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关键词： 污泥处理处置，污泥干化，转盘式干化机，循环经济模式。
中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A文章编号：
Abstract: our way out of the sludge has a very prominent, the relevant state departments are actively carry out of sludge treatment and disposal of research and related technologies develop policies work. In this paper, the sludge treatment and disposal of linfen city in project planning ideas, according to harmless and recycling and low carbon energy saving to the principle of combining, and according to local conditions, scientific selection of technical route and the construction project, meet the country's energy consumption and pollution reduction in overall requirements of strategies, realize the comprehensive utilization of sludge treatment and disposal, to finally realize the sludge "zero emission of recycle economy mode.
Keywords: sludge disposal, the sludge drying, turn disc dry HuaJi, recycle economy mode
1. 合理安全处理处置污泥的必要性
作为污水处理过程中的副产物，污水处理厂产生的污泥富含寄生虫卵、病原体、病毒、重金属等，具有较强的污染性质，如果随意弃置，这些污染物质会通过雨水冲刷、地表渗入、空气扩散等多种途径进入地表水、地下水、大气、食物链直至人体本身，严重威胁生态环境和人体健康。脱水后的污泥含水率仍较高，一般在75%以上，这部分水份难以焚烧，运输成本高，堆放占地面积大，直接填埋则会使填埋场提前报废。污泥散发出的恶臭和排放气体是污染严重的温室气体，可能影响相当大的一片周边坏境。
根据估算，我国目前城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为130万吨，而且年增长率大于10%，特别是在我国城市化水平较高的城市与地区，污泥出路问题已经十分突出。如果城市污水全部得到处理，每年将产生污泥量（干重）约为840万吨，占我国总固体废弃物的3.2%。在经济发达的国家，污泥处理处置是城市污染控制中极为重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的50%～70%。而我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的20～50%，可以看出，污泥处理处置处于滞后状态。现在许多污水处理厂对污泥的做法仅仅是通过简单的浓缩、脱水处理后就直接外运堆放或填埋，远未达到安全处理处置的要求。国家有关部门正积极开展污泥处理处置的研究和相关技术政策的制订工作，中华人民共和国住房和城乡建设部与中华人民共和国国家发展和改革委员会于2011年下发了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》（试行）。
可以看出，在“十二五”期间，我国的环保重点将放在污泥处理处置等方面，因此合理安全处理处置污泥符合我国环保设施建设规划的要求 。
2．本项目污泥处理处置方式的选择
污泥处理时为满足污泥最终处置方式的要求，对污泥进行以"减量化、稳定化、无害化"为目标的全过程。一般包括浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、石灰稳定、堆肥、干化和焚烧等。污泥处置是污泥处理后的消纳过程，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚烧。污泥处置制约着污泥的处理方式，因此在确定污泥处理目标前首先需确定本项目的污泥处置方式。
对于本项目而言，厌氧消化、好氧堆肥及焚烧工艺虽然可取得一定的减量化、稳定化及无害化效果，继而实现资源化目标，但厌氧消化后含水率高，体积大，臭味重，所以对于农田和绿地施肥利用率较少。好氧堆肥存在资源化途径较少且受地域影响较大，占地较大，堆肥后产品量较大处理困难等问题。污泥石灰稳定脱水方法是一种新的污泥处理方式，适合有长期大量回填土要求的地区，应用受到一定的限制。焚烧虽为最彻底的处理方式，但也存在其投资费用高，后继资源化途径少等因素。
而无论是填埋、焚烧、农业利用还是工业利用，污泥干化都是重要的一步。污泥干化是污泥处置最基本的步骤，通过干化加焚烧全系统的建设和运营，可以彻底解决污泥问题，无需为污泥颗粒另外寻找途径，同时可以回收一些能量，但是单独的污泥焚烧运行成本较高，所以可以考虑干化后的污泥通过临汾热电厂与煤混烧，既能实现污泥的减量化、资源化，又不需要建造单独的焚烧系统和配置单独的管理人员，是污泥处置的较好的一条途径。
污泥的热干化处理采用热能进行，可将污泥从含水率80%降低到60%甚至10%以下，减量50%～78%。主要优点是占地相对较小，减量效率高，处置出路较具灵活性。热干化是最有效的减量方式，从目前国际上污泥处理处置的趋势看，由于其能耗方面的支出低于直接焚烧，而效率远远高于堆肥和风干，所以，热干化目前已成为一种发展最快且最适合于城市污水处理厂污泥大规模减量要求，并可加以后继利用的处理形式。污泥不管是作为建材利用、土地利用还是焚烧，首先都需要进行干化处理。干化工艺可以作为任一处置策略的中间步骤，适合目前处置多样化导向的要求。污泥干化处理后可与煤混烧，热电厂一般要求的污泥含固率为50%-60%，另外还存在作为绿化用土、垃圾填埋场覆盖土添加料等多种可能。近年来，污泥低温、中温干化工艺的普遍应用，使得设备投入及处理成本大为降低，可利用的热源范围不断扩大，使得大量的低品质热源得以充分利用，符合节能减排政策要求，干化工艺的减量化、稳定化、无害化效果显著及后继资源化途径成多样化方式。
污泥干化具有以下特点：
1）显著兼容各种污泥，经过烘干处理后的污泥其含水率可减至5%～40%，体积可减少2~5倍，实现了污泥的减量。
2）在干燥的过程中，可以有效的杀灭各种有害菌，其产品无臭和无病原体，使处理后的污泥更宜被接受。
3）产品适用于多种途径的最终处置，可根据泥质情况，用于制作复合肥、建筑材料、土壤改良剂、工程回填土、替代能源等。
4）污泥的热干燥过程可快速实现污泥的减量化，过程中通常不外加其它辅助物料进入污泥，因此对污泥的性质，尤其是污泥的热值等方面影响极小。
