城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南

城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南 (试 行) 中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家发展和改革委员会 二〇一一年三月 前 言 近年来，在国家节能减排和积极的财政政策作用下，城镇污水处理得到迅速发展，城镇水环境治理取得显著成效。但是必须看到，城镇污水处理过程产生的大量污泥还未普遍得到有效处理处置。这些污泥非常容易对地下水、土壤等造成二次污染，成为环境安全和公众健康的威胁，影响国家节能减排战略实施的积极效果。因此，污泥处理处置作为我国城镇减排的重要内容，必须采取有效 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 ，切实推进技术和工 1 程措施的落实，满足我国节能减排战略实施的总体要求。 为指导各地城镇污水处理厂污泥处理处置设施的建设，按照无害化、资源化与低碳节能相结合的原则，因地制宜地科学选择技术路线和建设方案，住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会共同组织编制了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》。 本指南编制依据国家和行业相关法律法规、标准规范，总结了近年来我国城镇污水处理厂污泥处理处置的实践经验和研究成果，借鉴了国外的先进经验，同时在编制过程中广泛地征求了有关方面的意见，对主要问题开展了专题论证，对具体内容进行了反复讨论和修改。 本指南的主要内容包括:总则、污泥的来源与性质、污泥处理处置的技术路线与方案选择、污泥处理的单元技术、污泥处置方式及相关技术、应急处置与风险管理。 本指南由住房和城乡建设部科技发展促进中心负责技术解释。请各单位在使用过程中，总结实践经验，提出意见和建议。 目 录 第一章 总则............................................................1 第二章 污泥的来源与性质................................................2 2 第三章 污泥处理处置的技术路线与方案选 择...............................4 第一节 国内外污泥处理处置的现状及发展趋 势............................4 第二节 污泥处理处置的原则与基本要 求..................................5 第三节 污泥处理处置方案选择与评 价....................................7 第四章 污泥处理的单元技 术.............................................13 第一节 浓缩脱水技术.................................................13 第二节 厌氧消化技术.................................................15 第三节 好氧发酵技术.................................................23 第 四节 污泥热干化技术...............................................30 第五节 石灰稳定技术.................................................35 第六节 其他技术.....................................................37 第五章 污泥处置方式及相关技 术.........................................39 第一节 污泥土地利用.................................................39 第二节 污泥焚烧与协同处置技 术.......................................44 第三节 建材利用技术.................................................58 3 第四节 污泥的填埋...................................................60 第六章 应急处置与风险管 理.............................................63 第一节 污泥的应急处置...............................................63 