某市市政污泥特征分析及处置建议

阮燕霞+何志锋+梁华杰+王冠平

摘 要：在调研某市市政污水厂的基础上，对其市政污泥进行取样检测，结果表明：该市6家污水厂以生活污水的处理为主，其出厂污泥重金属含量及浸出率均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007与《城镇污水处理 污泥处置 单独焚烧用泥质》（GB/T 24602-2009）；污泥热值测试值的加权平均值为1.36×104 kJ/kg，高于中国大部分地区的污泥热值。并为该市的污泥处理处置技术路线提出建议。

关键词：市政污泥；调研；含水率；热值；技术路线建议

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.087

截至2015年9月底，全国设市城市、县（以下简称城镇，不含其它建制镇）累计建成污水处理厂3830座，污水处理能力达1.62亿立方米/日，年产生含水量80%的污泥4000多万吨，污泥产量呈逐年上升趋势。污泥主要来源有初沉污泥，剩余活性污泥，腐殖污泥，消化污泥和化学污泥，浓缩了废水中所含的有机物、重金属、致病微生物等有害物质，若未能得到良好的处置，必然对环境造成更严重的污染[1]。就全国而言，仅有不到20%的污泥经过无害化处置，针对各地区污泥产量及特性的不同情况，污泥中成分及特性的分析迫在眉睫，这将影响污泥处理处置技术的选择。

本文在调研某市市政污水厂的基础上，对其市政污泥进行取样检测，并提出该市市政污泥的处理处置建议。

1 调研取样及分析方法

1.1 污泥调研取样方法

本文调研对象为某市的大、中型（≥5万m?/天）市政污水厂，共6家（按1#，2#……6#编号），并对其产生的污泥进行取样分析。调研要求包括收集该6家市政污水厂污水量、污泥产量、脱水方式、脱水后污泥含水率等情况，并对出厂的市政污泥取样2kg进行成分检测，分析该市市政污泥的特性。

1.2 成分检测方法

市政污泥各项目的检测方法见表1。

2 结果及分析

2.1 污水厂调研情况

由表2可知，调研的6家污水厂中，1#，4#，5#污水厂污水来源是生活污水与工业废水的混合物，由于污泥的组成与污水来源、处理工艺、城市居民的生活水平等有关[2]，则出泥中也会含有一定比例的工业污泥。污泥脱水方式采用了带式脱水与离心脱水方式，根据普通机械脱水的效果，脱水处理后的污泥含水率在80%左右，带有大量结合水，且污泥结构疏松，有巨大表面积与高度亲水性[3]，还需进一步对污泥进行稳定化与无害化处理。

2.2 污泥浸出重金属含量结果及分析

将污水厂污泥样品按照《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（HJ557-2010）对污泥进行浸出重金属检测，结果见表3.

由表3可知，选取的6家污水处理厂出厂污泥浸出重金属含量相差不大，其中浸出量较大的元素是锌、镍、铜，但均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007与《城镇污水处理 污泥处置 单独焚烧用泥质》（GB/T 24602-2009）。

2.3 污泥中的元素与热值分析

对6家市政污水厂的污泥进行取样，对污泥中的元素及热值进行检测分析，结果见表4。

注：按照Dulong公式进行计算：

高位发热量：34000×C/100+14300×（H-O/8）+10500×S/100

低位发热量：高位热值-2500×（9H/100+W/100）

由表4可知，碳、氢元素的含量越高，污泥的热值也越高，这与马蜀等人得出的结论相似，污泥中的碳、氢、氧、氮、硫决定了污泥的燃烧特性与热值[4]。污泥含水率的加权平均值为85.2%，而污泥中的水分是污水处理厂污泥热值的重要影响因素，当污泥含水率达到79.9 %时，其热值将全部用于污泥水分的蒸发，能量损失达到100%[5]。若污泥最终处置采用焚烧方式，应进一步降低污泥含水率。

由图1可知，计算的污泥低位干基热值与测试值结果相近。其中，1#、4#和5#污泥热值低于加权平均值，这是由于这些市政污水厂中混入了不同比例的机加工及光电子生产废水，对污水厂污泥的热值产生了负影响。污泥热值测试值的加权平均值为1.36×104 kJ/kg，而中国大部分城市的污泥干基热值均值为11850 kJ/kg，该市的污泥低温干基热值较高于中国大部分城市的污泥，而且高于右江矿区的褐煤热值实测值1.21×104 kJ/kg[6]。但是，日本、美国、德国等发达国家的污泥干基热值均值在15257～19019 kJ/kg[7]，该市污泥的干基热值相比欧美等发达国家低了10.9%～28.5%。

3 污泥处理处置工艺路线建议

根据孔祥娟等人对污泥处理处置技术的研究[8]，关于生活污水及工业废水的混合污泥建议采用的处理处置方案有：热干化+焚烧，工业窑炉协同焚烧，石灰稳定+填埋，深度脱水+填埋。其中，填埋处置方式由于场地的使用条件，及对周围土壤和地下水环境的影响，污泥填埋处置在中国的应用将受到限制[9]。

根据表4中污泥低位干基热值的测试值，将污泥含水率降至55%时，污泥热值均值可达到6120 kJ/kg，满足《城镇污水处理 污泥处置 单独焚烧用泥质》（GB/T 24602-2009）中污泥自持燃烧低位热值5000 kJ/kg以上的要求，可采用降低污泥含水率后焚烧的工艺路线，污泥焚烧工艺能实现彻底的减量化，使污泥减量化达90%，建议采用热干化+焚烧或协同焚烧的处置方式。

4 结论

（1）该市6家污水厂以生活污水的处理为主，出厂污泥浸出重金属含量均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007與《城镇污水处理 污泥处置 单独焚烧用泥质》（GB/T 24602-2009）；（2）污泥中的水分是污水处理厂污泥热值的重要影响因素，该省市污泥含水率的加权平均值为85.2%，应进一步降低污泥含水率；（3）污泥热值测试值的加权平均值为1.36×104 kJ/kg，高于中国大部分地区的污泥热值，建议将污泥干化后采用焚烧或协同焚烧的污泥处理处置技术路线；（4）建议增加对该市污泥重金属总量的检测，分析污泥中的重金属形态分布特征，评价污泥进行土地利用的可行性。

参考文献：

[1]王云江.市政工程概论[M].中国建筑工业出版社，2011.

[2]李艳霞，陈同斌，罗维等.中国城市污泥有机质及养分含量与土地利用[J].生态学报，2003，23（11）：2464-2474.

[3] 郭广慧.我国城市污泥中养分和重金属含量及农用潜力分析[D]. 西南大学，2007.

[4]马蜀，高旭，郭劲松.城市污水处理厂剩余污泥的元素含量分析[J].中国给水排水，2007，23（19）：60-63.

[5]陈萌，韩大伟，吉芳英等.城市污水处理厂污泥热值及影响因素分析[J].给水排水，2008，34（04）：37-40.

[6]崔凤海.中国主要褐煤矿区高位发热量的计算[J].洁净煤技术， 2003，9（04）：47-49.

[7]蔡璐，陈同斌，高定等.中国大中型城市的城市污泥热值分析[J]. 中国给水排水，2010，26（15）：106-108.

[8]孔祥娟，王洪臣，张辰等.城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南研究[J].建设科技，2016（07）.

[9]李滨丹，孙明宇.探析城市污泥填埋处置的发展趋势研究[J]. 环境科学与管理，2014，39（04）：89-91.