临汾市现已建成污水处理厂两座，临汾郭村污水处理厂设计总规模为7万m3/d，临汾第二污水处理厂设计总规模为8万m3/d，均未考虑污泥处理处置措施，污泥经浓缩脱水后外运到垃圾处理场作填埋处理。根据两座污水处理厂最终设计规模和进出水水质预计每天将共产生约279吨（含水率80%）污泥。直接填埋一方面占用了垃圾处理场大量的填埋库容，另一方面也会造成垃圾处理场渗滤液排放及沼气收集系统的堵塞，不利于垃圾处理场沼气的资源化利用。如果进行污泥干化，干化后的污泥仍含有一定的热值，可作为临汾市热电厂的低热值燃料，增加发电量。这样干化污泥的含水率应低于35%可与煤混烧。因此污泥干化处理即要达到含水率的要求，又要保证在污泥处理过程中尽可能不使污泥的热值降低，也即尽可能不使干污泥中的有机物含量降低，无机物的含量增加。一方面污泥干化后（含水率35%）的低位热值约为1300kcal/kg，可与发电厂的煤混烧发电。另一方面干化后的污泥根据有关资料显示其横向剪切强度及臭气浓度均可满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T 23485-2009）中用作覆盖土添加料的泥质指标的要求。因此干化后污泥，可不再作为垃圾进行卫生填埋，而是可以作为垃圾处理场的覆盖土添加料进行填埋处理，即可作为污泥应急处置的备选方案。
3．本项目污泥干化方式的确定
本污泥干化项目处理规模为279t/d（按80%含水率计）。目前暂按普通污泥泥质考虑，进泥含水率为80%，进泥中有机物含量为55%。根据调研，目前可接纳污泥的主要为临汾热电厂，与煤混烧发电。干化后污泥含水率小于35%，另外还存在作为绿化用土、垃圾填埋场覆盖土添加料等多种可能。
干化后污泥含水率为35%，其低位热值为1,200-1,800Kcal/kg，与煤混烧可增加热电厂的发电量。污泥干化项目可利用临汾市热电厂的蒸汽作为热源，从而达到互惠互利，既解决了污泥的处置问题，又适当降低了工程运行的成本。因而本工程的建设既达到了节能减排及以废治废的目标，又实现了工程的循经济，双方的共赢的可持续发展。本工程恶臭污染物排放厂界标准按二类区执行《恶臭污染物排放标准》GBl4554-93的二级标准。厂内排放的废水、污水通过污水管线可送到污水处理厂进行处理。
污泥干化处理工程主要包括以下系统：污泥接受储存和干化系统，辅助系统有热源系统，臭气处理系统以及其它辅助系统等。污水处理厂的脱水污泥输送到污泥干化项目处，进行计量后，卸至接料仓内，经卸料螺旋和污泥泵送至污泥干化机。本项目污泥干化可采用的热源为临汾市热电厂提供的1MPa饱和蒸汽。
目前污泥干化根据热媒是否与污泥直接接触可分为二类：一类是用燃烧烟气直接进行干化，另一类是用蒸汽或热油等热介质进行间接干化。
(1) 直接干化：将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高，但是如果化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题，因高温烟道气的进入是持续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放，代表设备有转鼓、带式、流化床等干化方式，由于本工程采用蒸汽作为热源，因此该方式不适用于本工程。
(2) 间接干化：将高温烟道气的热量通过热交换器，传给某种介质，这些介质可能是导热油、蒸汽或者空气。介质在一个封闭的回路中循环，与化的物料没有接触。热量被部分利用后的烟道气正常排放。代表设备有转盘式、薄层、带式等等干化方式。
污泥干化根据运行温度的高低大致可分为两类：一类是采用带式低、中温干化，另一类是利用热炉进行高温干化。
第一类干化工艺主要适用于气温较高的地区，能耗为电能及热能，其特点是干化设备相对较少，干化度调节灵活，可间隙性连续运行，但占地相对较大、适合用于处理量较小的情况，不适用于本项目。
第二类干化工艺适用于各类物料的干化，不受地区和气候的影响，自动化程度较高，运行较稳定可靠，能量消耗主要为电能及热能，运行费用相对较高，适用于较大处理量的情况。目前污泥热炉干化工艺有带式干化工艺、转筒干化工艺（属直接干化方式）、污泥“珍珠工艺”、流化床干化工艺、卧式转盘干化工艺、涡轮薄层干化工艺及组合式两级干化工艺等。其中全干化的有：流化床干化、转盘干化、带式干化、组合式两级干化，半干化方式有：转盘干化、带式干化。
污泥处理处置途径较多，而不同处置途径对污泥干化度的要求也不尽相同，本项目干化后污泥主要途径为运至发电厂与煤混烧发电，含水率要求小于35%，属半干化。从上面分析可知，通常用于半干化的工艺有：转盘干化和带式干化两种形式。
带式干化机：
带式干化机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、湿度和尾气循环量操作参数，可进行独立控制，从而保证带式干化机工作的可靠性和操作条件的优化。带式干化机操作灵活，湿物进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行，劳动条件较好，避免了粉尘的外泄。但其缺点是占地面积相对较大，能耗相对较高，臭气处理量也较大。
带式干化机结构简图
转盘式干化机
转盘式干化机主体由一个圆筒形的外壳和一组中心贯穿的转盘组成。转盘组是中空的，热水蒸气从这里流过，把热量通过转盘间接传输给污泥。污泥在转盘与外壳之间流过，接受转盘传递的热，蒸发水分。污泥水分形成的水蒸气聚集在转盘上方的穹顶里，被少量的通风带出干燥机。转盘有两个作用：一是它给污泥提供足够大的换热面积；二是它缓慢转动，它上面的小瓣片推动污泥向指定的方向流动并起到很好的搅拌作用。转盘式干化机具有能耗较小，占地小，设备数量少的优点。其主要缺点是污泥与桨叶有接触，因此存在磨损现象，要求采用优质钢材或特殊耐磨钢材。
转盘式干化机结构简图
通过比较分析，本污泥干化项目采用转盘式干化机。因为转盘式干化机是一种传导式干燥机，传热媒质与物料不直接接触，而通过固定的传热面换热。比起对流传热方式，这种方法工艺气体量小得多，粉尘少甚至无粉尘，固体与气体不混合，辅助设备少，系统简洁，更节省热能和电能。转盘式干化机运行可靠，年工作时间在8000小时以上，维护量很小。由于采用传导式换热工艺，转盘式干化机安全性能非常优异，粉尘含量低，氧浓度低，热介质温度一般不超过200°C。值得一提的是，当转盘式干化机半干化（出泥含固率范围35%－45%）时，则不需考虑安全问题，因为半干化工艺本身不可能形成自燃或粉尘爆炸的条件。
转盘式干化机的特点如下：
1. 设置空气补给口使尾气排放更加顺畅，系统负荷变小。
2. 可靠性高，持续运行性好，可昼夜运转，适用于长时间大处理量的物料干燥。
3. 运行时氧含量、温度和粉尘量低，安全性好。
4. 卧式转盘干化机每个竖立转盘的左右两面传热，传热面积大，结构紧凑，外形尺寸小。
5. 辅助设备少，系统简单。
6. 可采用低温热源（≤180℃）加热，转盘上的污泥在停车时不会过热。
7. 所需辅助空气少，尾气处理设备小。
8. 卧式转盘干化机可应用于半干化工艺，也可应用于全干化工艺。
9. 可采用蒸汽，导热油等多种传热介质。
10. 机身上部的盖子可以完全打开，便于保养。
11. 维修少，持续运行性好，可昼夜运转，保证每年8000 小时运行。
12. 停电状态能够紧急启动，运行稳定。
13. 构造牢固，持久耐用。
4．本项目污泥干化工艺设计
4.1系统设计
转盘式污泥干化系统图
工艺流程如下：污水处理厂脱水污泥输送至本项目污泥接料仓中，再由污泥泵送至干化机进行干化处理。干化热源来自临汾热电厂的蒸汽。经过污泥干化机后的污泥由出料口出料，可输送至临汾热电厂与煤进行混烧。干化污泥所排放的尾气主要是水蒸汽，但也含有副产品气体和溶解在污泥水中的气体。尾气被送至喷淋塔，通过喷淋和冷凝液循环冷凝，释放出的废水约为193t/d，可排放到市政污水管道至污水处理系统进行处理。干化后的剩余气体将通过引风机抽离喷淋塔，与湿污泥接料仓间及干化车间内产生的恶臭气体等一起进行化学除臭及生物除臭。本项目的噪声来自各类机泵，如泥泵、风机等，噪音满足 (GB12348-2008)的要求。
4.2工艺及设备参数：
工艺参数：
进泥：污泥量279t/d，污泥含水率80%
出泥：污泥量86t/d，污泥含水率35%
干化机蒸发水量：193 t/d，8t/h
1)湿污泥料仓
污泥仓为方形或柱形碳钢结构，碳钢防腐。污泥仓由仓体、液压站、液压缸等部分组成，矩形大口径出料口位于底部。仓顶盖板设有进料口，即可自动进料又无污染。
有效容积：100m3；
数量：3台；
单体规格：Φ6700×3500mm。
额定功率： 22kw。
破拱功能：移动滑架可防止污泥起拱、板结等现象的发生。
附件：料位显示，控制柜，并有事故报警和系统紧急停功能。
