上海自来水厂泥渣处置方式的研究探索

(上海市供水管理事务中心，上海 200081)

1 泥渣来源

排泥水经浓缩、离心或板框脱水处理后，形成泥渣。泥渣成分主要是原水中的藻类、泥沙、腐殖质、细菌和胶体颗粒等有机或无机的杂质，以及净水处理时加入的混凝剂、凝剂等物质。

1.1 排泥水产生

自来水厂排泥水主要来源于水处理过程中的废水，如沉淀池排泥水、沙滤池反冲洗废水、炭滤池反冲洗废水及初滤水,其水量一般约占水厂总制水量的3%～8%左右。

沉淀池的排泥水主要由金属氢氧化合物、泥沙等组成，原水水质的季节变化可能对污泥的量和浓缩、脱水性能产生很大的影响：高浊度原水产生的污泥具有较好的浓缩和脱水性能；低浊度原水产生的污泥浓缩和脱水较困难。一般铁盐混凝形成的污泥较铝盐更易浓缩，投加聚合物或石灰可提高浓缩性能。

滤池(沙滤池和生物活性炭滤池)反冲洗排泥水主要含有悬浮胶体、黏土、有机物及化学药剂残余物等，形成的污泥特性基本上与沉淀池相同。其特点是含泥浓度低，一般含固率仅为0.02%～0.05%。

1.2 泥渣形成

泥渣沉淀池排泥水经调节池后，进入重力浓缩池浓缩，浓缩后约2%～4%含固率的半固态物质进入平衡池暂存后进行机械脱水。滤池反冲洗水由于含固率低，一般会先经过预浓缩处理后再进行浓缩形成半固态物质，然后进行机械脱水处理。机械脱水方式主要是离心脱水和板框脱水。离心脱水机泥渣含固率约25%～30%，板框脱水泥渣含固率约45%～50%[1-3]。上海主要自来水厂泥渣统计详见表1。

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2 泥渣成分分析

泥渣主要成分主要为二氧化硅、氧化铝和氧化铁等无机物质，约占到80%。春夏之交，藻类大量生长时，泥渣中的有机质含量偏高。泥渣的热值以惠南水厂为例：高位热值3.717MJ/kg， 低位热值3.099MJ/kg，仅有传统市政污水厂泥渣热值的20%左右，难以焚烧减量。 主要控制指标符合《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB 24188—2009)和《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284—2018)标准要求，同时符合《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)。自来水厂泥渣具有较好的环境可接受性。

水源地不同，产生的泥渣也会有所差异，选取不同水源地的6家自来水厂对泥渣性质进行系统性分析比较，见表2。

表2 选取的自来水厂对比

2.1 检测指标选取

经过分析筛选，选取43项检测指标并确定检测频率，自2021年6月起开始指标检测，历时9个月[5]，详见表3。

表3 泥渣泥质检测指标

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2.2 主要指标数据分析

2.2.1 有机物

根据《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T 221—2005)中重量法检测9个月，有机物含量变化见图1。

图1 有机物含量变化

2021年6月、7月的样品检测中，6家水厂泥渣的有机物含量均较高；9个月检测指标中，6家水厂均呈现有机物含量随季节变化有明显变化，且使用青草沙水源地原水的水厂有机物含量比其他水厂高；有机质含量的最高值和最低值的差值较大。

2.2.2 重金属

共对12种金属类指标进行检测，重金属指标变化见图2。从中铝、铁、镁含量较高；9次检测结果中，部分指标偏差较大；按照相关监测方法的检测限值，多项指标超限。

2.2.3 砷

青樱低着头：“侧福晋与格格受封妃嫔，皆由主子娘娘统领六宫裁决封赏。妾身此时的确还是侧福晋，主子娘娘并未委屈妾身。”

根据《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T 221—2005)中常压消解后电感耦合等离子体发射光谱法对砷及其化合物进行测定，检测9个月，检测结果部分高于限值，且青草沙水源地水厂的检测值较高，砷含量变化见图3。需持续关注该检测指标，并研究分析相关原因。

2.2.4 放射性

按照《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566—2010)，水库水源地的水厂泥渣检测9个月，其放射性指标较高,见图4。