第二节 污泥处理处置的风险 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与管 理.................................65 附录...................................................................68 第一章 总 则 1 编制目的 为落实《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政 策(试行)》，指导全国城镇污水处理厂污泥处理处置设施更 加合理地进行规划建设，为污泥处理处置技术方案选择提供 依据，不断提高污泥处理处置的管理水平，防止对环境安全 和公众健康造成危害，依据国家和行业相关法律法规和标准 规范，编制本指南。 2 适用范围 本指南适用于城镇污水处理厂污泥处理处置技术方案选择 及全过程的管理，指导污泥处理处置设施的规划、设计、环 评、建设、验收、运营和管理。 3 指导思想 本指南的指导思想是针对国内污泥处理处置的实际需求， 4 结合我国相关政策的要求和现有污泥处理处置设施的运行实践，借鉴国际上污泥处理处置的成功经验，按照安全环保、循环利用、因地制宜等重要原则，科学确定污泥处理处置设施的规划、建设和管理的技术要求。 4 规划建设的基本原则 城镇污水处理厂在新建、改建和扩建时，污泥处理处置设施的建设应执行“三同时”原则，即与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。 应根据污泥特性选择合理的污泥处置方式。污泥处理设施的工艺及建设标准必须满足处置方式的要求。 5 过程管理的基本原则 污泥处理处置应进行全过程管理与控制。 工业废水排入市政污水管网前必须按规定进行厂内预处理，使有毒有害物质达到国家、行业或者地方规定的排放标准。污泥处理处置应根据污泥最终安全处置要求，采取必要的工艺技术措施，强化有毒有害物质的去除，并防止二次污染的产生。污泥处理处置运营单位应建立完善的检测、记录、存档和报告制度;对处理处置后的污泥及其副产物的去向、用途、用量等进行跟踪、记录和报告。 第二章 污泥的来源与性质 1 污泥的产生 城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物，主要来源于初次 5 沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。每万m3污水经处理后污泥产生量(按含水率80%计)一般约为5~10 t，具体产量取决于排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素。 2 污泥的性质 污泥性质主要包括物理性质、化学性质和卫生学指标等方面，污泥性质是选择污泥处理处置工艺的重要依据。 2.1 物理性质 污泥的物理性质主要有含水率、比阻等指标。 含水率是指污泥中所含水分的质量与污泥质量之比。初沉污泥的含水率通常为97,~98,;活性污泥的含水率通常为99.2,~99.8,;污泥经浓缩之后，含水率通常为94,~96,;经脱水之后，可使含水率降低到80%左右。 污泥比阻为单位过滤面积上，过滤单位质量的干固体所受到的阻力，其单位为m/kg。通常，初沉污泥20~60×1012 m/kg，活性污泥比阻为100~300×1012 m/kg，厌氧消化污泥比阻为40~80×1012 m/kg。一般来说，比阻小于1×1011 m/kg的污泥易于脱水，大于1×1013 m/kg的污泥难以脱水。机械脱水前应进行污泥的调理，以降低比阻。 2.2 化学性质 污泥化学性质复杂，影响污泥处理处置技术方案选择的主要因素，包括挥发分、植物营养成分、热值、重金属含量等。 挥发分是污泥最重要的化学性质，决定了污泥的热值与可 6 消化性。一般情况下，初沉污泥挥发性固体的比例为50,~70,，活性污泥为60,~85,，经厌氧消化后的污泥为30,~50,。 污泥的植物营养成分主要取决于污水水质及其处理工艺。我国污水处理厂污泥中植物营养成分总体状况，见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2-1。 表2-1 我国城镇污水处理厂污泥的植物营养成分(以干污泥计)(%) 污泥类型 初沉污泥 活性污泥 总氮(TN) 磷(P2O5) 钾(K) 污泥的热值与污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺有关。各类污泥的热值，见表2-2。 表2-2 各类污泥的热值 污泥类型 热值(以干污泥计)/(MJ/kg) 初沉污泥初沉污泥与剩余活性污泥混合厌氧消化污泥污泥中的有毒有害物质主要指重金属和持久性有机物等物质。