【微水會▪第3期】城鎮污水處理廠污泥處理處置探討
時間：2016-08-03 來源：微水會 作者：策劃：C.P.
導語
12月10日，微水圈組織了第三次在線微水會，針對城鎮污水處理廠污泥處理處置，展開了兩個小時的熱烈討論，中間有各方觀點激烈碰撞，也有案例分享與解答。水世界-中國城鎮水網將本期微水會的內容進行了精華摘取，供大家參考交流。
背景：環保部11月份正式對外發布《城鎮污水處理廠污染物排放標準》征求意見稿,此文件是對《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的第一次修訂。新增近50項控制項目,標準趨嚴，同時制定了污泥穩定化和無害化處理的標準。進一步加大對城鎮污水處理污染物排放的控制，對新增或改造污水處理廠具有很大的指導意義，同時也給污泥無害化處置帶來機遇。
主題：城鎮污水處理廠污泥處理處置探討
話題：
1、 城鎮污水處理廠污染物排放現狀；
2、 城鎮污水處理廠污泥的產生與處理；
3、 城鎮污水處理廠現有污泥處置方式；
4、 城鎮污水處理廠污泥處置未來發展方向；
5、 案例分析。
本期內容
本次主題的起因是源于環保部的一份征求意見稿，其中提到了對固污染物排放的標準修改，我們看到了對于污泥處理處置的重視，結合當前污泥處理處置的現狀，我們開始本期微水會的討論。
隨著污水處理設施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污水廠的污泥產生量將有較大的增長，由此引起的二次污染問題已不容忽視。所以對污泥無害化處理處置讓討論更加具有現實意義。
基礎知識普及：
1、 污泥：
污泥是污水處理后的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。污泥的主要特性是含水率高（可高達99%以上），有機物含量高，容易腐化發臭，并且顆粒較細，比重較小，呈膠狀液態。它是介于液體和固體之間的濃稠物。
2、 污泥處理與污泥處置:
城市污水處理廠在污水處理單元操作過程中產生的污泥通過減容、減量、穩定以及無害化的過程稱為污泥處理。污泥處理工藝單元主要包括污泥濃縮、脫水、硝化(厭氧硝化和好氧硝化)、堆肥和干化等工藝過程。
污泥處置是指經處理后的污泥或污泥產品以自然或人工方式使其能夠達到長期穩定并對生態環境無不良影響的最終消納方式。污泥處置主要包括土地利用、污泥農用、填埋和焚燒以及綜合利用(建材利用)等。
污泥處理和處置的界限以污水處理廠廠界為準,廠內為污泥處理,廠外為污泥處置。
3、 污泥減容與污泥減量化、穩定化：
污泥減容是通過降低污泥的含水率來減少污泥的體積,而污泥中生物固體量幾乎沒有改變的過程。減容化主要包括濃縮、脫水和干化等工藝；
污泥減量是指采用適當的工藝過程和處理方法,使污泥中的有機物含量和污泥產量減少的過程；污泥穩定也會使得污泥減量，但主要是針對污泥中有機質而言,可以通過物理、化學或生化反應，使污泥中的有機物發生分解或降解為礦化程度較高的無機化合物的過程。
污泥穩定化，穩定方法包括堿(石灰)穩定、厭氧硝化、好氧硝化、堆肥、化學穩定和熱穩定等過程。
4、 污泥無害化：
通過化學氧化、高溫分解等殺滅污泥中病原菌和蠕蟲卵等的過程。
5、 目前城鎮污水處理廠的處理工藝：
主要采用的處理工藝有氧化溝、厭氧-缺氧-好氧工藝（Anaerobic-Anoxic-Oxic ，簡寫A2/O）、序批式活性污泥法（Sequencing batch reactoractivated sludge process，簡寫 SBR）、缺氧-好氧工藝（Anoxic-Oxic，簡寫A/O）、活性污泥法、生物膜法等，這6 種工藝約占污水處理廠數量的89.8%，污水處理量占90.6%。