2)污泥输送泵
湿污泥料仓的预压螺旋辅助喂料给螺杆泵。螺杆泵配备一个矩形进料斗和增大横截面的物料挤压区，同时带有直径和长度增大的带状进料推进螺旋。开放料斗的长度可以根据相应的工况条件作调整。螺杆泵采用变频调速、双轴变螺距齿形结构，可以根据设定给料压力自动调整输送量。
数量：6台；
功率：15kw；
流量：4.5t/hr；
3)转盘干化机
污泥干化系统设置3台转盘式干化机，单机干化能力为100t/d（含水率由80%至35％）。干化机变频调速控制，干化用蒸汽为热电厂1MPa的饱和蒸汽。
数量：3台；
装机功率：90kw；
传热面积：411m2；
全容量：26m3；
干化方式：间接传热；
4)冷凝器
尾气中含有大量水蒸汽，降温放热量较大，因此采用高效换热器对尾气进行冷凝。
5)除臭单元
5-1）生物除臭
生物除臭过滤装置，总面积为100m2，滤料高1.8m，停留时间3s，采用无机（20%）及有机混合滤料（80%）。
单速离心风机数量：2套
风量：8000 m3/h
风压：3360Pa
功率：17KW
5-2）化学除臭
采用化学吸收塔除臭系统，进气房里的臭气由风机送到除臭系统，臭气处理系统有2组尺寸相同的塔，每组处理系统由1个酸塔、1个碱塔组成。每组系统塔的酸塔和碱塔结构相同。在涤洗塔中，臭味分子从气体转变成液体并发生化学反应生成无机物。
新建NaOH储药罐1座，有效容积6m3。
新建H2O2储药罐1座，有效容积7m3。
新建H2SO4储药罐1座，有效容积6m3。
6)蒸汽锅炉
配套一套蒸汽锅炉作为备用。
4.3本项目直接建设费用及运行成本
本项目直接建设费用（即一类费用约为6773.80万元）,其中土建费用约为1414.00万元，设备购置费用约为4793.80万元，安装费用约为566.00万元。单位生产成本约为213元/吨，单位经营成本约为165元/吨。
5. 本项目运行稳定性及效益分析
1) 工艺配置和技术能力
工艺配置上，干化系统3套，无备用线，当一条线检修时，可以适当降低干化后污水的含固率，至少可满足污泥填埋的要求。
技术能力上，污泥干化技术成熟，可以在进料污泥含水率有变化的情况下，通过调节进入干化机物料的污泥泵转速，确保干化后污泥含水率在35%左右，满足干化后污泥与煤混烧的要求。
2) 运行稳定维护方案
在任何工况下，系统都能全自动运行，包括启动和停车，也包括紧急停车。一旦系统停车，能在很短的时间内重新启动并达到设计能力。运行维护采用集中控制方式，对污泥干化系统、臭气处理系统等，采用PROFIBUS总线系统进行集中监视和控制。
3） 环境效益
其可利用低品位热源的特点，可充分利用热电厂等其它可产生废热的工厂的废热源，减少污泥干化对高品质热源的需求，降低运行成本，从而符合国家节能减排及循环经济的要求。热电厂焚烧干化后污泥，每年相当于约5810吨标准煤（干化后污泥的热值按1,300kcal/kg计）的发电量，相当于每年可减少二氧化碳排量约15810吨，实现减排。
4） 经济效益
本项目污泥的资源化产生经济效益主要表现在：每年可为热电厂提供相当于约5810吨发电量的标准煤，按800元/吨煤计算，每年可产生经济效益约465万元。
6. 结论
城市污水处理厂产生污泥的处理处置与污泥资源化相结合，是解决污泥的最佳出路之一。首先实现污泥处理处置的“减量化、稳定化及无害化”目标，在积累污泥资源化产品及市场经验后，实现处置污泥的全面资源化，最终实现污泥“零排放”的循环经济模式。
参考文献：
1.《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》（住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会，二一一年三月）
2.《深圳市循环经济污泥干化项目》（中国给水排水2008年04期）
关键词：市政污泥 下水道掏挖污泥 干化焚烧
一、引言
近年来，随着国家经济和社会的发展，环境污染日益严重，人们已经认识到树立科学发展观的重要性，人与自然必须协调发展。作为水环境治理的重要组成部份——城市污水处理得到政府和社会各界的高度重视，新的污水厂不断建设，污水处理率大幅提高。目前，我市已建成了六大排水系统（纪庄子、咸阳路、北仓、双林、赵沽里、张贵庄等排水系统）担负着天津市中心市区污水排放的重任。而市政污泥作为城市排水系统的副产品，它容量大、不稳定、易腐败、有恶臭，如不加以妥善处理和处置，将造成堆放和排放区周围环境的二次污染，更有甚者，将其任意施与农业，导致农作物污染土地受到不可逆转的中毒危害，一直以来未得到足够重视，其最终处置问题已突现出来。在我市中心市区，污泥能否得到及时而适当的处理与处置，已成为影响污水处理厂正常运行、是否从根本上产生环境效益的重要因素。因此，全面了解污泥处理处置技术及市政污泥处理处置的现状与问题，力求提出适合的对策，是近期污泥处置工作的重点。
二、背景
天津市区污水厂污泥处理处置的现状及存在的问题
1. 现状
天津市现有六大排污系统，中心市区年排污泥量近40多万立方米，每一。排污系统拟各建处理厂一座，现已建成并投入生产的城市污水处理厂为2座，其他处理厂正在兴建之中。
总体来说，天津市污泥来源包括三个方面：
（1）污水厂的脱水污泥（包括纪庄子污水处理厂（330 m3/d）、东郊污水处理厂（300 m3/d）及新建的咸阳路污水厂（320 m3/d）和北仓污水厂（64 m3/d），这4座污水处理厂均采用二级生化处理、污泥中温消化工艺 ，污泥最终处置方法均为外运堆存，4座污水处理厂日产污泥总量为1014 m3（含水率75%）。
（2）天津市全市下水道的掏挖污泥每天约200立方米（含水率75%）；
（3）河道污泥。
2.目前存在的问题
天津市市政污泥 （每天约200吨湿污泥）处置问题多年来一直未能得到解决，目前存在的问题主要有以下几个方面：
1.天津市城市污水厂污泥现采用简单的浓缩、脱水技术处理，均没有进行减量化、无害化和稳定化处理，这显然不符合国家关于污泥处理处置的战略思想，也与天津这个大都市的环境政策不符，因此结合现状对污泥进行“三化”处理已成为各污水厂面临的主要问题；
2. 近年来，郊县农民更加习惯于施用化学肥料，致使污泥出路越来越不畅；
3.中心城区下水道污泥均由各市政单位（污水厂、市属排水所、区属排水所）分别处置，且又受到地理等条件限制造成污泥分散堆放，污水处理厂污泥和管道污泥的处理与处置没有形成统一的规划；
4.各排水所污泥堆放点大多无固定场地，随机倾倒现象较为严重；无正式协议，属自行乱堆乱放；
5.目前污泥只通过各种渠道远运至城郊荒地倾倒，每年仅场地补偿费用支出约100万元，同时污泥堆放点的污泥均为露天存放，倾倒地点未做任何卫生处理，其中部分污泥存放点周围有大片居民区，污泥堆放对居民生活造成一定的影响。污泥也给城郊的原生环境和次生环境带来了严重的二次污染。近年来，连可供污泥倾倒的场地也日趋紧张起来。
6.储泥点远离城区，大多分布在外环线以外、城市远郊区附近，使得污泥运输费用较高，再加之沿途泄露，给城市景观造成了损害。
三、市政污泥处理的主要目的及处置方式的研究
1.污泥处理的目的
如前所诉，天津市城市污水厂污泥现采用简单的浓缩、脱水技术处理，均没有进行减量化、无害化和稳定化的处理。由此可以看出污泥处理的主要目的：一是稳定化，通过处理使污泥停止降解，使污泥稳定化，从而避免二次污染；二是无害化，杀灭寄生虫卵和病原微生物；三是减量化，减少污泥最终处置的体积，降低污泥处理及最终处置费用；四是资源化和最终处置，在处理污泥的同时实现化害为利、循环利用、保护环境的目的。
这一目的可以通过对污泥的处理与处置来实现的。目前，国内外污泥处理与处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(主要为农用)、填埋及焚烧等不同的处理、处置方法，或用其中某几个方法组合处置，而污泥的最终出路不外是部分或全部资源化利用或以某种形式回到环境中去，当今世界各国广泛采用的污泥处置方法有污泥的土地利用、污泥的填埋、 污泥的热处置以及对污泥制动物饲料、包埋处理以及焚烧灰制砖等处置方法.
