥样品经过10kg的压力压滤后其含水率均符合园林绿化用泥质的含水量要求，同时也完全符合填埋污泥含水率的要求。在10kg的压滤后，高温无氧处理的污泥含水率降为61.5%，尚不符合填埋污泥要求，当压力增加至20kg时，其含水率降至50.5%，达到填埋污泥含水率要求；当压力增至60kg时，其含水率还在40%以上，达不到园林绿化要求。实验结果说明根据不同泥质用途要求及从经济、能源角度考虑，可以采用不同的处理方式进行压滤，且完全能达到含水率要求。

通过本实验方法进行脱水，污泥样品含水率达到24.1%的结果在目前已发表的文献中还不曾有报道[13-16]，表明高温好氧处理后脱水的技术具有一定的先进性。

3结论

(1)诸暨市第一污水厂的生化污泥中有机质、氮、磷、钾含量丰富，重金属含量低，符合《城镇污水处理厂污泥处置：园林绿化用泥质》标准，并且污泥呈弱碱性，有利于抑制重金属的生物活性，降低重金属在植物体内的富集。

(2)采用高温加热法进行压滤能有效降低污泥的含水率，且在有氧环境下进行加热处理效果更明显。在60kg压力下高温有氧环境处理过的污泥含水率最低，为24.1%。

(3)根据污泥特征和脱水效果，结合经济性考虑，该生化污泥最适宜的利用方式是用作林地、花卉、苗圃、草地等园林肥料。

(4)若对该污泥进行深度开发，挖掘其资源化利用价值，可进行适当的处理制作新型高效有机肥料。

参考文献：

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Analysis on the Composition and Dewatering of Biochemical Sludge in

Urban Sewage Treatment Plants

ZHAO Ying1, GONG Fan2, KE Long1, LV Bin-feng1

(1.Zhejiang Hailiang Solid Waste Management Corporation, Zhuji Zhejiang 311814 ,China)

Abstract：Various physicochemical property indexes, nutritional materials and heavy metalswere measured by taking the biochemical sludge from the first sewage treatment plant in Zhuji city as the research object. The dehydration rate of biochemical sludge with heating treatment under different conditions was researched. The results indicated that all sludge samples were alkalescency with a pH value ranging from 7 to 7.53. The average moisture content was 86.96%. Besides, both the total nutrient and heavy metal could fit the quality of sludge used in gardens or parks. The best dewatering effect was the biochemical sludge treated in aerobic and 190 centigrade heating condition. It reduced the moisture content to 24.1%, which was the lowest examined in all tests.

Key words：biochemical sludge; nutrient; heavy metal; dewatering the sludge; sludge treatment test

中图分类号：X703

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2015)04-0081-04

收稿日期：2014-12-03