6、 污泥產生：
污泥是污水處理的必然產物，其產生量受到污水處理量、污水來源、處理工藝、處理水平、污泥脫水程度等因素影響。
7、 國際上處置城市污泥主要方式：
國際上處置城市污泥主要有焚燒、衛生填埋、投海和土地利用、也有煉制礦物油或做型煤配料的嘗試。
討論一：污泥排放現狀？
污水處理廠的建設往往只注意污水處理要達到排放標準。近幾年，由于有脫磷脫氮要求，演變出不少污水生物處理工藝，而對污泥處理和處置，設計中一般只提將脫水污泥外運和綜合利用，未計算其投資和經常費用，這勢必會造成二次污染。
在2013年第八屆水處理行業熱點技術論壇上，住建部科技發展促進中心城鎮水務技術辦公室主任孔祥娟披露的一組數據頗為觸目驚心：根據住建部全國污水處理信息系統的統計，我國年產生含水80%的污泥約2500萬噸，其中51.9%的處置方式是填埋。
“這51.9%能否達到國家規定的衛生填埋標準，還要打上一個大大的問號。事實上，大部分污泥被隨意外運，簡單填埋和堆放，沒有得到有效的處置。”
所了解到的信息與大家提到最多的是一致的，目前污水處理廠，污泥偷排，隨地掩埋，非常嚴重的，造成二次污染。
現在環保部的征求意見稿加大了對固污染物排放的監管，明確了對污泥的無害化處理及穩定化排放。將會加大對污泥處理處置的監管力度，也給污泥的處理處置技術發展帶來機遇。
討論二：污泥處理處置技術？
目前對污泥的處理主要是進行減量化、穩定化、無害化處理，其中常用的污泥處理的單元技術：
1、常規濃縮與脫水：
污泥濃縮的方法主要分為重力濃縮、機械濃縮和氣浮濃縮。目前經常采用重力濃縮和機械濃縮。
機械脫水主要有帶式壓濾脫水、離心脫水及板框壓濾脫水等方式。
2、厭氧消化技術
厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進行厭氧生化反應，分解污泥中有機物質，實現污泥穩定化非常有效的一種污泥處理工藝。
3、好氧發酵技術
好氧發酵通常是指高溫好氧發酵，是通過好氧微生物的生物代謝作用，使污泥中有機物轉化成穩定的腐殖質的過程。代謝過程中產生熱量，可使堆料層溫度升高至55 ℃以上，可有效殺滅病原菌、寄生蟲卵和雜草種籽，并使水分蒸發，實現污泥穩定化、無害化、減量化。
4、污泥熱干化技術
為滿足污泥后續處置要求，需要進一步降低常規機械脫水污泥的含水率。污泥的熱干化是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中水分的工藝過程。
5、石灰穩定技術
通過向脫水污泥中投加一定比例的生石灰并均勻摻混，生石灰與脫水污泥中的水分發生反應，生成氫氧化鈣和碳酸鈣并釋放熱量。
6、其他技術
污泥熱解處理技術
污泥水熱處理技術
污泥處置包括土地利用、焚燒及建材利用、填埋等方式。
精彩觀點：
其中提出對主要集中在對城鎮污水處理廠和工業廢水處理廠排出的剩余污泥和化學污泥進行焚燒處理是一個環境風險非常高的做法。對于重金屬，無法做到完全無害化，并且產生的廢氣不經過專門的處理，進行排放將引起二次污染。
也有群友提出要從源頭開始控制，減量化+無害化+資源化，這個大原則是對的，但問題是，現實很混亂，政出多門，一類污染物在源頭控制不住，攜帶有毒有害污染物的工業廢水違規排放屢禁不止，導致后面的無害化成本很高，資源化土地利用的路徑被堵死。
對源頭進行控制，這將是國家環境治理工作的重中之重，也是目前工作中最薄弱的環節，其實這不僅僅是污水處理的問題，也是污泥處理的問題，因為這類有毒有害物質在目前流行的污水處理工藝中，從水污染物轉化為固體污染物（污泥），導致污泥處理處置的技術路線不能回歸到理性軌道，只能通過焚燒處理，又將固體污染物轉化為氣體污染物。