关键词: 污泥 减量化 无害化 污泥处理 污泥处置 方法探究
引言
目前,我国污水处理厂每年排放的污泥量(干重)约 140 万吨,且以每年10%以上的速度增长。污泥产生的环境污染问题日益突出,已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担。由于污泥中含有大量的重金属物质、病原菌等有毒有害物质,如果这些污泥得不到安全、环保处理处置,就会对环境造成较大危害。因此,采用切实可行的对污泥处理处置技术,按照污泥处理、处置工艺 “减量化、稳定化、无害化”原则,加强污泥处理处置的全过程管理,并在坚持“安全、环保”的原则下,实现污泥的综合利用,回收和利用污泥中的能源、氮磷等资源物质,从而达到节能减排和循环经济的目的。
1.城市污水处理厂的污泥
1.1 污泥的特性
一般污水处理厂产生的污泥为含水量在75～99%不等的固体或流体状物质。其中的固体成分主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体及絮凝所用药剂等组成,是一种以有机成分为主,组分复杂的混合物,其中包含有潜在利用价值的有机质、氮(N)、磷(P)、钾(K)和各种微量元素。
⑴ 物理特性
污泥组成为水中悬浮固体经不同方式胶结凝聚而成,结构松散,形状不规则,比表面积与孔隙率极高(孔隙率常大于99%),含水量高,脱水性差。外观上具有类似绒毛的分支与网状结构。
⑵ 化学特性
生物污泥以微生物为主体,同时包括混入生活污水泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒以及可能吸附的有机物、金属、病菌、虫卵等物质。污泥中也含有植物生长发育所需的氮、磷、钾及维持植物正常生长发育的多种微量元素和能改良土壤结构的有机质。
⑶ 污泥中水分的存在形式及其性质
污泥中的水分有四种形态:表面吸附水、间隙水、毛细结合水和内部结合水。表面张力作用吸附的水分为表面吸附水。间隙水一般要占污泥中总含水量的65%～85%,这部分水是污泥浓缩的主要对象。毛细结合水:浓缩作用不能将毛细结合水分离, 分离毛细结合水需要有较高的机械作用力和能量,如真空过滤、压力过滤、离心分离和挤压可去除这部分水分。各类毛细结合水约占污泥中总含水量的 15%~25%。内部结合水:指包含在污泥中微生物细胞体内的水分,含量多少与污泥中微生物细胞体所占的比例有关。去除这部分水分必须破坏细胞膜,使细胞液渗出,由内部结合水变为外部液体。内部结合水一般只占污泥中总含水量的10%左右。
1.2 污泥对环境的危害
污泥有机物含量高、易腐烂,有强烈的臭味,并且含有寄生虫卵、病原微生物和铜、锌、铬、汞等重金属以及盐类、多氯联苯、二英、放射性核素等难降解的有毒有害物质,如不加以妥善处理,任意排放,将会造成二次污染;污泥对环境的二次污染还包括污泥盐份的污染和氮、磷等养分的污染。污泥盐分含盐量较高,会明显提高土壤电导率,破坏植物养分平衡,抑制植物对养分的吸收,甚至 对植物根系造成直接的伤害;在降雨量较大地区且土质疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污泥之后,当有机物的分解速度大于植物对氮、磷的吸收速度时,氮、磷等养分就 有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化,进入地下引起地下水的污染。
2.城市污水处理厂的污泥处理
2.1污泥处理
根据污泥所在处理单元不同,采用的不同的方法达到污泥减量化的目的。在污水处理单元操作过程中产生的污泥通过减容、减量、稳定以及无害化的过程称为污泥处理。污泥处理工艺单元主要包括污泥浓缩、脱水、消化(厌氧消化和好氧消化)、堆肥、干化等工艺过程。
2.1.1城市污泥处理的减量化方法
2.1.1.1调整污水处理工艺实现污泥减量化
在污水处理过程中,可以通过调整污水处理工艺,增设污泥浓缩池或适当增加污泥浓度和延长污泥龄,使污泥自身氧化分解的能力增强,减少微生物的数量,达到污泥减量化的目的。
2.1.1.2利用膜处理装置化技术实现污泥减量化
污水处理中的活性污泥微生物一般由细菌(菌胶团)、真菌、原生动物和后生动物等组成,其中以细菌为主,且种类繁多。微型动物中以固着类纤毛虫为主,如钟虫、盖纤虫、累枝虫等原生动物,以细菌为食料;后生动物如纤毛虫、线虫、轮虫等,以细菌、原生动物为食料。采用填料装置化设施,在氧化沟、二沉池中设置利于原生动物和后生动物寄生的生物膜,利用生物接触氧化法技术,减少污泥的产量。通过膜装置化技术在氧化沟、二沉池中的应用,使活性污泥中的微生物通过系统内部的生物链的物质循环,消化部分污泥,达到污泥减量化的目的。
2.1.1.3利用臭氧技术或超声波实现污泥减量化
利用紫外线高级氧化功能而发展起来的光化学氧化和光催化氧化都是近年来新兴的水处理技术。光化学氧化法是在光的作用下进行化学反应,采用臭氧或过氧化氢作为氧化剂,在紫外线的照射下使污染物氧化分解,从而达到水中污染物质的高效降解。臭氧是一种强氧化剂,能破坏存在于空气中或水中的微生物的细胞壁,使微生物立刻死亡。通过在回流污泥中,利用臭氧发生器加入一定量的臭氧或紫外线照射,可使部分污泥分解再利用,达到污泥减量化的目的。超声波使得污泥中的部分细胞体受热膨胀而破裂,释放出蛋白质和胶质、矿物质以及细胞膜碎片,使部分污泥分解再利用,从而达到污泥减量化的目的。
2.1.1.4采用污泥干化处理、污泥消化、污泥发酵技术实现污泥减量化
脱水后剩余污泥污泥的干化处理,一是通过晾晒蒸发水分,是最简单的减量方法,但所需场地大,且受天气的影响太大,不适合大规模的处理污泥;二是在污泥产生量比较大,且难以有效利用其它热源的情况下,采用干化焚烧方式可称为可行技术。污水污泥干化,最好是利用回收的焚烧热量,在装置正常运行工况条件下,通常不需要添加辅助燃料(如:在此情况下,除开机、停机和偶尔使用辅助燃料维持燃烧温度)。
通过污泥的消化降解,建设污泥厌氧发酵池,由于建设费用高,运行不安全,运行费用高,再则厌氧后的污泥还需进一步处理,以达到进一步减量化和稳定化的目的。因此,大、中型城镇污水处理厂应优先选用厌氧消化工艺处理污泥,产生的沼气宜优先考虑综合利用;有条件进行土地园林利用的小型城镇污水处理厂可优先考虑选用好氧堆肥处理工艺。
通过污泥的好氧发酵,建阳光大棚发酵池、静态发酵池或使用立式发酵器、卧式发酵器,可以把含水率60%左右含量的污泥降到20%-30%,很好的达到减量的目的,且通过高温发酵,分解内部的高分子有机物、纤维素、木质素,增加有机质含量,对污泥中的细菌、病毒、蛔虫卵进行了高效灭活,起到了污泥稳定化、无害化的处置目的。
2.1.1.5通过污泥焚烧实现其减量化、无害化的目的
另外,通过污泥焚烧,也可实现其减量化、无害化的目的。建设专门的污泥焚烧厂,对产生的城市污泥进行高温焚烧,废渣可用来制砖或填路;也可对现有的热电厂、火电厂进行改造,把污泥当做添加料进行焚烧,可节约大部分投资。因此,污泥热干化工艺宜选在就近可持续稳定获得余热热源的地方,如:污泥消化池、生活垃圾焚烧发电厂、火力发电厂、水泥厂等,利用其废热、烟气余热作为干化热源。不宜单独设置污泥干化设施,也不宜选用优质一次能源作为热源。由于污泥燃烧产生Hg、二英等,影响镇内生活空气质量,不宜采用自然干化技术。
2.1.1.6污泥处理从污泥的稳定化、无害化着手。
2.1.1.6.1污泥处理稳定化原理概述.