我国2006年140个城镇污水处理厂污泥中重金属含量，见表2-3。 表2-3 我国2006年140个城镇污水处理厂污泥中重金属含量单位:mg/kg(干污泥) 项目平均值最大值最小值2.3卫生学指标 卫生学指标主要包括细菌总数、粪大肠菌群数、寄生虫卵 7 含量等。 初沉污泥、活性污泥及消化污泥中细菌、粪大肠菌群及寄生虫卵的一般数量见，表2-4。 表2-4 城镇污水处理厂污泥中细菌与寄生虫卵均值表(以干污泥计) 污泥类型 细菌总数 105个/g 粪大肠菌群数 105个/g 寄生虫卵 10个/g 23.3(活卵率78.3%) 17.0(活卵率67.8%) 13.9(活卵率60%) 初沉污泥活性污泥消化污泥 第三章 污泥处理处置的技术路线与方案选择 第一节 国内外污泥处理处置的现状及发展趋势 1国外污泥处理处置的现状及发展趋势 发达国家经几十年的发展，污泥处理处置技术路线已相对成熟，相关的法律法规及标准规范已比较完善。 欧洲污泥处置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世纪90年代以来，可供填埋的场地越来越少，污泥处理处置的压力越来越大，欧洲建设了一大批污泥干化焚烧设施。由于污泥干化焚烧投资和运行费用较高，同时污泥中有害成分又逐步减少，使污泥土地利用重新受到重视，成为污泥处置方案的重要选择。近几年总的趋势是土地利用的比例越来越高，欧盟及绝大部分欧洲国家越来越支持污泥的土地利用。目前，德国、英国和法国每年产生的污泥(干重)分别为220万t、120万t和85万t，作为农用方向土地利用的比例分别 8 已达到40%、60%和60%。 北美地区虽然土地资源充足，但卫生填埋总体较少，污泥处理处置的技术路线一直是农用为主，且为污泥农用做了大量安全性评价工作。目前，美国16000座污水处理厂年产710万t污泥(干重)中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体，用做农田肥料。另外，有17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖。 日本由于土地限制，污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主，农用与填埋为辅。近年来，日本开始调整原有的技术路线，更加注重污泥的生物质利用，逐步减少焚烧的比例。 综上，欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。土地利用主要包括三个方面:一是作为农作物、牧场草地肥料的农用;二是作为林地、园林绿化肥料的林用;三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区改良基质的土壤改良。由于运输距离、操作难度等客观因素，污泥农用量又远高于林用和土壤改良。另外，欧美普遍采用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理。其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处理。美国还另外建设了700多套好氧发酵处理设施。污泥的厌氧消化或好氧发酵为污泥的土地利用，尤其是农用提供了较好的基础。 2中国污泥处理处置现状 9 随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009年，全国投入运行的城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿m3，产生含水率80%的污泥约2005万t。随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000万t。据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。 第二节 污泥处理处置的原则与基本要求 1污泥处理处置的原则 按照《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》(试行)的要求，参考国内外的经验与教训，我国污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠” 安全环保是污泥处理处置必须坚持的基本要求。污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，在进行污泥处理处置时，应对所选择的处理处置方式，根据必须达到的污染控制标准，进行环境安全性评价，并采取相应的污染控制措施，确保公众健康与环境安全。 循环利用是污泥处理处置时应努力实现的重要目标。污泥 10 的循环利用体现在污泥处理处置过程中充分利用污泥中所含有的有机质、各种营养元素和能量。