隨著城市人口的不斷集聚和污水處理量的不斷提高，近年來(lái)我國(guó)正不斷加大對(duì)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)的投資力度，但隨著污水收集處理率的不斷攀升，污泥處理設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后，污泥的儲(chǔ)存、處理處置及資源化利用已成為一個(gè)重要的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。近年來(lái)污泥不規(guī)范處置造成環(huán)境污染的事件頻頻出現(xiàn)。

由于暫存污泥通常污泥體量大、污染物復(fù)雜，不規(guī)范的傾倒填埋將會(huì)對(duì)大氣、土壤乃至地下水造成污染，危害環(huán)境安全及公眾健康，因此對(duì)暫存污泥的處理處置已成為環(huán)境保護(hù)工作的重要內(nèi)容。

存量污泥治理難點(diǎn)

1、污泥性質(zhì)差異大，技術(shù)選擇困難

由于存量污泥填埋管理不規(guī)范，填埋周期長(zhǎng)，涉及不同時(shí)、不同來(lái)源的污泥，導(dǎo)致污泥性質(zhì)十分復(fù)雜。此外，污泥出廠時(shí)已投加較多絮凝劑，污泥性質(zhì)差別大，藥劑用量和效果差別明顯，導(dǎo)致污泥處理技術(shù)選擇困難。同時(shí)污泥坑污泥經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期厭氧發(fā)酵，具有腐蝕性大、污泥滲透率低、流變性強(qiáng)、有效處理深度淺、沉降變形大等特點(diǎn)，導(dǎo)致后續(xù)處理處置工藝難度加大。

2、存量污泥安全性差

污泥的長(zhǎng)期非正規(guī)存儲(chǔ)會(huì)導(dǎo)致在庫(kù)區(qū)形成“沼澤地帶”，污泥由于含水率高、強(qiáng)度低，基本不具有承載力，設(shè)備或人員誤入庫(kù)區(qū)后極易引發(fā)安全事故。此外，污泥長(zhǎng)期處于厭氧狀態(tài)，微生物發(fā)酵產(chǎn)生甲烷氣，如果臭氣甲烷氣不及時(shí)處理或者突發(fā)事件，極易產(chǎn)生甲烷氣爆炸或者膨脹導(dǎo)致污泥庫(kù)發(fā)生噴涌等問(wèn)題。

3、污泥脫水廢液處理困難

污泥脫水廢液主要是污泥深度脫水后的污水，主要有以下特點(diǎn)：

1）大分子有機(jī)物含量高，COD濃度高，且波動(dòng)范圍大，可生化性較差；

2）污泥脫水廢液氨氮濃度高，處理難度大；

3）污泥脫水前期、后期水量波動(dòng)范圍大，水質(zhì)變化大。

目前，針對(duì)污泥脫水污水還沒(méi)有形成規(guī)范化的工藝，且污水處理可生化性大、排放標(biāo)準(zhǔn)高、處理費(fèi)用高。

存量污泥處理處置技術(shù)

由于存量污泥通常體量大、環(huán)境敏感性高、污染復(fù)雜，針對(duì)存量污泥的處理處置需要采用高效、二次污染可控的技術(shù)，從而保證污泥處理的時(shí)效性及安全性。

1、污泥異位深度脫水—填埋

異位深度脫水即對(duì)存量污泥進(jìn)行開(kāi)挖，挖出污泥采用機(jī)械脫水工藝進(jìn)行處理，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋。

常用過(guò)濾機(jī)方式為板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)及土工管袋等。板框壓濾在高壓下（0.29~0.69 MPa）使污泥脫水，得到含水率較低的污泥餅，工作時(shí)，依靠壓力使濾板固定，濾板外面有濾布，壓緊時(shí)就形成了連續(xù)相鄰的泥室，泥水進(jìn)入泥室后，在高壓力的作用下，液體部分稱為濾液被擠出濾布流走，固體物質(zhì)由于顆粒較大被濾布擋住，存在泥室里面，從而達(dá)到脫水目的。帶式壓濾機(jī)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的固液分離設(shè)備，是將化學(xué)調(diào)節(jié)好的污泥放在兩條濾帶間，污泥經(jīng)絮凝、重力脫水、低壓脫水和高壓脫水后，形成含水率較低的泥餅，泥餅隨濾布運(yùn)行到卸料輥葉落下。