好氧发酵是在有氧条件下,好氧微生物对废弃物进行分解、转化并生产出发酵产品的过程。微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物分解成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时,伴有热量产生,因发酵工艺中该热能不会全部散发到环境中,就必然造成发酵物料的温度升高,这样就会使一些不耐高温的病原菌及虫卵死亡,而达到无害化的目的。
2.1.1.6.2城市污泥处理的好氧发酵工艺应达到的技术指标
好氧发酵后污泥的含水率 35～45%;
污泥的有机物降解率>50%;
蠕虫卵死亡率>95%;
粪大肠菌群菌值>0.01;
种子发芽指数≥75%。
在污泥处理工艺选择上应遵循“减量化、稳定化、无害化”原则,遵循源头削减和全过程控制,并加强有毒有害物质的源头控制。根据污泥最终安全处置要求和污泥特性,选择适宜的污水和污泥处理工艺,在安全、环保的前提下实现污泥的妥善处置。
只要污泥中的重金属不超标,利用好氧发酵堆肥法处置污泥,无论从污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化哪方面考虑,无异议是一种优良的污泥处置方式。
2.2.最佳工艺技术路线的选择
在污泥处理工艺选择上应遵循“减量化、稳定化、无害化”原则,遵循源头削减和全过程控制,并加强有毒有害物质的源头控制。根据污泥最终安全处置要求和污泥特性,选择适宜的污水和污泥处理工艺,在安全、环保的前提下实现污泥的妥善处置。同时,国家鼓励回收和利用污泥中的能源和资源,达到节能减排和循环经济的目的。
统一技术路线,因地制宜确定污泥处置方式,以往,由于污泥处理处置技术路线的不统一造成了很多建设运营方面的混乱,明确对污泥处置的技术路线,就是综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素,因地制宜地确定污泥处置方式。鼓励采用土地利用方式处置符合标准的污泥。污泥土地利用主要包括园林绿化、土地改良、农用等,泥质不但应符合相关标准,还需进行场地环境影响评价和环境风险评估。
3.城市污水处理厂的污泥处置
污泥处置以自然或人工方式使经处理后的污泥或污泥产品污泥能够达到长期稳定综合利用的方式来处置和消纳污泥,并对生态环境无不良影响的最终消纳方式是污泥处置的过程。污泥处置主要包括土地利用、污泥农用、填埋和焚烧以及综合利用(建材利用)等。
3.1 污泥处理处置工艺
一般而言,在污水处理厂内污泥经过预处理(浓缩、脱水及相关辅助设施)后,在厂内(或厂外)根据后续处置的不同,采用不同的处理方式,主要处置污泥的方式有土地利用、焚烧等。
3.1.1污泥土地利用方式
污泥土地利用的方式主要包括城市园林绿化、苗圃、林地利用以及土壤修复及改良。污泥城市园林绿化指处理后的污泥用于行道树、灌木、花卉、草坪等栽培过程中作为肥料、基质和营养土。
苗圃及林地利用是将处理后的污泥用于为城市绿化提供幼树、苗、草坪、花卉的生产基地的介质土以及大片的林地等。
土壤修复及改良堆肥处理后的污泥用于严重扰动土地的改良,包括采煤场,各种采矿业开采场(金属矿、粘土矿、砂子的采掘场等)、矸石场、露天矿坑、尾矿堆、取土坑、城市垃圾填埋场等。粉煤灰堆积场以及森林采伐地,森林火灾毁坏地,滑坡和其它天然灾害需要恢复植被的土地等。
3.1.2污泥的焚烧
污泥焚烧最佳可行技术主要技术关键内容为“干化+焚烧”技术,同时包含污泥预处理过程、烟气处理、烟气余热利用、废水收集处理以及灰渣、飞灰收集处理环境管理实践等相关内容。
污泥焚烧关键技术包含:干燥器、干污泥贮存仓、焚烧炉、烟气处理系统、烟气再循环系统、废水收集处理系统、灰渣、飞灰收集处理系统等。
4. 结论
污水处理厂通过脱水后的剩余污泥,含水率在80%左右,长期放置不但占用大量的土地,而且会厌氧消化,产生的废水影响地下水质,散发的气味影响空气质量,同时,又造成细菌在空气中的传播。严重的可能会造成二次污染,与我们的环境治理背道而驰。所以,污泥的稳定化、无害化处理和处置非常重要,不能简单的一埋了事,2004年发生的“SARS”事件应在我们环保人耳边警钟长鸣!因此,对污水处理厂污泥的稳定化、无害化处置,连同污泥的减量化处置一并考虑,找到最适合本身污水厂污泥处置的最佳技术路线和途径,结合资源化的目的,以达到共赢的效果。
关键词：污泥；污泥处置；深度脱水
中图分类号：X511
前言
改革开放以来，中国的城市化进程明显加快，城镇人口急剧增长，2002年至2011年，我国城镇化率以平均每年1.35个百分点的速度发展，城镇人口平均每年增长约2096万人，2011年，城镇人口比重达到51.27%。随着城市人口的增加，城镇污水处理厂也进入了一个快速发展的阶段，据统计,截至2010年，全国已建污水处理厂约为2832座,污水日处理能力达1.25亿立方米[1]，城镇污水处理厂在改善区域水生态环境质量，防治水污染方面起到了巨大的作用，但随之而来的剩余污泥问题也日显突出[2]，据估算2010年全国污泥产生量约为2280万吨(含水率为80%) ,且多数的污水处理厂尚无污泥无害化处理措施，剩余污泥问题亟待解决。
1污泥处理现状
1.1 我国污泥处理现状
污泥处置的目标是实现减量化、无害化、资源化。由于我国污水处理厂在建设过程中存在着“重水轻泥”的现象，大部分污水处理厂未将污泥处置措施纳入设计、建设，往往仅仅配备了污泥脱水车间，脱水后的污泥含水率一般都大于80%，后续处理处置不到位，在运输、处置中易造成污染物跑、冒、滴、漏，导致二次污染，使得已投运的污水处理厂的环境及减排效益大打折扣[3]。
2 污泥处理技术[4-8]
2.1 污泥浓缩
污泥浓缩是污泥处理的第一步，是通过沉降、气浮、离心等方法降低剩余污泥的含水率及体积，污泥浓缩主要减少的是细胞间的间隙水，对细胞的胞内水难以起效，浓缩后的污泥含水率一般在96%左右。
2.2 污泥脱水
经过浓缩的剩余污泥通过添加絮凝剂等，减少污泥与水的亲和力，有效的达到泥水分离效果。后再经带式、板框和离心等脱水机的压滤作用达到脱水目的。
2.2.1 板框污泥脱水机
将污泥通过高压泵注入板框中进行挤压，通过高压的方式使污泥内的水排出，达到脱水目的。此种方式的优势在于投入较少，且脱水泥饼含水率较低，处理效果比较理想，劣势在于脱水机的滤布容易堵塞，需经常清洗，人工成本较高，难以实现连续高效运行。
2.2.2 带式污泥脱水机
两条滤布中间夹带着剩余污泥，通过辊压筒的挤压作用，将剩余污泥中的毛细水排出，从而实现污泥脱水。此种方式的优势在于技术相对成熟，运行费用较低，管理比较简单，也是目前使用最为普遍的，劣势在于滤布易堵塞，需要大量的清洗水，易造成污泥二次污染。
2.2.3 离心污泥脱水机
污泥在高速旋转产生的离心力的作用下，达到泥水分离。脱水污泥由锥端出口排出，上清液由堰口排出。此种方式的优势在于自动化水平较高，脱水效果佳，人工成本低，劣势在于设备价格高，运行成本高，维修也比较困难。