污泥循环利用，一是土地利用，将污泥中的有机质和营养元素补充到土地;二是通过厌氧消化或焚烧等技术回收污泥中的能量。 节能降耗是污泥处理处置应充分考虑的重要因素。应避免采用消耗大量的优质清洁能源、物料和土地资源的处理处置技术，以实现污泥低碳处理处置。鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥处理处置的热源。 因地制宜是污泥处理处置方案比选决策的基本前提。应综合考虑污泥泥质特征及未来的变化、当地的土地资源及特征、可利用的水泥厂或热电厂等工业窑炉状况、经济社会发展水平等因素，确定本地区的污泥处理处置技术路线和方案。 稳妥可靠是污泥处理处置贯穿始终的必需条件。在选择处理处置方案时，应优先采用先进成熟的技术。对于研发中的新技术，应经过严格的评价、生产性应用以及 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 示范，确认 可靠后方可采用;在制订污泥处理处置规划方案时，应根据污泥处理处置阶段性特点，同时考虑应急性、阶段性和永久性三种方案，最终应保证永久性方案的实现;在永久方案完成前，可把充分利用其他行业资源进行污泥处理处置作为 11 阶段性方案，并应具有应急的处理处置方案，防止污泥随意弃置，保证环境安全。 2污泥处理处置设施规划建设的基本要求 污泥处理处置设施建设应首先编制污泥处理处置规划。污泥处理处置规划应与本地区的土地利用、环境卫生、园林绿化、生态保护、水资源保护、产业发展等有关专业规划相协调，符合城乡建设总体规划，并纳入城镇排水或污水处理设施建设规划。污泥处理处置设施应与城镇污水处理厂同时规划、同时建设、同时投入运行。 污泥处理处置应包括处理与处置两个阶段。处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和划建设应满足处置方式的要求。在一定的范围内，污泥的稳定化、减量化和无害化等处理设施宜相对集中设置，污泥处置方式可适当多样。污泥处理处置设施的选址，应与水源地、自然保护区、人口居住区、公共设施等保持足够的安全距离。 应根据城镇排水或污水处理设施建设规划，结合现有污水处理厂的运行资料，确定并预测污泥的泥量与泥质，作为合理确定污泥处理处置设施建设规模与技术路线的依据。必要时，还应在污水处理厂服务范围内开展污染源调查、分析未来城镇建设以及产业结构的变化趋势，更加准确地掌握泥量和泥质资料。 污泥处理处置设施的规划建设应视当地的具体情况和所确 12 定的应急方案、阶段性方案和永久性方案制定具体的实施方案，并处理好三种方案的衔接，同时应加快永久性方案的实施。污泥处理处置设施还应预先规划备用方案，以保证污泥的稳定处理与处置，应急处理处置方案可视情况作为备用方案。利用其他行业资源确定的污泥处理处置方案宜作为阶段性方案，不宜作为永久性方案。 污泥处理处置应根据实际需求，建设必要的中转和储存设施。污泥中转和储存设施的建设应符合《城市环境卫生设施设置标准》CJJ 27等规定。 污泥处理处置设施建设时，相应安全设施的建设也必须执行同时规划、同时建设、同时投入的原则，确保污泥处理处置设施的安全运行。 污泥处理设施的工艺及建设标准应满足相应污泥处置方式的要求。污泥处理设施尚未满足污泥处置要求的，应加快改造，确保污泥安全处置。 3污泥处理处置过程管理的基本要求 污泥处理处置应执行全过程管理与控制原则。应从源头开始制定全过程的污染物控制计划，包括工业清洁生产、厂内污染物预处理、污泥处理处置工艺的强化等环节，加强污染物总量控制。 工业废水排入市政污水管网前必须按规定进行厂内预处理，使有毒有害物质达到国家、行业或者地方规定的排放标 13 准。 在污泥处理处置过程中，可采用重金属析出及钝化、持久性有机物的降解转化及病原体灭活等污染物控制技术，以满足不同污泥处置方式的要求，实现污泥的安全处置。 污泥运输应采用密闭车辆和密闭驳船及管道等输送方式。加强运输过程中的监控和管理，严禁随意倾倒、偷排等违法行为，防止因暴露、洒落或滴漏造成对环境的二次污染。城镇污水处理厂、污泥运输单位和各污泥接收单位应建立污泥转运联单制度，并定期将转运联单统计结果上报地方相关主管部门。 污泥处理处置运营单位应建立完善的检测、记录、存档和报告制度，对处理处置后的污泥及其副产物的去向、用途、用量等进行跟踪、记录和报告，并将相关资料保存5年以上。 应由具有相应资质的第三方机构，定期就污泥土地利用对土壤环境质量的影响、污泥填埋对场地周围综合环境质量的影响、污泥焚烧对周围大气环境质量的影响等方面进行安全性评价。 污泥处理处置运营单位应严格执行国家有关安全生产法律法规和管理规定，落实安全生产责任制;执行国家相关职业卫生标准和规范，保证从业人员的卫生健康;制定相关的应急处置预案，防止危及公共安全的事故发生。 第三节 污泥处理处置方案选择与评价 14 1污泥处置方式的选择 污泥处置包括土地利用、焚烧及建材利用、填埋等方式。