城镇污水处理厂污泥堆肥处理技术及工程实践

城镇污水处理厂污泥堆肥处理技术及工程实践 作者：段崇东 北京赛恩斯特科技有限公司  近年来，随着我国城市化进程的加快和国家确定的各水资源保护规划工程的陆续启动，全国城镇污水处理设施的建设速度随之加快，城镇污水处理率逐年提高，污水污泥的产生量相应地不断增加，污泥的处理处置问题日益显现出来。 以科学的发展观看，污泥处理是过程，污泥处置才是目的。污泥处置最为经济有效的方式就是生物资源循环利用，即污泥资源利用处置。我们在此提出的污泥堆肥和资源利用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 将污泥的处理、处置、污泥肥料的出路连为一体，系统解决，真正实现了污泥处理处置一体化与生物资源的循环利用，较好地实现了社会效益、经济效益与环境效益的统一。 1 污泥与污泥问题 污泥是污水处理过程中的伴生物。它具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有重金属和大量寄生虫卵及病原微生物等特性。随着污水处理设施的普及和污水处理率的提高，污水处理厂产生的污泥量也将大大增加。 污泥特性导致带来种种的问题。一是含水率高，一般在75％以上，高水分难以焚烧，运输成本高，堆放占地面积大，直接填埋难度也大；二是含有大量的有机物、丰富的氮磷钾等营养物质，在合适的条件下极易腐烂产生恶臭、孳生蚊蝇；三是含有重金属，如果不加选择和控制施用，可能污染土地，造成不可逆的土地退化；四是污泥中的寄生虫卵和病原微生物有潜在的传播病毒的危险，可能使各种各样的病毒蔓延。 目前全国的大多数中小型城镇污水处理厂和部分大中型城市污水处理厂采用的还是“浓缩—脱水—外运填埋”的传统办法，有的厂污泥没有正常出路干脆在厂区或租地临时堆放。污水处理厂没有污泥稳定化和无害化处理设施是普遍情况，显然无法对污泥进行稳定和消毒处理。大量生污泥直接外运填埋或堆放，不仅不符合国家颁布实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）要求，而且占用大量土地，导致产生臭气、蚊蝇、渗滤液等，并严重污染周围环境和地下水。因此，在城市水污染治理的同时迫切需要解决污泥带来的问题。 有些污水处理厂将生污泥外运直接作肥料使用，这样做实际上是有害的。因为，污泥在脱水前加入了一定量的聚丙烯酰胺等高分子絮凝剂，是便于污泥浓缩脱水，但是，污泥的凝聚过程形成了污泥直接作肥料的不溶解缺陷，也就是污泥难软化，污泥施用多了或久了可能使土地硬化板结或沙化。同时，未经处理的污泥直接施入农田，污泥中的重金属（尤其是重金属超标的污泥）、寄生虫卵和病原微生物，都有潜在的毒害危险，可能导致农作物和土壤严重污染和毒害，甚至影响人类的健康。 以上剖析污泥的种种问题，并不是说污泥有百害而无一利，实际上污泥是一种可利用的有机固体废物，尤其是一种可再生的生物资源。因为污泥中含有大量促进植物生长的有机物质和丰富的氮磷钾等营养成分，以及多种微量元素，是重要的有机肥资源和良好的土壤改良剂。污泥堆肥施入土壤后可增加土壤的保水和透气性，提高土壤的排水能力。污泥中的有机质具有一定的热值，因此经过干燥后，可以作为低热值的燃料加以利用。另外，由于污泥含有大量的无机质，在处理后也可以作为建材的原料使用。 2 污泥处理和处置方法及其比较 污泥处理处置的目的一是稳定化，通过处理使污泥中的有机质得到降解，达到稳定的目的，避免发霉、发臭造成环境的二次污染；二是减量化，通过减少污泥的含水率削减污泥的体积，降低污泥处理及最终处置费用；三是无害化，通过消毒杀灭寄生虫卵和病原微生物，防止传染病通过污泥扩散；四是资源化，在处理污泥的同时实现化害为利、回收资源、循环利用。这“四化”之中稳定化、减量化是前提，无害化是核心，资源化是最终解决污泥出路的有效手段，是实现循环经济的重要举措。 一般来说，污泥处理是指污泥经单元工艺组合处理，达到“减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。