表1 不同污泥脱水工艺的能耗药耗比较
脱水工艺 能耗（kW.h/t 干固体） 药耗（kgPAM/TDS）
板框脱水机 15-40 0.2-0.6
带式脱水机 5-20 0.3-0.5
离心脱水机 30-60 0.1-0.4
2.3污泥稳定
通过脱水的污泥含水率约为80%，脱水污泥中含有易降解的有机物、恶臭物质、病原体等。污泥稳定的目的就在于进一步降解有机物，杀灭污泥中的细菌及病原体，消除异味，达到污泥稳定的目的。常用的污泥稳定方法有以下几种：
2.3.1 污泥干化焚烧稳定
污泥焚烧是通过焚烧产生的高温将污泥中的病原菌及蠕虫卵杀死，达到污泥稳定化的目的，是目前污泥处置最为快捷和彻底的办法，可最大程度实现污泥减量化，同时也可以将焚烧过程中产生的热值加以资源化利用。
2.3.2 污泥卫生填埋稳定
污泥卫生填埋是目前我国普遍采用的处置方法，根据《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中的规定，“生活污水处理厂污泥处理后含水率必须小于60%”，才可以进入生活垃圾填埋场进行卫生填埋，但目前大部分无污泥深度脱水工程的污水处理厂污泥的含水率都达不到卫生填埋的标准，存在二次污染的风险。
2.3.3 碱法稳定
通过向污泥中添加生石灰等碱性物质，达到稳定污泥和杀死病原菌的目的，研究表明，PH值为10时，细胞能够稳定溶解，可以达到去除胞内水和灭活的作用，污泥量也可减少至常规的38％~43％[7]。
2.3.4 厌氧消化稳定
在厌氧条件下，厌氧菌和兼性厌氧菌可以将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥稳定化，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。
2.3.5 污泥资源化利用
从减量化、资源化、无害化的角度以及社会经济环境发展的长远来看，污泥的资源化利用是最理想的处置方法。污泥资源化利用具有良好的生态效益、社会效益、环境效益和经济效益，是可持续发展的必然要求[9]。
污泥的资源化利用主要包括污泥农业利用、污泥的建材利用等。
3污泥深度脱水项目应用实例
3.1项目建设背景
以宣城市某污水处理厂污水深度脱水项目工程为实例，该污水处理厂设计处理水量为100000m3/d,近期设计处理水量50000m3/d,设计出水水质达到国家一级B排放标准，目前处理水量约为45000m3/d，进水化学需氧量浓度约150mg/l，日均产泥量约15吨（80%含水率）。
原先剩余污泥通过带式压滤机压滤脱水，压滤后的污泥含水率约为80%，运送至宣城市苗圃中心作为绿化堆肥使用，随着处理水量的增加，日均产泥量也大幅增加，苗圃中心使用有限，无法完全消纳，同时为了进一步推进宣城市全国生态文明城市的创建工作，决定启动污泥无害化处理工程（一期）。
3.2 项目工艺设计
本项目是在综合考虑投资、生产成本及污泥性状的基础上，选择高压板框式污泥深度脱水技术。该污泥项目污泥产生总量不大、有机质含量偏低，且宣城地区的动物畜牧业发达，粪便等有机肥丰富且价格便宜，导致污泥堆肥肥料销路和价格受很大的制约，污泥堆肥技术生产成本相对较高，而污泥深度脱水技术成熟，操作简单，易于管理，运行成本不高，较适合该污水厂污泥处置。
污泥深度脱水技术是采用化学药剂和物理的综合方法对含水率80%污泥颗粒进行表面改性，使其颗粒表面的水和毛细孔道中的束缚水变成自由水，改善污泥的脱水性能，再通过深度高压（压力≧5.0MPa）使污泥脱水为含水率≦50%污泥，能使含水率80%的污泥减重60%以上，使流态的污泥成为便于运输的低含水率块状污泥，为污泥后续低成本无害化处理创造良好条件，同时也很好的避免了在运输、处置过程中的二次污染。
图1 污泥深度脱水工艺流程图
3.3 项目运行程序
1、带式污泥脱水机所生产含水率80%湿污泥经皮带输送机进入改性搅拌罐，罐中清水约2吨，湿污泥约2吨，FeCL3溶液（密度为1.4吨/ m3）26L，生石灰100Kg，搅拌5-10分钟后由水泵送至贮泥搅拌罐中待用。
2、板框式污泥脱水机进料前滤板合拢保压，油缸压力保持在0.5-0.6MPa之间。
3、第一次进料，进料阀打开，进料柱塞泵启动，污泥开始填充滤板，时间约为25min。
4、第一次压榨，压榨设为6段，每段压榨压力分别为7.0MPa，10MPa，13MPa，16MPa，20MPa，24MPa；压榨时间分别为2min，2min，2min，2min，3min，4min。
5、反吹，压榨结束后进行反吹，压缩空气进入，把滤板中心及管道内残留的污泥吹回贮泥罐中。
6、第二次进料，时间约为15min。
7、第二次压榨，压榨设为9段，每段压榨压力分别为7.0MPa，10 MPa，13MPa，16 MPa，20MPa，24 MPa，27MPa，31 MPa，35 MPa；压榨时间分别为2min，2 min，2min，2 min，3min，4min，4min，5min，7min。
8、第二次反吹。
9、打开翻板启动卸饼运行，压榨好的泥饼脱落于皮带输送机上。启动皮带输送机，泥饼送到运输车辆上，关闭翻板，关闭皮带输送机，全部流程结束。
3.4 项目处理效果
根据宣城市环境监测中心验收监测报告显示，经过深度脱水的污泥含水率为59.2%，符合《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中污泥卫生填埋的含水率要求。
3.5 项目建议
污泥深度脱水工程虽达到污泥减量化的目的，就目前而言，对保护区域水环境起到一定积极作用，但经济社会发展及环境保护长远来看，污泥卫生填埋占污泥处置比例会是逐步下降的趋势。从2000年开始，欧洲已经对污泥填埋征收填埋税，要求减少直至完全禁止填埋[3]。资源化利用才是污泥处理的最终目的，如何将脱水污泥资源化利用将是接下来需要筹措和考虑的。
4 结语
随着社会经济的发展，国家环境标准将会趋于完善和严格，对于城镇污水处理厂剩余污泥的排放也会提高到法律层面，污泥的无害化处理水平将会成为制约污水处理厂发展的关键，如何促进污泥无害化处置技术特别是污泥资源化利用技术的推广及应用将成为亟待解决的问题。
为了实现可持续发展的目标,应以目前污泥处理刚起步为切入点，积极推进污泥资源化利用，出台相关政策扶持，加大对新技术和重大设备的研发资金投入，同时加大宣传，让公众逐步建立对污泥资源化利用产品的认可度，为解决污泥问题提供可靠的政策、资金及舆论保障。
参考文献：
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[7]庄明明，王小治，柏彦超，汪莉，封克.生石灰稳定干化对生活污泥理化性质的影响[J].环境工程学报，2012,6(9): 3271-3274
东莞理工学院能源与化工系 广东省分布式能源系统重点实验室 广东东莞 523808
[摘要]本文就污泥利用空心浆叶式干燥机干燥的方案进行风险评估及经济性分析。
[
关键词 ]污泥；干燥；空心浆叶
1、工程内容