圖1板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2帶式壓濾機(jī)示意圖

該技術(shù)在傳統(tǒng)簡(jiǎn)單填埋利用自然環(huán)境消納的同時(shí)，通過(guò)工程手段和環(huán)保措施，使得污泥得到安全的消納并逐步達(dá)到充分穩(wěn)定無(wú)害。衛(wèi)生填埋對(duì)前期的污泥處理技術(shù)要求較低、處理容量大、見(jiàn)效快，但是對(duì)存量暫存污泥開(kāi)挖過(guò)程易造成二次污染，污泥機(jī)械脫水設(shè)備投資大，填埋處置需要大面積的場(chǎng)地。

2、污泥原位深度脫水—填埋

污泥原位深度脫水填埋是指不對(duì)污泥進(jìn)行開(kāi)挖，采用原位真空預(yù)壓工藝對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水，并按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行封場(chǎng)填埋。真空預(yù)壓是在需要加固的軟粘土地基、淤泥、污泥中設(shè)置豎向排水體，在土體表面鋪設(shè)密閉層，其上覆蓋密封膜與大氣隔絕，用真空泵進(jìn)行抽氣抽水，從而達(dá)到加固地基或淤泥/污泥減容的目的。近年來(lái)，真空預(yù)壓技術(shù)被廣泛運(yùn)用于處理軟土、超軟土地基，處理后土體強(qiáng)度提高、含水量明顯降低。原位真空預(yù)壓工藝過(guò)程包括污泥調(diào)質(zhì)、排水系統(tǒng)建設(shè)、密封系統(tǒng)建設(shè)和真空預(yù)壓實(shí)施等。由于原位污泥深度脫水技術(shù)難度大，需對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，包括物理、化學(xué)和生物調(diào)理，不同泥質(zhì)其調(diào)理藥劑的選擇也不盡相同，通常需要通過(guò)試驗(yàn)確定。排水系統(tǒng)主要由水平及垂直排水結(jié)構(gòu)組成，主要起到排水和傳遞真空度的雙重作用。

這一技術(shù)的特點(diǎn)是原位處理，脫水過(guò)程不需要開(kāi)挖污泥庫(kù)區(qū)，不易造成臭氣的二次污染問(wèn)題；此外，原位深度脫水技術(shù)還具有整體工程規(guī)模小，投資成本低，實(shí)施周期短等優(yōu)點(diǎn)。但是，原位深度脫水填埋技術(shù)由于壓力載荷較低，且通常不同深度污泥性質(zhì)不均勻，因此通常需要采取污泥調(diào)理、工藝增壓等改進(jìn)措施，對(duì)施工技術(shù)要求較高。

圖3污泥原位真空預(yù)壓脫水施工

3、污泥異位深度脫水—再利用

異位深度脫水即對(duì)暫存污泥進(jìn)行開(kāi)挖，挖出污泥采用機(jī)械脫水等深度脫水工藝進(jìn)行處理，使達(dá)到相關(guān)的再利用標(biāo)準(zhǔn)后再利用，目前污泥再利用途徑主要有土地利用及建材利用。

1）土地利用

土地利用能使污泥中的有機(jī)物重新進(jìn)入自然環(huán)境。污泥中含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分和植物所需的各種微量元素(如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等)，可用于園林綠化、森林土地施用、農(nóng)田施肥、墾荒地和貧瘠地的修復(fù)及改良等。在改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)的同時(shí)，污泥農(nóng)用實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化、穩(wěn)定化和資源化利用的目的。

污泥一方面含有氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和大量的有機(jī)質(zhì)，但是另一方面又含有大量病原菌、寄生蟲(chóng)（卵）和生物難降解物質(zhì)，特別是含有工業(yè)廢水時(shí)，污水中含有較多的重金屬、有機(jī)物等有害有毒化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)隨污泥的土地利用進(jìn)入到土壤中，可能會(huì)對(duì)土壤-植物系統(tǒng)、地表水和地下水系統(tǒng)產(chǎn)生影響，造成環(huán)境和人類健康風(fēng)險(xiǎn)，限制了這種處置方式的應(yīng)用。

