简析城市污水处理中的污泥无害化处理工艺

简析城市污水处理中的污泥无害化处理工艺

钱俊峰

钱俊峰

浙江汉蓝环境科技有限公司浙江杭州310053

摘要：针对目前城市现有污水处理厂的污泥处理、处置在建设和运行管理的过程中所暴露出来的问题，从建设规模和工艺确定等角度进行对比分析，并对应注意的环节提出了看法。

关键词：城市污泥处理、运行管理、工艺选择

一、城市污水处理中污泥无害化处理工艺对比

1、污泥填埋

污泥填埋是将污泥直接倾倒于低地或谷地后加以封固。优势是工艺简单，设备投资少。缺点是污泥含水率较高，填埋操作和运行困难，占地面积大，渗滤液难处理，易对环境造成二次污染，已基本淘汰。

2、海洋投弃

污泥中含有大量的有机物、重金属等有害物质，海洋投弃在某种程度上是一种污染由陆地转移到海洋的消极的方法，随着人们对海洋环境的逐渐重视，对污泥投海弊端的逐渐认识，污泥投海的处置方式正越来越被大多数国家所禁止。

3、厌氧消化稳定

我国目前采用厌氧消化工艺以中温为主，有近60座，主要利用国外贷款兴建。优点是能回收生物质能，减少污泥量，改善污泥的脱水性能，污泥可以稳定进而能土地利用；缺点是设备需进口，投资高，产气量低，运行复杂，操作管理要求高。

4、污泥焚烧

污泥焚烧需建设专门处置污泥的焚烧炉（循环流化床锅炉）和配套的污泥全干化设施，热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤或其它燃料补充。焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解。污泥焚烧是否需要外加燃料，取决于污泥本身的热值（有机物含量）和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理，以便使污泥能够燃烧，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本；并需要对尾气进行处理，以便达到规定的排放标准；应考虑对废热进行回收利用等，目前国内采用此种工艺的多为协同焚烧。

污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的，减量化效果最为明显。该法的缺点是工艺复杂，投资运行成本高；设备数量多，操作管理复杂；尾气易产生“二噁英”气体。

处理一吨污泥需240—400元。

5、生物干化（又称好氧堆肥）

好氧堆肥起源于早期农业堆肥技术。好氧堆肥技术是利用生物能，将污泥彻底熟化降解的高效生化反应过程。既可以充分利用资源，同时又节约了最终处置费用。

技术特点有：节约能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好氧菌充分反应，放出热量，使好氧堆肥物料自然产生高温，无论室外温度如何，均能保持60℃以上的高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体，产生较小的臭味，由于持续高温，杀死病原体和杂草种子，彻底使污泥无害化。可采用源头控制和特殊添加物使污泥中重金属在碱性介质作用下稳定化、无害化。

6、生物干化焚烧机械一体化工艺

目前针对污泥处理处置工艺，浙江最新发明了一套先进的处理工艺设备，就是将好氧堆肥、热干化、焚烧等集中工艺结合在一起进行处理，一部分污泥进行好氧堆肥或热干化，干化后的污泥与另外一部分污泥放入焚烧炉进行焚烧，这样就最大化的对污泥做到了无害化、稳定化、减量化的处理。