本工程拟在焚烧发电厂内新建处理能力50吨/天的污泥干化生产线一条，污泥来源为某水务公司的脱水污泥，干化产品与垃圾共同进入现有的垃圾焚烧炉内焚烧发电，蒸汽来源为电厂的余热蒸汽。建设内容主要有土建施工、设备安装、调试运行，验收使用等。
1.1设备选择
在当前国内外现行的污泥干燥处理技术以及国内主要的工程实例中，空心桨叶式干燥体现出了它的很多优点，并且它优异的环保性能，节能特性适应了当代社会对环境和能源的要求，因此在本工程中选用空心桨叶式干燥剂来干燥污泥。
本工程污泥干燥要求以及其物料特性如下表1所示，根据条件可以计算出需要干燥机每小时蒸发的水为1.336t，选用型号为GS－11的空心桨叶式干燥机。
1.2 设备性能参数
GS－11的空心桨叶式干燥机具体的性能参数如表2所示。
2、风险评估
2.1技术风险
本项目采用技术成熟并已有良好业绩的空心桨叶式干燥机。该技术对各种不同类型的污泥都具有较强的适应性，而且最为重要的是该工艺技术可真正实现污泥干化产品的含固率可调，这一点从根本上保证了本项目的技术可行，因为在实际运行过程中，可根据实际的运行状况来实时的调整出口污泥的含固率，以实现整个系统的最优化运行。
2.2安全风险
安全性问题是污泥干化过程中的一个不可忽视的问题，针对污泥处干化过程，国际上也制定了一系列的标准来评估化这个过程的安全性。如1994年,欧共体颁布了两个有关潜在爆炸危险区域的安全标准,1995年开始逐步成为欧共体成员国国家标准,于20 03年6月30日完成.从那时起，94/9/EC标准在各成员国强制执行。具体的一些标准可以参照附件1。
针对本项目的污泥干化过程，其安全性与干化过程中的含氧量和粉尘控制有关，因为干化本工艺技术没有干泥返混，系统中不存在全干污泥，具有较小的物流量，因此粉尘量基本为零。且系统中的工艺气体主要为蒸汽和污泥中的臭气，为全惰性化的运行环境，因此系统的含氧量要求十分宽松。
2.3政策风险
虽然目前污泥问题以成为政府越来越重视的一个环境问题，但是还缺乏实际可行的鼓励和促进措施，没有出台针对污泥处理处置的立法以及相关的优惠政策。
项目的经济性主要由污泥处理补贴和享受优惠上网电价决定，能否享受有关优惠政策还存在不确定因素，因此还存在较大的经济风险。综上所述，本项目基本上不存在技术风险和安全风险，但是具有一定的政策风险。
3.经济分析
3.1工程成本预算
对于干化污泥工程中涉及到的各种设备，以及设计、土建、安装等总的费用做一个工程的成本预算，预算的结果：设备费用为232万元，设计费用为29.5万元，土建费用20万元，安装费用15万元，总共296.5万元。
3.2单位污泥处理成本
以1吨污泥为单位量来核算单位污泥处理成本，计算结果如表3所示。
3.3年效益分析
根据相关政策，污泥处理按政府补贴150元/吨，污泥处理厂按每年运行300天，每天处理50吨污泥计，这样每年干化污泥项目的利润就为92.52万元，其计算公式为：（政府补贴－污泥处理成本）×日均处理量×年均工作日＝年效益
但由于干化后的污泥具有热值，可以使之与垃圾混燃进行发电，若将干化污泥的热值与标煤进行换算（污泥热值取1000kJ，标煤的热值为5500kJ），则1吨污泥相当于0.18吨标煤。标煤的价钱为570元/吨，那么这项工程每年处理的干活污泥的价值是56.6万元。这样，干化污泥工程每年带来的总的利润是149.12万元。
3.4技术经济性分析
本项目的建设工期设为12个月，项目的计算期为21年，取现在的年利率为8％，根据项目的投资成本以及效益分析，对项目做一个技术经济性分析。计算结果显示本项目的投资回收期为2.23年（包括建设期），财务净现值是2067.7万元。
4.结论
关键词：污水处理厂；污泥处理；改进方法
1污泥处理工艺现状和存在的问题
目前，我国污泥处置的主要方式是卫生填埋，该处置方法决定了污水处理厂内污泥处理的目的，其主要目的是提高污泥含固量，为污泥外运及处置提供有利的条件。污泥处理包括污泥消化、浓缩、脱水、干化等环节。随着环境保护标准的提高，城市污水处理厂都要求脱氮除磷，污水处理新工艺不断出现并且成熟，大部分污水处理厂都没有设置初沉池，因此，剩余污泥成为污泥处理的主要部分。
大部分污水处理厂的污泥处理都没有设置污泥消化环节，对剩余污泥直接浓缩脱水，已达到了污泥处理的目的。污泥产生量为污水处理量的0.01～0.012%，剩余污泥含水率比较高，为99.2～99.6%，导致体积庞大，给污泥处理、运输、处置带来很大的负担。因此，污泥处理就是采取各种经济可行的方法和措施，用最低的成本达到降低污泥含水率、缩小污泥体积的目的。处理流程见图1：
图1 污水处理厂污泥处理典型流程
浓缩使剩余污泥含水率由99.2～99.6%下降到98%，污泥体积为原来的1/2～1/5，大大缩短了污泥处理时间和运行费用。但笔者认为此设计存在以下不足：
① 浓缩池体积过大。调研表明，国内浓缩池的体积比较大，污泥浓缩的时间为24～168h不等，我厂一二期设计规模为2.4万吨，采取重力浓缩+带式污泥脱水，浓缩时间为24h；
例如昆明市第三污水处理厂将含水率为99.3～99.15％的剩余污泥浓缩到含水率为98.5%，浓缩时间为7d，然后进入带式浓缩机和带式脱水机。
② 污泥浓缩的效率不高。随着国家对环境的重视，污水处理都要求脱氮除磷。活性污泥能够大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐在菌体内存储起来，通过沉淀池排放剩余污泥来实现除磷。有关资料表明：剩余污泥含磷量可为污泥干重的5～10%，在没有外界供氧的条件下，剩余污泥在1～3h进入厌氧的状态，污泥体内的磷就会彻底释放。污泥浓缩后，上清液回流到系统中会增加处理负荷，甚至影响TP去除率；为了达到除磷的目的，须对上清液进行化学除磷，由此会产生大量的化学污泥，不但增加了处理工序，还增加了运行操作成本。同时，污泥浓缩会使污泥产生氮气、甲烷等气体，会降低污泥浓缩的效率。
③ 浓缩池产生臭气主要场所浓缩池会产生大量的硫化氢、甲硫醇等气体，气味值达到70000，需对浓缩池设置臭气处理系统。
2简易工艺流程
随着具备脱氮除磷工艺的设计成熟，对污泥处理采取了更加简洁的工艺流程，见图2。
图2 污水处理厂污泥处理简易流程
储泥池的作用为暂时存储剩余污泥，保证污泥浓缩脱水的连续性；笔者认为，该污泥处理流程解决了浓缩池体积过大、浓缩效率下降、产生臭气等问题，但是也产生了两个疑问：①剩余污泥在储泥池中停留时间过长导致污泥放磷；②剩余污泥含水率为99.2～99.6%，会延长污泥处理时间、增加处理成本。这两个疑问将在改进工艺操作中予以解决。
3改进工艺操作
某污水处理厂三期，处理规模为8×104m3，采用改良AAO工艺，无初沉池，无浓缩池，采用Flottweg离心浓缩脱水一体机3台（2用1备），配套设施包括进料、投药、控制、计量和泥饼输送系统，最大进泥量45m3/h，要求泥饼含水率≤80%。流程见图3。
图3 某污水处理厂污泥处理流程