图2 重金属指标变化

图3 砷含量变化

图4 放射性指标变化

2.2.5 种子发芽指数

根据《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)检测3个月，种子发芽指数变化见图5。

2.2.6 氟化物

根据《土壤质量 氟化物的测定 离子选择电极法》(GB/T 22104—2008)检测3个月，检测数据部分有异常，氟化物含量变化见图6。

图6 氟化物含量变化

3 泥渣处置现状分析

3.1 缺乏针对性处置标准依据

3.2 资源化效益得不到充分发挥

泥渣含有的有机质以及植物所需的营养成分，具有一定的园林绿化和农用价值。但在机械脱水时由于加入了高分子絮凝剂改变了物理性质和化学性质，若不经分析处理，贸然进入农田，将造成土壤物理和化学环境的变化，引起土壤“板结”酸化等一系列危害其生态功能的后果。目前，尚缺乏相关标准规范，制约了资源的有效利用和相关产业的发展。

泥渣中的无机质可以作为制砖、路基等建筑材料，但是目前缺少稳定的出路，资源化效益无法充分发挥。

4 泥渣处置探索研究

泥渣是城市废弃物的主要种类之一，应从国家、地方政府层面制定合理的政策导向，以产业化市场运作制定优惠税收政策，将大量的自来水厂泥渣经过科学处理后，实现减量化、稳定化、无害化和资源化，并作为废弃物资源加以利用。这种化害为利、变废为宝的资源综合利用，是保证资源循环利用的有效途径和实现可持续发展战略的重大举措，也是国民经济和社会发展的一项长远战略方针，助力实现上海建设资源节约型、环境友好型城市的目标。

4.1 制定和实施标准和规范

国家已制定与城市污水处理厂污泥有关标准50余项，内容涵盖泥质指标测定与评价、污泥清理设备与技术规范、污泥处理处置规范、污泥资源化利用途径等。但是在自来水厂的污渣处置及资源化利用方面缺乏相关标准规范，制约了资源的有效利用和相关产业的发展。为此要围绕自来水厂污泥处理与利用的全过程，应尽快制定和实施《城镇供水厂泥渣处理处置技术规范》，以有效规范泥渣处置和资源化利用的方式和途径。

4.2 确定资源化和处置途径

4.2.1 开展泥渣评价和评估

泥渣处置前应根据定期检测指标的结果和相关标准，确定处置方向，并实行分级管理；泥渣的某些指标含量存在季节性升高时，应加强监测频次，选择性控制指标，超过限值的泥渣处置前应开展环境影响评价，综合确定处置和资源化途径。

4.2.2 推进泥渣资源化利用

泥渣资源化利用包括土地利用、建材利用和园林绿化等。泥渣优先考虑建材资源化利用，优先采用泥渣协同建筑垃圾再生骨料制备免烧砖，也可用作城市道路底土、建筑物回填土和城市基础设施管道的垫土；当泥渣理化指标、养分指标、生物学指标、污染物控制指标及种子发芽率满足标准《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(GB/T 23486—2009)时，可用于园林绿化。当泥渣理化指标、养分指标、生物学指标及污染物控制指标满足标准《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》(GB/T 246000—2009)时，可用于土地改良。

4.2.3 焚烧和填埋处置泥渣

不具备资源化利用条件且有机物含量较高时，可采用焚烧处置方式，焚烧处置不宜采用独立焚烧的方式，宜在生活垃圾、电力、工业等行业的炉窑进行协同焚烧。当泥渣不具备资源化利用条件时，且有机物含量较低时，可采用填埋处置方式，泥渣填埋不宜采用单独填埋的方式，宜采用与生活垃圾混合填埋或作为填埋场覆盖土。

5 结 语

上海自来水厂排泥水经脱水处理后，每月产泥渣量因规模不同而不尽相同，从几十吨到上千吨不等。目前主要的处置方式为外运填埋，部分泥渣用作制砖、路基等建筑材料。但由于转运和处置均缺乏相关标准依据，随着城市化的发展填埋地点选择较难，且存在填埋方式不规范的问题，对周边环境造成影响。

水厂泥渣中的无机质可以作为制砖、路基等材料的建筑材料，但是目前缺少稳定的出路，资源化效益无法充分发挥[4]。同时水厂泥渣含有的有机质以及植物所需的营养成分，具有较高的园林绿化和农用价值，资源化潜力突出。

国家在自来水厂的泥渣处理处置及资源化利用方面缺乏相关标准规范，制约了资源的有效利用和相关产业的发展。对自来水厂泥渣在产出、存放、转运以及处理处置环节的安全性和资源利用性进行探索研究和综合评价后，应尽快编制和出台相应的标准和技术规范，指导泥渣的全流程管理，有效规范处置和资源化利用的方式和途径，以此来实现供水行业绿色发展与资源化利用有序规范地结合。