污泥稳定化、无害化处理方法主要有干化、焚烧、厌氧消化、石灰稳定和好氧堆肥。污泥处置是指处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。污泥处置方式主要有投海、填埋、土地利用和资源回收。 在污泥处理中，干化可较大规模地处理污泥，资源得到部分利用，国内已有城市尝试采用，但干化过程能源消耗大，费用高；焚烧是较为安全和彻底的处理方法，但投资高，能耗大，运行费用高昂，焚烧有异味；厌氧消化是目前大型污水处理厂采用较多的污泥稳定处理工艺，但也存在建设周期长、投资费用高、工艺复杂，不适合中小规模城镇污水处理厂采用，而且经厌氧消化的污泥还存在一个最终处置的问题；石灰稳定处理简单、设施投资省，但由于处理后的污泥含有大量石灰，pH值偏高，给最终土地利用造成困难。相比之下，好氧堆肥具有工艺简单、投资少、运行费用低、能有效杀灭病原微生物、可因地制宜利用当地的各种资源等突出特点，符合中小城镇污水处理厂的自身特点和地域优势。 污泥的处置方式由于国内外各地具体情况不同，选择的方法各有侧重，但总的说来以土地利用所占比重较大。我国为保护海洋生态环境，沿海地区污泥海洋投放已被严格禁止；污泥填埋需要占用大量土地，并且存在渗滤液污染地表水与地下水系的危险，污泥即便是送到卫生填埋场与垃圾混合填埋，也可能对渗滤液和沼气收集系统造成堵塞，带来安全隐患；而污泥经过好氧堆肥后作为生物资源再利用，用于农业和林业种植、园林绿化和土地复垦，符合循环经济的发展方向，是一种安全、有效、经济、合理的处理处置方式。国外污泥处置方式比较见表2-1 表2-1  国外污泥处置方式比较 国别名称 农用（%） 填埋（%） 焚烧（%） 其他（%） 欧盟国家（1992年） 39 40 11 10 欧盟国家（预计2005年） 45 17 38 － 美国（1992年） 49 35 15 1 日本（1995年） 33 15 49 3           3 污泥堆肥的适用性与可行性 3.1 适用性 1、污泥重金属要符合污泥农用标准 在污水处理过程中通过污泥的吸附、沉淀和浓缩，使得污泥中富集了污水中的各种重金属，所以在考虑污泥农用时，首先必须考虑污泥中重金属的安全性，也就是必须符合《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）。 城镇污水处理厂所处理的污水，一般为居民生活和城镇工业的混合污水。随着城市化发展进程的加快和城市区域经济的分工细化，一般意义上的城镇污水处理厂以处理居民生活污水为主，即使有少部分的工业污水，也随着工业污水不断达标处理，工业污水中的有毒有害物质不断减少。今后随着城市第三产业比重的不断加大和居民生活质量的不断提高，生活污水比重逐步提高，因而污水处理厂所产生的污泥中氮、磷和有机质成分不断提高，重金属含量不断下降。下表列出了国内部分污水处理厂污泥重金属含量与农用标准对比。 表3-1 国内部分城市污水厂的污泥重金属含量（mg/kg以干污泥计） 重金属及有毒物质 As Cd Cr Cu Ni Pb Zn Hg B 矿物油 太原杨家堡 9.7 0.95 145 174 26.2 69.5 831 7.4 10.0 146 上海曲阳净化厂 11.7 2.54 23.2 282 42.6 72.5 2110 3.08 — 上海长桥净化厂 28.9 2.64 34.5 284.7 34.9 93.1 1830 2.49 — 1248 天津纪庄子 17.9 5 565 486 200 669 1355 8.5 — 国家污泥农用标准 酸性土壤 75 5 600 250* 100 300 500* 5 150 3000 中性及碱性 75 20 1000 500* 200 1000 1000* 15 150 3000                         *《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）将Cu和Zn的限制标准调整为800/1500和2000/3000 mg/kg。 