① 控制剩余污泥停留时间，避免厌氧放磷二沉池采用中进周出辐流式沉淀池，混合液进入中心布水筒后，通过筒壁上的孔口径向呈辐射状流向池周；污泥在静压的作用下，通过安装在刮泥机上的吸泥管流进污泥泵房。刮泥机转动周期为1.5h，也就是说，污泥在二沉池平均停留时间为1.5h。既要保证污泥脱水的连续性，又要缩短剩余污泥的停留时间，可以控制剩余污泥在储泥池的停留时间为0.5～1.0h。在无外界供氧的条件下，剩余污泥的总共停留时间为2.0～2.5h。为了延长剩余污泥进入厌氧的时间，合理提高进入二沉池混合液的DO，尽量控制DO为3mg/L；提高剩余污泥管出口距离储泥池池面的高度，利用其水头落差撞击进行复氧。通过以上的改进操作，可以保证剩余污泥在2.0～2.5h不进入厌氧状态，从而有效的控制污泥厌氧放磷。
② 通过控制外回流比提高剩余污泥含水率剩余污泥含水率的高低取决于污泥性能和停留时间，由于剩余污泥从回流污泥中分离出来，因此与外回流比有很大关系。污泥性能良好的前提下，充分利用沉淀池的沉淀、浓缩的功能，能大幅度的降低回流污泥含水率。当外回流比控制为100%时，污泥含水率为99.4%；当控制外回流比为45～60%时，在回流污泥总量不变的前提下，能够稳定控制污泥含水率为98.5～98.9%。两种操作方式综合比较见表1。
表1：两种操作方式比较
由表1可见，改进操作方式的处理效率更高，每天可节省约1/3的电量，节省约1/3的自来水。对我厂三期的污泥处理采取了改进的操作方式，大大降低了运行成本。
4结语
① 直接机械浓缩脱水的污泥处理工艺，流程简洁，操作简单，只要合理调节工艺运行参数，能保证剩余污泥在2～3h不进入厌氧状态；
关键词：污泥；处理处置技术；研究进展
前言
当前在污水处理技术中，活性污泥法是应用最为广泛的技术，其对脱氮除磷具有非常好的效果，同时在应用活性污泥法时的污泥产生量非常大，在工艺路线中，一部分污泥回流到曝气池参与生物反应，而剩余的污泥或龄期较长的污泥则需要从污水处理构筑物中排除，这些剩余污泥必须要经过适当的处理处置，使之无害化、减量化、资源化和稳定化，便于进一步的处置。一般来讲污泥处理处置投资和运行的成本非常大，最高可占到整个污水处理厂的投资和运行费用的50%以上，因此在可以达到污泥处理处置目的的同时，如何降低其投资和运行成本成为当前污水处理领域讨论的热点问题。
1 传统的污泥处理处置技术
1.1 传统污泥处理技术
1.1.1 好氧、厌氧消化技术
好氧、厌氧消化就是利用好氧微生物和厌氧微生物对污泥中的有机成分进行氧化分解的过程，经过好氧消化处理的污泥性质非常稳定，效果较好，但是缺点是好氧消化工艺的运行成本和维护费用较高，因此在我国污水处理厂中应用空间已经越来越小。污泥经过厌氧消化后性质也较为稳定，而且可以将处理后的污泥以能源的方式进行部分回收利用，因此是资源化的重要体现，然而厌氧消化后的污泥含水率较高，需要进行进一步脱水，因此还需额外投资脱水设备。
1.1.2 湿式氧化法
湿式氧化法是采用物理化学的方法，是将剩余污泥置于高压反应容器中，向容器内通入高压空气，使反应器压力达到1-20MPa，以空气中的氧气作为氧化剂，然后在300℃左右的高温下进行的氧化反应，可将液相的有机物质充分氧化分解为二氧化碳、水或小分子有机物，氧化反应较为完全，可用于高低浓度的污泥处理，处理效果十分显著，但由于高温高压反应对设备的要求较高，因此就增加了投资、运行和维护的费用，一般只用于投资规模较大的污水处理厂污泥处理。
1.2 传统污泥处置方法
常用的污泥处置方法有卫生填埋、焚烧、海洋倾倒、土地利用等。
1.2.1 卫生填埋
卫生填埋可以使处理后的污泥与地面环境有效隔离，并且处置成本较低，但是污泥的滤液可能会渗入地下水层，造成地下水的污染。
1.2.2 焚烧处置
焚烧的过程可将污泥转化为无机物，体积大为减小，同时可有效杀灭污泥中的细菌，但是在焚烧的过程中会产生二氧化硫、二恶英等气体，对空气造成严重的污染，随着国家对空气环境质量重视程度越来越高，使得焚烧处置污泥的方法会逐渐被淘汰。
1.2.3 海洋倾倒
海洋倾倒就是将处理后的污泥直接作为垃圾倾倒入海洋中，因此处置方式比较简单，处置费用较低，但海洋的自净能力毕竟有限，随着污泥数量的急剧增加，使得海洋倾倒会对海洋的生态环境造成越来越严重的影响，因此这种处置方法已经不被提倡。
1.2.4 土地利用
经过适当的处理后，污泥中会含有大量的营养成分可微量元素，可用于农业、林业用地土壤的肥料，从而实现费用利用，然而由于污泥中还可能同时存在重金属、放射性元素、多氯芳烃等等难于降解的有害物质，如果进入土壤中就有可能造成对土壤的污染，进而对农作物、林木造成污染，因此在将污泥土地利用处置之前一定要保证其无害化。
2 新型的污泥处理处置技术
2.1 超声波处理技术
超声波在水中产生的效应非常复杂，在一些清洗的领域已经普遍用超声波技术收到了良好的效果，而实践证明在污泥处理中应用超声波技术可取得较好的效果，其作用原理是：中低频的超声波在污泥的水相中可产生强力脉冲，从而制造局部的高温和高压条件，并同时产生超高速射流，在这样的极限条件下污泥中的丝状菌等微生物以及有机物的结构被破坏，防止污泥膨胀的发生，使污泥的脱水性大幅提高，经过脱水处理后使污泥达到稳定化、减量化和无害化的目的。在用超声波技术处理污泥时，可根据实际情况调整超声波的声能密度以及超声时间，不断优化处理条件，从而达到最佳处理效果。由于超声波污泥处理技术的能耗较大，且声能量利用效率不高，因此在一定程度上阻碍了其进一步应用，然而由于超声波对污泥的处理效果显著，使其仍然具有较好的应用前景，当前一般用超声波与其他处理技术联合使用，可降低运行成本，并保证污泥的处理效果。
2.2 原位减量技术
如前文所述，在活性污泥水处理过程中产生大量的污泥，在对这些污泥进行处理处置的过程中会耗费大量的物力财力，因此如果能够降低污泥的产量，使其在污泥水处理工艺的过程中就对污泥进行减量化处理处置，就会大大降低后续处理处置的费用。目前最为常用的污泥原位减量技术是利用微生物对污泥进行捕食和消化，使水处理反应器内的食物链增长，从而使污水环境内可用于合成生物体的能量大为减少，从而达到降低污泥产量的目的，可利用的微生物有纤毛虫、鞭毛虫、变形虫等原生微生物和线虫、轮虫等后生微生物，实践证明在原活性污泥水处理工艺中引入各种微生物后，活性污泥的产量仅是之前产量的30%左右，而且整个过程不需要另外投入处理处置设施，且免维护，投资和运行成本相当低，不影响水处理效果。
3 结束语
综上所述，污泥处理处置技术正处在不断发展的过程中，对于污泥的处理与处置，不外乎两种方式，一是对系统产生的污泥进行末端处理，使其达到减量化、无害化、稳定化和资源化等目的，二是在污水处理的原位进行减量的方法，使污泥在源头上进行处理，减少污泥排放量，因此，将这两种污泥处理处置的方式联合使用，首先使污泥产生量减少，剩余的少量污泥可进行末端处理，可取得较好的效果，应当是未来污泥处理处置技术发展的一个方向。
参考文献
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