因此，為有效指導(dǎo)污泥土地利用在我國(guó)的具體實(shí)施，我國(guó)先后制定了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248-2007）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）等標(biāo)準(zhǔn)，采取土地利用途徑處置的污泥必須滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）建材利用

污泥建筑材料利用是指將污泥作為制作建筑材料部分原料的處置方式，主要利用方式有水泥摻合料、制磚、制纖維板、制輕質(zhì)骨料等。

污泥制磚有與粘土拌合制磚和污泥粘土灰制地磚兩種方式。對(duì)于禁用粘土制磚的地區(qū)，粘土拌合制磚方式不適用；污泥粘土灰制地磚，由于污泥中有機(jī)物、鈣和水分含量較高，燒成品易出現(xiàn)絲狀裂痕影響質(zhì)量，限制了其發(fā)展。

在上述方式中，利用水泥窯爐資源處置城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥，即城鎮(zhèn)污泥水泥窯協(xié)同處置，受到越來(lái)越多關(guān)注。該方式是污泥在水泥窯中高溫條件下完全燃燒，焚燒產(chǎn)物經(jīng)固化最終進(jìn)入水泥熟料中，從而達(dá)到水泥的安全處置。我國(guó)在充分借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，城鎮(zhèn)污泥水泥窯協(xié)同處置方式也進(jìn)行了探索實(shí)踐，先后建成了若干個(gè)污泥水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)目，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

4、污泥異位脫水干化焚燒

污泥焚燒是指高溫下，污泥中的可燃物與空氣中的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，使有機(jī)成分全部氧化分解為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物，并回收燃燒產(chǎn)生的能量的過(guò)程。污泥焚燒主要分為兩類：（1）將脫水污泥直接用于焚燒爐焚燒；（2）將脫水污泥先干化再焚燒。焚燒最大優(yōu)點(diǎn)是可以迅速和較大程度地使污泥的減量化和無(wú)害化（通過(guò)焚燒，污泥的減容可達(dá)到95%左右；焚燒產(chǎn)生的高溫可使有機(jī)物全部炭化，殺死病原體），而且在惡劣的天氣條件下不需存儲(chǔ)設(shè)備，能夠滿足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。

污泥焚燒處置工程周期長(zhǎng)、基建投資和運(yùn)行費(fèi)用高、氣體排放污染、低熱值或高水分污泥需干燥和添加輔助燃料燃燒等。

案例介紹

1、上海老港污泥暫存庫(kù)區(qū)處理處置工程

自2011年起，在上海啟動(dòng)了生活污泥暫存庫(kù)應(yīng)急處理項(xiàng)目，在老港垃圾填埋場(chǎng)建設(shè)污泥暫存庫(kù)區(qū)，暫時(shí)存儲(chǔ)城鎮(zhèn)污水處理廠含水率小于80%的污泥，基本解決中心城部分污泥的出路。截止2015年12月，暫存庫(kù)區(qū)填埋單元個(gè)數(shù)共122個(gè)、庫(kù)容量約128萬(wàn)m3，目前已無(wú)庫(kù)容量，填埋場(chǎng)空間已用到極限，難以滿足污水廠污泥填埋需求。

隨著環(huán)保要求的不斷提高，為尋求暫存庫(kù)污泥的最終處理方式，探索對(duì)老港污泥暫存庫(kù)區(qū)全面處理處置工程的技術(shù)方案，并積累相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，2015年起先后在老港污泥暫存庫(kù)區(qū)開(kāi)展了污泥原位固化、真空預(yù)壓減容試驗(yàn)工程。

為提高老港污泥暫存庫(kù)的污泥無(wú)害化處理水平，全面達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T23485-2009）的相關(guān)要求，同時(shí)有利于今后的填埋場(chǎng)地利用規(guī)劃，需對(duì)現(xiàn)有污泥暫存庫(kù)進(jìn)行整治。