由表3-1可以看出，一般的城市污水处理厂污泥有害成分是比较低的，除铜和锌含量略高于标准外，其余的元素均远低于标准。因此，城镇污水处理厂的污泥采用好氧堆肥之后土地利用是适宜的，也是安全的。 2、有便利的辅料供应和产品市场条件 污水处理厂的脱水污泥含水率一般在75%以上，直接堆肥是不可能的，因此，要加入一些辅助材料，比如秸秆粉、木屑等膨松剂调节水分，增加孔隙度。在大城市中如果要解决这样一些辅助材料的供应、运输和储存等问题是有一定困难的，但对于中小城镇却是便利的，可以很容易地就近找到这些材料。对于不同地域的城镇来说，可以因地制宜选择一些能长期供应和数量充足的材料，比如秸秆粉、稻壳、木屑、菇渣、蔗渣等废弃物，充分利用当地丰富的种植农业和养殖业有机固体废物做辅料资源。 目前全国各地农业生产中产生大量的作物秸秆，规模化的畜禽养殖业产生大量的畜禽粪便，生产加工业产生大量的稻壳、木屑、菇渣、蔗渣等废弃物。农村和城镇这些废弃物的利用途径还很有限，利用率还很低，还存在焚烧秸秆、乱排畜禽粪便等现象。不仅浪费资源而且污染大气环境，畜禽粪便排放造成水体环境污染、大气恶臭污染和有害病原菌微生物污染。利用城镇污水处理厂污泥与作物秸秆或其它废弃物好氧堆肥，既解决了污泥问题，又生产了微生物活性较高的有机肥，用于农业大田生产，果树种植、园林绿化是很好的肥料，对于减轻长期施用化肥造成的农村环境污染，增加土壤肥力，提高农产品品质，增加农业收入，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。 每一个中小型城镇污水处理厂的污泥处理实际上就形成一个小型有机肥生产厂，因为污泥堆肥产品是一种高效、优质、安全的有机肥料。污泥作为有机肥原料的来源是连续和稳定的，而农业生产的季节性决定了肥料供给的间断性，因此，考虑污泥堆肥的销售要符合肥料生产行业全年生产、季节销售的特点，利用污泥堆肥低成本优势和政策优势，开辟适合于大田作物、果树林木、城市绿化、土壤改良和生态修复等多方面的销售渠道，从而确保污水污泥的及时处置。有机肥产业的核心竞争力是适度的生产经营规模，因为只有适度的生产规模才能满足有机肥原料来源分散、销售半径短的特点，只有实现本土化生产、本土化销售才能真正实现本土原料与市场资源的优化配置。 3.2 可行性 1、符合排放标准要求 国家颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），从2003年7月1日已正式实施，标准对城镇污水处理厂污泥排放提出了较为严格和明确的要求。标准将好氧堆肥列入污泥稳定化处理的方法之一，与厌氧消化和好氧消化相比，好氧堆肥除了有稳定化作用（有机物降解）外，还有无害化作用（杀菌消毒）。这是由于好氧堆肥过程在好氧微生物降解有机物的同时，释放出大量的能量（热量），堆肥物料温度可以上升至60～70℃，杀灭病原微生物和寄生虫卵。因此，好氧堆肥工艺是处理城市污水污泥、生活垃圾以及集约化饲养场畜禽粪便的最有效方式之一。 污水污泥通过好氧堆肥可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的污泥稳定化、无害化处理要求：含水率（%）﹤65；有机物降解率（%）﹥50，蠕虫卵死亡率（%）﹥95，粪大肠菌群菌值﹥0.01。 2、污泥养分可利用 随着城乡经济不断发展和人民生活水平的提高，各种有机固体废弃物的排放量也日益增多，城镇污水处理厂的污泥中含有大量促进农作物生长的有机物质和植物需要的氮、磷、钾等营养成分和多种微量元素，是重要的有机肥资源和良好的土壤改良剂。污泥中的营养成分与农家肥比较见表3-2。 