7、热干化

常见的工艺有自然干化和加热人工干化。

自然干化主要利用太阳能，蒸发水分，因而成本低、干化效果好，但占地面积大，干化运行时间长。

加热干化，主要是采用热量对污泥进行干燥处理。热量来源：化石类燃料、工业余热；热量形式：烟气、蒸汽。

（1）太阳能中水水源热泵生物干化（国产技术）

干化意味将污泥中的液体水份转化成蒸汽进入空气。为了克服或消除各种水份结合力，必须输入能量形成蒸发驱动力。这里的蒸发驱动力是指污泥中水蒸发压力和空气水蒸发压力之间的差值。空气是各种气体的混合物，其中含有水蒸气，一般称为空气湿度。如果污泥很热(内部较大的水蒸发压力)和空气干燥(外部较小的水蒸发压力)，则可以获得最大的水蒸发效果。太阳能与中水地源热泵干化装置的主要目的是通过太阳辐射能量和空气非饱和程度及中水地源热泵热水循环泵通过地暖散热器循环散热，将污泥水蒸发出来。主要是通过以下技术手段来实现这一目的:(1)尽可能多地让太阳辐射能直接到达污泥表面，通过污泥吸附转化成热能。(2)尽可能大量通风，使大量非饱和空气在污泥表面上流动，带走污泥中的水份。

利用太阳能与中水地源热泵相结合的热源，对污泥进行低温干化。太阳辐射能量会在黑色污泥表面大量被吸附，中水地源热泵热水循环泵通过地暖散热器循环散热。从而导致污泥内部的温度上升，污泥和环境空气之间的水蒸发能力差也会相应变大。在空气中的水份必须尽可能快地从干化车间排出，这样才能保证在空气内的反向水蒸发能力不会上升太高，水分随着空气或水雾形式排出室外。

该系统主要由输送部分、摊铺收料部分、地源热泵部分、太阳能温室部分、控制部分、干料收集部分组成。

太阳能中水水源热泵生物干化工艺在投资、运营成本、空气污染、产品出路、能耗等诸多方面较其他工艺有明显优势。在技术上成功利用太阳能、中水热能、低碳清洁能源，在污泥处理中技术优势明显。

（2）太阳能污泥干化（进口技术）

利用太阳能蒸发水分在温室内自然干化主要设备为太阳能温室、电子鼹鼠、通风系统、自控系统等。优点是运行费用低，缺点是占地面积大，投资高，干化运行周期长。

8、污泥无害化处理—不用絮凝剂新技术

市政污水处理过程产生的有机污泥，由于在脱水过程中添加了大量的水溶性高分子聚合物（俗称有机絮凝剂），使脱水后的剩余活性污泥形成高分子链的络合物，对后续污泥的综合利用受到很大的制约。可见，在市政污泥脱水过程中，如何不用或少用水溶性高分子聚合物，是今后相当长一段时间我们必须面对的一个难题，不用或少用絮凝剂问题的解决具有很高的技术意义。最新无需絮凝剂的浓缩机械离心式脱泥技术成套设备研制成功，对污泥脱水具有划时代意义。

二、综合利用。

根据污泥成品品质指标，可以通过以下几种渠道进行资源化利用。

1.园林绿化：基本指标应满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（GB/T23486-2009）。

2.制建材：基本指标应满足《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（CJ/T289-2008）。

3.制肥源料：基本指标应满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）。成品质量应满足《有机—无机复混肥料》（GB18877—2002）。

4.辅助燃料：经过干化后的物料，仍保持着较多的有机质，虽然与生料相比较有机质含量和热值均有所降低，但由于含水率大幅降低，因此可以作为辅助燃料与高热值垃圾混合焚烧。该途径效益主要体现在节能减排方面，直接经济效益不突出，推广必须与垃圾焚烧或者电厂相结合。

5.填埋场覆盖土：以上用途均无法实现时，成品熟料可以作为垃圾填埋场覆盖土使用，因为成品熟料的含水率满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T23485-2009）

三、结论

综上所述，在现代城市污水污泥处理中，应因地制宜在可研报告的基础上拟选择性能稳定、技术先进、占地少、处理费用低的太阳能中水水源热泵生物干化工艺。此工艺在投资、运营成本、空气污染、产品出路、能耗等诸多方面较其他工艺有明显优势。在技术上成功利用太阳能、中水热能、低碳清洁能源，在污泥处理中技术优势明显。同时也为污泥的后续资源化发展奠定了坚实的基础——可制砖、可做营养土、可做制复混肥的原料和可作辅助燃料等。