我國的污泥情況與發達國家還不一樣，發達國家經幾十年的發展，污泥處理處置技術路線已相對成熟，相關的法律法規及標準規范已比較完善。污泥的有害成份越來越少，在歐美等國家，污泥的土地利用已經達到一半以上。
案例分享
案例一、長春市污水廠污泥處理處置工程
主管單位:長春市水務集團城市排水有限責任公司
建設地點：吉林-長春
規模：400噸/日
建成時間：2010-09 工程投資：7800萬元
臭氣濃度：低于國家惡臭污染排放標準（GB14554-93）
發酵溫度：55-65 ℃
污泥穩定化率：100
處理處置前含水率：80-82 %
處理處置后含水率：40 %
污泥處理處置：好氧發酵（堆肥）
運行成本：80-110 元/噸
本項目的主要創新：
1、溫度-氧氣-臭氣自動監測和反饋智能化控制系統(CTB工藝和CompSoft V3.0)；
2、采用冬季堆肥輔助系統，解決了長春市冬季氣溫低，堆體升溫慢的問題；
3、智能控制條件下工藝參數監控，消除了污泥含水率波動和溫度波動的不利影響；
4、通過好氧發酵過程中的通風策略優化，達到快速脫水、生物干化的目的；
5、對惡臭氣體的產生、能耗、工藝穩定性等關鍵技術參素有明顯改善。
本項目發酵處理過程采用溫度-氧氣-臭氣耦合智能化控制，可以根據不同條件下的工藝參數變化自動調控和優化無害化處理過程。進料污泥含水率80-82%，腐熟物料(發酵產品)含水率40~45%左右；添加15%秸稈。發酵產品的發芽率大約90%，糞大腸桿菌值大于0.01，蠕蟲卵死亡率大于95%；發酵車間NH3、H2S等臭氣低于國家惡臭污染排放標準（GB-14554-93）。解決了長春市的污泥問題，通過生物好氧發酵干化后，作為垃圾填埋場的覆蓋土或生產肥料的原料(營養土)。
污水脫泥-自動控制、快速發酵-有機肥（造粒、干燥）-果樹、蔬菜、糧作、園林等化肥經過嚴格無害化處理后的污泥堆肥可以作為基質及土壤改良劑，直接用于退化土地改良、育苗基質、苗圃、觀賞植物、草皮、草地、公園、高速公路綠化帶和高爾夫球場及尾礦堆、采石場、露天煤坑的復墾等；也可生產復合肥，用于農田、蔬菜、果樹、草坪肥、花卉等。
討論總結：
此項目由中科博聯提供的工藝技術包；
高溫發酵 一般病原菌少很多，在國內成熟案例比較多，也有比較好的應用；
不能直接當肥料，發酵之前也需要大量有機質廢料，做填充，需要做添加和調配；
不能連續使用，由于PAM的原因會導致一定的土壤硬化，比較符合做緩釋肥；
好氧發酵，做有機肥基本是市政工程；
雖然效果距離商品肥料有差距，擔這畢竟是個出路，且應用范圍廣，我是支持的，現在唯一擔心的就是極少對重金屬長效影響和對環境是否有環境激素效應，尚未確定，率先用在綠化施肥，是可行的。
案例二、大連東泰夏家河污泥處理廠
感謝由@利浦厭氧消化 劉總為我們提供的案例。做了夏家河污泥處理廠的技術核心工藝包。
項目建設運行方式：BOT
投資方： 大連東泰產業廢棄物處理有限公司 大連力達環境工程有限公司
技術支持：德國利浦，大連利浦，大連力達
規模：設計：600噸/天 含水率80%
投資：1.5億元（不含土地費用）
占地：2.47公頃
工藝流程圖：
截止2015年7月，生產運行2207天。累計生產數據：
市政污泥 80.41萬噸
城肥 10.70萬噸
其它有機廢物 1434.5噸
生物氣 2648.06萬立方米
凈化生物氣 1343.08萬立方米
消化污泥（含水率68%） 47.1萬噸
聯單式管理：
參照危險廢物管理方式 ；污泥產生單位、運輸單位、處置單位、城建局、環保局各持一份。 污泥日產日運，通過聯單式管理，保證污水廠污泥產生后立即清運，立即處理，杜絕了污泥長時間存儲和偷排等違規現象，保證污泥全部得到妥善處理。
產物去處：
生物氣：