利用城镇污水处理厂污泥生产肥料，一方面其产品是有机肥，对改善土壤性能与提高土地肥力，维持农作物长期的优质高产都是有益的，是农林业和园林绿化的需要；另一方面，随着城市化进程的加快，人民生活水平的不断提高，居民对生活环境的卫生要求也日益严格，从节省资源与改善环境角度出发，都有必要把实现有机固体废弃物资源化作为固体废弃物无害化处理、处置的重要 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 表3-2   污泥中的营养成分与农家肥比较 项目名称 有机质（%） 氮（N%） 磷（P2O5%） 钾（K2O%） 太原市杨家堡污水净化厂 52 1.97 1.72 0.53 上海市曲阳水质净化厂 75 1.84 0.42 0.44 上海市长桥水质净化厂 66 3.12 0.224 0.315 天津市纪庄子污水处理厂 48～53 2.4～3.9 1.2～3.5 0.32～0.43 猪厩肥 25.0 0.45 0.083 － 马厩肥 25.0 0.58 0.122 － 牛厩肥 20.0 0.34 0.070 － 羊厩肥 31.8 0.84 1.100 －           3、成熟工艺、经济有效 利用有机固体废弃物生产堆肥，已有几千年的历史，随着生产力发展和科技进步，堆肥化技术已得到不断改进。应用堆肥化技术处理污泥在70年代后引起了世界各国的广泛重视，并迅速成为环保领域内的一个研究热点。我国60年代初首次在北京高碑店污水处理厂进行污泥自然通风的堆肥试验，获得成功，由此确立了污泥好氧堆肥工艺的主导地位。此后在北京、天津、太原、唐山等地陆续进行多项堆肥工业化试验，目前污泥堆肥工艺及设备已得到广泛应用，是一项较为成熟的处理工艺。正是由于污泥堆肥化技术在实际应用中可以达到“稳定化、无害化和资源化”的多重效果，并且具有经济、实用、不需外加能源、不产生二次污染等优点，污泥还可与作物秸秆、剪枝树叶、畜禽粪便等其它废弃物一同处理，目前已愈来愈成为一种主要的处理方法。 城市污水处理厂污泥好氧堆肥处理技术，具有工艺成熟、投资少、运行费用低、有效杀灭病原微生物和资源化农用肥效高等突出特点，是一种安全、可靠、经济、有效，相对妥善和有利于区域土壤有机质平衡的污泥无害化处理工艺和资源化处置手段，适合科学发展观和我国国情。 4、产品安全可靠、有广阔市场 污泥的重金属问题是资源化的主要障碍之一，也是令许多业内人士担心和头疼的问题。事实上，国内外对污泥的处理技术研究已有几十年的历史，污泥产品作为肥料在农业上的应用和对比试验积累了大量的、长时期的研究试验数据和成果。比如污泥堆肥化处理对污泥重金属形态的影响，施用污泥肥料重金属在土壤中的移动、富集及活性变化规律，污泥重金属分离、转化或钝化（降低污泥重金属活性）的化学、物理及生物方法，以及污泥肥料的施用方法、范围及控制标准等。大量的研究与施用实践证实，污泥好氧堆肥对污泥中富集的少量重金属具有显著的钝化和稀释作用（堆肥添加秸秆粉和粉煤灰，制肥添加无机肥料等），施用污泥肥料产品污泥的相对含量与施用总量均控制在国家颁布的《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）之内，完全可以保证其使用的安全性。 污泥经过好氧堆肥处理后，病原菌灭活、有机物腐殖质化、重金属稳定化，植物可利用形态养分增加，其C/N比、物理性状、无毒化程度、溶解度、养分平衡等都得到很大改善。堆肥产品的氮、磷、钾总养分大于4%，有机质含量大于30%，重金属含量低于农用标准，是一种高效、优质、安全的有机肥料，完全符合农业部标准《有机肥料》（NY525-2002）。可以用于城市绿化、草坪施肥及大田、果树等农用肥料，由于污泥肥料产品具有明显的性能价格比优势，市场销售情况良好。 在我国，城市园林绿化事业的蓬勃发展，需要大量的苗木花卉草坪基地。而污泥堆肥用于花卉苗圃，一是可以改良土壤，增加土壤有机质和养分；二是促进苗木和花卉生长；三是污泥中的一些重金属和有害物质不进入食物链，同时树木园林花卉对重金属和有害物质有一定的净化功能。当前我国正进行大规模生态建设，大面积植树种草，污泥堆肥用于城市园林绿化和防护林建设是最合适的途径；另外污泥堆肥也可作为果树与大田农作物的基肥使用，以增加作物产量。总之，在我国城镇污水处理厂不断发展的今天与未来，污泥的无害化、减量化和资源化势在必行。 继续阅读