本項(xiàng)目主要對(duì)14400m2范圍，最深處約5m的4個(gè)污泥暫存庫(kù)填埋單元采用真空預(yù)壓主體工藝進(jìn)行脫水減容，使污泥處理后的含水率不大于60%，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥50kN/m2，抗剪強(qiáng)度≥25 kN/m2，pH值5-10，滿足填埋規(guī)范要求。真空預(yù)壓脫水達(dá)標(biāo)后，對(duì)沉降后的污泥庫(kù)進(jìn)行封場(chǎng)覆土，封場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括排氣層、防滲層設(shè)計(jì)、排水層設(shè)計(jì)、植被層設(shè)計(jì)等。同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中的臭氣及污水進(jìn)行治理，保證老港填埋場(chǎng)周邊臭氣環(huán)境滿足相關(guān)要求。

2、沈陽(yáng)祝家堆存污泥處置項(xiàng)目

2007年5月至2013年5月期間，沈陽(yáng)市污水處理廠產(chǎn)生的約150萬(wàn)噸污泥全部堆存在渾南區(qū)祝家污泥臨時(shí)堆放場(chǎng)，曾填滿11個(gè)大泥坑，占地31.2公頃。為了妥善解決污泥堆存的歷史問(wèn)題，沈陽(yáng)市政府在2014年投資建設(shè)完成了1000噸/日祝家堆存污泥處理項(xiàng)目。

2017年4月，為加快推進(jìn)污泥處置進(jìn)程，沈陽(yáng)市政府決定由國(guó)電環(huán)保公司作為主體實(shí)施祝家150萬(wàn)噸堆存污泥的綜合治理工作，為了確保祝家污泥處置項(xiàng)目的技術(shù)可行及順利進(jìn)行，前期開(kāi)展了應(yīng)急污泥處置工作。應(yīng)急處置工作按照多渠道方式處置污泥，分別采取了ESP石灰干化、好氧發(fā)酵處置、電廠摻燒三種工藝方式，經(jīng)過(guò)1個(gè)月試運(yùn)行及電廠試燒，考慮產(chǎn)物出口、處置價(jià)格、處置能力及環(huán)境影響等因素，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)環(huán)保專家論證，最終主要選擇了電廠污泥摻燒方式進(jìn)行應(yīng)急處置。

由于泥坑中的污泥十分粘稠，含水量很高。所以通過(guò)機(jī)械打撈上來(lái)之后要先經(jīng)過(guò)前端改性過(guò)程，通過(guò)壓濾機(jī)將污泥的含水率降至60%，從粘稠的污泥變成泥餅，再靜止晾曬3天左右后把含水率降低到40%。隨后還要經(jīng)過(guò)電廠摻燒或者磚窯摻燒，通過(guò)前一種方式，污泥可以變成燃料用來(lái)發(fā)電；通過(guò)后一種方式，污泥將成為磚胚原料。

總結(jié)

近年來(lái)，隨著生態(tài)文明要求的提高及城市存量污泥污染問(wèn)題的日益暴露，存量污泥的處理處置正逐步受到重視，由于存量污泥體量大、性質(zhì)復(fù)雜、脫水困難且臭氣難以控制等特點(diǎn)，給存量污泥的處理處置增加了很大的難度。目前存量污泥處理的主要技術(shù)包括異位深度脫水填埋、原位深度脫水填埋、異位深度脫水再利用以及異位脫水干化焚燒等，總體上異位深度脫水技術(shù)相對(duì)成熟，而原位深度脫水由于施工難度大，對(duì)施工技術(shù)要求高，隨著施工技術(shù)的逐步積累近兩年也逐漸得到了應(yīng)用。目前，城市存量污泥處理處置逐漸受到各地政府重視，相關(guān)技術(shù)要求也將進(jìn)一步提高并逐步規(guī)范，因此，開(kāi)展存量污泥處理處置的集成技術(shù)研發(fā)及工程實(shí)踐是十分必要的。

原標(biāo)題:城市存量污泥處理處置技術(shù)及案例介紹