在充分考察调研的基础上经过综合比选,韶关市选择采用“深度脱水 + 卫生填埋”工艺处理处置市政污泥,消除污泥处理的环境隐患。 After a comprehensive comparison based on the full investigation, Shaoguan has adopted the technology called “further-dewatering plus sanitary landfill” on municipal sludge treatment and disposal, which also eliminates the environmental risks brought by the sludge treatment.
贺飞
韶关市环境保护科学技术研究所,韶关
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收稿日期:2014年11月19日;修回日期:2014年11月28日;录用日期:2014年12月10日
在充分考察调研的基础上经过综合比选,韶关市选择采用“深度脱水 + 卫生填埋”工艺处理处置市政污泥,消除污泥处理的环境隐患。
关键词 :市政污泥,高效板框压滤,深度脱水
长期以来,韶关市的市政污泥经压滤脱水后含水率为80%,部分与垃圾混合填埋、部分露天堆置,不能满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)关于“污泥经处理后含水率小于60%时,才可以进入生活垃圾填埋场填埋处置”的要求,且环境隐患较大。韶关市市政污泥处理处置问题,亟待解决。为此,经过大量的案例考察调研,确定出一条适宜的污泥处理处置之路。
对韶关市市政污泥取样化验,化验结果见表1。
根据《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质》(GJ/T 249-2007)的要求,污泥必须满足“含水率≤60%,pH 为5~10,和污泥垃圾混合比例≤8%”的基本要求。显然,市政污泥须进一步脱水处理使含水率低于60%以下,方能满足垃圾填埋场的入场要求。
目前,国际上通行的污泥处理处置的方法 [
深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55%~65%,特殊条件下污泥含水率还可以更低。目前,我国城镇污水处理厂大都无初沉池,脱水后的污泥含水率为78%~85%。
污泥深度脱水,通常采用的是“药剂调理 + 机械压滤脱水”的方法,将污泥浓缩池的污泥,经浓缩机处理后降至96%左右的泥浆,直接加药搅拌调理(压滤脱水后含水率75%~85%的湿污泥。须加水加药稀释搅拌,进行调理)。经过一段时间的调理反应后,将泥浆液用污泥泵输入到板框压滤机进行压榨脱水。
序号 | 检验指标 | 单位 | 检验结果 | 标准要求 | 单项判定 |
---|---|---|---|---|---|
1 | pH | — | 7.89 | 6~9 | 达标 |
2 | 铬及其化合物(Cr) | mg/L | 0.08(L) | 0.1 | 达标 |
3 | 六价铬(Cr6+) | mg/L | 0.004(L) | 0.05 | 达标 |
4 | 氰化物(CN−) | mg/L | 0.004(L) | 0.5 | 达标 |
5 | 铜及其化合物(Cu) | mg/L | 0.08 | 0.5 | 达标 |
6 | 锌及其化合物(Zn) | mg/L | 0.80 | 1.0 | 达标 |
7 | 铍及其化合物(Be) | mg/L | 0.00013 | 0.002 | 达标 |
8 | 砷及其化合物(As) | mg/L | 0.0402 | 0.1 | 达标 |
表1. 韶关市市政污泥样品监测结果
脱水后,污泥含水率可降至60%以下,体积缩小到原来的1/10。
污泥焚烧是利用污泥中的热量和外加辅助燃料,通过燃烧实现污泥彻底无害化处置的过程。污泥焚烧包括单独焚烧,以及与工业窑炉的协同焚烧,此处专指单独焚烧。
污泥干化、焚烧系统是整个处理处置系统的核心,其中,常用到的流化床焚烧炉利用炉底布风板吹出的热风,将污泥悬浮起呈沸腾(流化)状进行燃烧,烟气中夹带的床料和飞灰用除尘器捕集,床料可返回流化床内。
好氧发酵通常是指高温好氧发酵,是通过好氧微生物的生物代谢作用,使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢过程中产生热量,可使堆料层温度升高至55℃以上,可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽,并使水分蒸发,实现污泥稳定化、无害化、减量化。具体操作方案如下:
脱水→高温好氧发酵→土地利用(用于土壤改良、园林绿化、限制性农用)或园林绿化等分散施用。
对上述三个方案进行经济、技术分析与比较,见表2,结果如下。
方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
---|---|---|---|
工艺 | 深度脱水 + 卫生填埋 | 干化焚烧 | 好氧堆肥 |
占地面积 | 1000 m2 | 1300 m2 | 10,000 m2 |
工艺流程 | 污泥→泥浆→加药调理 →压滤→泥饼→填埋 | 污泥→烘干→燃烧→灰渣 | 污泥→堆肥→翻转→筛分→成品 |
处理规模 | 单台50~150 t/d | 单台70 t/d | 50~100 t/d |
建设成本 | 1000万元 | 4000万元 | 1800万元 |
运行成本 | 150元/t污泥 (含运费及填埋费用) | 400元/t污泥 | 70~150元/t污泥 |
批量处理时间 | 2.5~3 h/次 | 周期10 min (不含干化时间) | 20~45 d/批 |
生产工人 | 2人/班,自动化 | 2人/班,自动化 | 视规模定,半自动化 |
后续产品形式 | 干泥, 进一步填埋/堆肥/制砖等 | 热能、灰渣、尾气和废水 | 堆肥产品 |
设备 | 板框压滤机 | 污泥焚烧炉 | 发酵池 + 混合机等 |
说明 | 需配备后续工程 | 直接干化焚烧,需外加燃料 | 需添加营养成分 |
优势 | 污泥深度脱水, 减量化显著 | 处置率高,最大限度利用热能 | 资源化利用污泥 |
劣势 | 只是中间环节, 需后续处理处置 | 运行成本高,另外,预先干化, 要对废气、灰渣作环保处理 | 占地多,周期长, 劳动强度大,有恶臭 |
表2. 污泥处理处置技术对比一览表
(1) 方案一占地面积小,投资和运行费用较小,技术成熟,运行简便,在国内已有足够丰富的工程案例和运行经验,深度脱水后的污泥减量化程度高,可直接进行卫生填埋,是现阶段进行污泥减排和总量考核最直接有效的技术方案。故方案一技术经济可行,予以推荐。
(2) 方案二直接占地面积不大,投资和运行费用适中,污泥焚烧速度快,处置率高,但污泥干化预处理的占地和周期长,影响总体投资和运行管理,同时,干化产生的恶臭气体和焚烧产生的尾气、飞灰和灰渣等具有一定的环境风险,需作环保处理。故方案二技术可行,经济上也可具有一定的可行性,可作为备选方案。但较方案一相比,方案二的预处理阶段(干化)占地和周期长,且其最大的劣势是运行成本太高,并不适合像韶关这种财力有限的山区城市,故方案二并不是最优的工艺方案。
(3) 方案三占地面积大,建设和运行费用明显偏高,同时,存在劳动强度大、恶臭污染、生产周期长和产品缺乏市场等风险,尽管实现了资源利用,技术上也可行,但从经济和运营角度来看,并不可取。故对方案三不予采纳。
综上所述,方案一技术经济可行,予以推荐。方案二技术可行,经济上也可具有一定的可行性,可作为备选方案,但方案二的预处理阶段(干化)占地和周期长,且运行成本太高,影响总体投资和运行管理,并不是最优的方案。而方案三缺乏经济可行性,且运营劳动操作大,故不可取。
因此,韶关市市政污泥适宜采用“方案一:污泥深度脱水 + 卫生填埋”作为本项目的污泥处理工艺。
污泥处理规模的确定:2011年,市区三家污水处理厂共产生污泥(按含水率80%计)6879 t/a,合18.85 t/d左右。随着经济增长和污水处理规模扩大,预计到2015年,全市污水处理能力从2010年的26万m3/d提高到52 m3/d,日产湿污泥(含水率80%计)可达到50 t/d。在保留设计余量并考虑到节省投资的前提下,建议污泥处理规模控制在60 t/d,并预留远期发展空间。
污泥处理场址的确定:长期以来,第二污水处理厂的污泥产量占市区三座污水厂污泥产量的90%以上,是污泥产生的主要单位。韶关市污泥处理处置完全可以在第二污水处理厂区依托建设。
处置垃圾场的确定:韶关市花拉寨生活垃圾卫生填埋场使用年限20.4年(2007~2031年),可填埋场垃圾567.5万t,日平均处理垃圾762 t/d,完全能消纳30 t/d含水率60%的干污泥,合适作为污泥处置的最终出向。
总的来说,韶关市采用“方案一:污泥深度脱水+卫生填埋”工艺,在第二污水处理厂建设污泥处理处置场,并运至生活垃圾卫生填埋场处置深度脱水污泥(含水率60%),是切实可行的。该项目实施后,将大幅提高韶关市污泥处理处置水平,明显改善韶关市的环境质量。
贺 飞, (2015) 韶关市市政污泥处理处置方案的比选确定Selection of Schemes about Municipal Sludge Treatment and Disposal in Shaoguan City. 可持续发展,01,9-12. doi: 10.12677/SD.2015.51002