生物氣主要成分CH4(約60%)、 CO2(約40%),是一種清潔燃料，熱值約5000大卡。 1立方沼氣=0.7千克標準煤。 生物氣提純后制成凈化生物氣，甲烷含量92%以上，熱值約8000大卡，作為城市燃氣補充氣源。 目前產氣可滿足近兩萬戶居民用氣需求。
消化污泥：
消化污泥為消化液脫水后的產物，富含氮磷鉀等營養成份，經拋翻后可制成腐殖土，廣泛應用于土壤改良、園林綠化及有機肥的基料；農業部檢測中心檢測，重金屬含量符合《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（CJ248-2007）、 《城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質》（CT/T309-2009）B級污泥標準 。消化污泥中富含硅、鋁、鐵，可替代粘土作為水泥生產原料。
討論總結：
市政污泥（生活污泥）為例，目前幾個主流的工藝1.厭氧消化 2.好氧堆肥3、深度脫水4、其他資源化處置，水泥窯之類；
目前，比較前段污泥（物流協同處置）工藝路線有兩種：1、熱水解+高壓板框+液體厭氧+濃縮；2、熱水解+厭氧+深度脫水；
06年，大連污泥是135元/噸，加上金州新區的污泥，均價在150元/噸；收運費用不在BOT價格里；
大連項目成功原因之一是他的天然氣，夏家河項目處理范圍只在進場和出廠，需要結合當地的實際情況；
最終產品沼氣發電or提純燃氣并網、沼液沼渣做肥料or燒磚、做水泥等，不是每個地方都有這資源，因地制宜。
當有機質含量低于50%，甚至更低的時候，很多污泥比重和磨損性能會明顯加大。
精彩答疑：
1、 沼渣排了，沼液去哪了？
大連項目比較早，工藝是預處理+中溫厭氧+離心脫水，消化液經過離心脫水分離為沼渣和沼液，其中，沼渣的含水率在70%，經過摸索，目前大連的沼渣主要送到周邊2個水泥廠，替代原料中的黏土，進入水泥窯爐。目前，我們的沼液大部分回流到前段，作為預處理的調配用水，少量進入我們的污水廠，沼液不多。
2、 能否談談為什么國內城市污泥厭氧消化處理率如此低？按理說，厭氧消化已經是非常成熟的技術。最近順便考察過美國幾個污水廠，污泥消化做得非常好。經過消化的泥直接壓濾后土地利用。
我們市政污泥厭氧消化進行的很早，早期大多是卵形池，得利滿、帕薩旺做的比較多；之后大多廢棄停運了，原因有很多；其實，厭氧池就是一個載體，可以有柱形、卵形，可以有鋼罐、混凝土罐；集中處置是否合理，這又是個大問題；目前，國內最大的地上柱形池（基本都是鋼罐）最大規模是800t/d。污泥處理因地制宜，厭氧不是萬金油。
3、沼渣含水率？
沼渣的含水率在70%。
4、沼液是做厭氧氨氧化？
沼液，我們之前上了一套厭氧氨氧化，但是效果不好，菌種養活了但是死的也快。
5、污泥處置費用大概多少？
06年，大連污泥是135元/噸，加上金州新區的污泥，均價在150元/噸。
主持人總結：
隨著我國城市生活污水排放量的增加和污水處理率的提高，污泥的產生量也將逐年增加。污泥的組成復雜，既含有各種潛在有利用價值的物質，有害有各種有毒有害物質，如果處置不當，必將對生態環境、人類和其他生物健康產生風險。對污泥進行安全處置，首先要對污泥的組分及各組分的環境風險進行詳細研究，然后尋求合適的處理處置工藝。降低污泥處理處置過程中的環境風險除了依靠科學技術的提高外，很大程度上取決于國家環境法律法規的完善和人們保護環境自覺程度，這一方面需要環境科學和市政工程等相關學科及其專家們的通力合作，同時也需要政府、管理部門和企業及其與科技界的共同努力，以推動和促進污泥及其源化利用的研究與管理工作。 同時針對本期討論比較多的兩個案例，好氧堆肥和厭氧消化處理處置項目，我們進行了分享和探討，也為我們實踐應用提供了借鑒。
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