三種典型污泥處理工藝環(huán)境影響分析

現(xiàn)行污泥處理工藝主要包括好氧發(fā)酵技術(shù)、厭氧發(fā)酵技術(shù)、焚燒技術(shù)等。通過(guò)列舉北京、天津、河北典型污泥處理廠的案例,從采用工藝、可處理最佳污泥種類、處理規(guī)模、投資及產(chǎn)生的主要污染物等方面,比較了3種污泥處理技術(shù)的環(huán)境影響和投資費(fèi)用等指標(biāo)。

污泥性質(zhì)及來(lái)源

污泥是指在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的半固體或固態(tài)物質(zhì)，不包括柵渣、浮渣和沉砂。污泥性質(zhì)主要包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)等方面，污泥性質(zhì)是選擇污泥處理處置工藝的重要依據(jù)。污泥的物理性質(zhì)主要有含水率、比阻等指標(biāo);化學(xué)性質(zhì)包括揮發(fā)分、植物營(yíng)養(yǎng)成分、熱值、重金屬含量等;衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)主要包括細(xì)菌總數(shù)、糞大腸菌群數(shù)、寄生蟲(chóng)卵含量等。

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥是污水處理的產(chǎn)物，主要來(lái)源于初次沉淀池、二次沉淀池等工藝環(huán)節(jié)。每1.0×104m3污水經(jīng)處理后污泥產(chǎn)生量 (按含水率

80%計(jì)) 一般為5～10t，具體產(chǎn)生量取決于排水體制、進(jìn)水水質(zhì)、污水及污泥處理工藝等因素。

我國(guó)現(xiàn)階段污泥處理的主要方法中，污泥農(nóng)用約占44.83%，土地填埋約占 31.03%，焚燒處理占3.45%，其他處理約占6.90%，未經(jīng)處理約占13.79%。由于大部分污水污泥處理不到位，直接農(nóng)用會(huì)導(dǎo)致土壤或水體污染。另外隨著城市化進(jìn)程的不斷加快和環(huán)保要求的逐漸嚴(yán)格，適宜填埋污泥的場(chǎng)地越來(lái)越少。

三種典型污泥處理工藝

好氧發(fā)酵技術(shù)

好氧發(fā)酵通常是指高溫好氧發(fā)酵，是通過(guò)好氧微生物的生物代謝作用，使污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。代謝過(guò)程中產(chǎn)生能量，可使堆料層溫度升高至55℃以上，可有效殺滅病原菌、寄生蟲(chóng)卵和雜草種籽，并使水分蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化。基本反應(yīng)如下：

北京某污泥廠采用“快速好氧堆肥 + 深度脫水”的工藝路線，并對(duì)脫水后的污泥進(jìn)行烘干造粒，制成產(chǎn)品，出泥含水率為20%～45%，可用作農(nóng)用肥田和園林綠化等。隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的傾斜，好氧發(fā)酵技術(shù)將成為解決城市污泥處理的主流工藝。

厭氧消化技術(shù)

厭氧消化技術(shù)分為中溫厭氧消化和高溫厭氧消化。

1) 中溫厭氧消化：溫度維持在35±2℃，固體停留時(shí)間應(yīng)大于20d，有機(jī)物容積負(fù)荷一般為2.0～4.0kg/(m3·d)，有機(jī)物分解率可達(dá)到35%～45%，產(chǎn)氣率一般為0.75～1.10m3/kg。

2) 高溫厭氧消化：溫度控制在 (55±2) ℃，適合嗜熱產(chǎn)甲烷菌生產(chǎn)。有機(jī)物分解速度快，可以有效殺滅各種致病菌和寄生蟲(chóng)卵。一般情況下，

有機(jī)物分解率可達(dá)到35%～45%，停留時(shí)間可縮短至10～15d。缺點(diǎn)是能量消耗較大，運(yùn)行費(fèi)用較高，系統(tǒng)操作要求高。實(shí)際應(yīng)用案例：天津某污泥處理廠，其工藝流程如圖2所示。

天津某污泥處理廠采用“中溫厭氧消化 + 板框脫水 + 熱干化”的處理工藝，污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣生產(chǎn)熱水和蒸汽作為該項(xiàng)目污泥干化的熱源，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。

污泥焚燒技術(shù)

污泥焚燒是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，它以過(guò)量的空氣與被處理的污泥在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，使污泥中的全部有機(jī)質(zhì)、病原體在800～1200 ℃的高溫下發(fā)生氧化、熱解而被破壞。同時(shí)，污泥焚燒還能最大限度地減少污泥的體積，焚燒殘?jiān)鼉H為原有體積的10%左右。污泥焚燒的同時(shí)產(chǎn)生了大量的二次污染物，如灰渣中重金屬的富集、二惡英以及酸性氣體等。

實(shí)際應(yīng)用案例：河北某污泥處理廠，其工藝流程如圖3所示。

干化至含水率為38%的污泥與輔助燃煤混配后通過(guò)給料裝置送入流化床焚燒爐內(nèi)。污泥焚燒爐爐膛內(nèi)的整體溫度保持在1100 ℃以上，停留時(shí)間2S以上。焚燒后污泥和煤釋放出來(lái)的熱能被鍋爐吸收，轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，送到汽輪機(jī)內(nèi)推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電，部分蒸汽供給廠區(qū)冬季用熱。

三種典型污泥處理工藝環(huán)境影響比較

本研究涉及的污泥處理工藝有好氧發(fā)酵技術(shù)、厭氧消化技術(shù)、焚燒技術(shù)，其環(huán)境影響分析比較見(jiàn)表1。

通過(guò)分析可知：

①相比于厭氧消化技術(shù)和焚燒技術(shù)，好氧發(fā)酵技術(shù)噸泥投資最低，為30.0萬(wàn)元/t;

②好氧發(fā)酵技術(shù)和厭氧消化技術(shù)出泥含水率為20%～60%，其產(chǎn)品均可以進(jìn)行土地綜合利用;

③雖然污泥焚燒能最大限度地減少污泥的體積，但在焚燒過(guò)程中需要添加 10.5%煤，同時(shí)產(chǎn)生二惡英、重金屬及酸性氣體等二次污染物，而且需要

配套“低氮燃燒技術(shù)+SNCR脫硝+半干法脫硫酸+活性炭吸附+布袋除塵器”等煙氣凈化系統(tǒng)，環(huán)保投資大。

因此，綜合考慮環(huán)境影響和投資費(fèi)用，優(yōu)先推薦好氧發(fā)酵污泥處理技術(shù)。