应综合考虑污泥泥质特征及未来的变化、当地的土地资源及环境背景状况、可利用的水泥厂或热电厂等工业窑炉状况、经济社会发展水平等因素，结合可采用的处理技术，合理确定本地区的主要污泥处置方式或组合。根据处置方式确定具体技术方案时，应进行经济性分析、环境影响分析以及碳排放分析。 1.1 污泥土地利用 应首先调查本地区可利用土地资源的总体状况，按照国家相关标准要求，结合污泥泥质以及厌氧消化、好氧发酵等处理技术，优先研究污泥土地利用的可行性。鼓励将城镇生活污水产生的污泥经厌氧消化或好氧发酵处理后，严格按国家相关标准进行土地利用。如果当地存在盐碱地、沙化地和废弃矿场，应优先使用污泥对这些土地或场所进行改良，实现污泥处置。用于土地改良的泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》GB/T24600的规定。应对改良方案进行环境影响评价，防止对地下水以及周围生态环境造成二次污染。 当污泥经稳定化和无害化处理满足《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》GB/T 23486的规定和有关标准要求时，应根据当地的土质和植物习性，提出包括施用范围、施 15 用量、施用方法及施用期限等内容的污泥园林绿化或林地利用方案，进行污泥处置。 当污泥经稳定化和无害化处理达到《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T 309等国家和地方现行的有关农用标准和规定时，应根据当地的土壤环境质量状况和农作物特点及《土壤环境质量标准》GB 15618，研究提出包括施用范围、施用量、施用方法及施用期限等内容的污泥农用方案，经污泥施用场地适用性环境影响评价和环境风险评估后，进行污泥农用并严格进行施用管理。 污泥土地利用方案通常包括以上三种土地利用形式，每一种形式的利用量可考虑随季节等因素进行动态调整。 当污泥以农用、园林绿化为土地利用方式时，可采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对污泥进行处理。有条件的污水处理厂，应首先考虑采用污泥厌氧消化对污泥进行稳定化及无害化处理的可行性，污泥消化产生的沼气应收集利用。为提高能量回收率，可采用超声波、高温高压热水解等污泥破解技术，对剩余活性污泥在厌氧消化前进行预处理。当污水处理厂厌氧消化所需场地条件不具备，或污水处理厂规模较小时，可将脱水后污泥集中运输至统一场地，采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对脱水污泥进行稳定化及无害化处理。高温好氧发酵工艺应维持较高的温度与足够的发酵时间，以确保污泥泥质满足土地利用要求。。 16 如污泥泥质经处理后暂不能达到土地利用标准，应制定降低污泥中有毒有害物质的对策，研究土地利用作为永久性处置方案的可行性。 1.2 污泥焚烧及建材利用 当污泥不具备土地利用条件时，可考虑采用焚烧及建材利用的处置方式。 当污泥采用焚烧方式时，应首先全面调查当地的垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉状况，优先利用上述窑炉资源对污泥进行协同焚烧，降低污泥处理处置设施的建设投资。当污泥单独进行焚烧时，干化和焚烧应联用，以提高污泥的热能利用效率。污泥焚烧后的灰渣， 应首先考虑建材综合利用;若没有利用途径时，可直接填埋;经鉴别属于危险废物的灰渣和飞灰，应纳入危险固体废弃物管理。 污泥也可直接作为原料制造建筑材料，经烧结的最终产物可以用于建筑工程的材料或制品。建材利用的主要方式有:制作水泥添加料、制陶粒、制路基材料等。污泥用于制作水泥添加料也属于污泥的协同焚烧过程。污泥建材利用应符合国家、行业和地方相关标准和规范的要求，并严格防止在生产和使用中造成二次污染。 1.3 污泥填埋 当污泥泥质不适合土地利用，且当地不具备焚烧和建材利 17 用条件，可采用填埋处置。 污泥填埋前需进行稳定化处理，处理后泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》GB/T 23485的要求。污泥以填埋为处置方式时，可采用石灰稳定等工艺对污泥进行处理，也可通过添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理。污泥填埋处置应考虑填埋气体收集和利用，减少温室气体排放。严格限制并逐步禁止未经深度脱水的污泥直接填埋。 2典型污泥处理处置方案 2.1 厌氧消化后进行土地利用 该方案可有以下具体操作方案: 厌氧消化?脱水?自然干化(或好氧发酵)?土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用); 脱水?厌氧消化?脱水?自然干化(或好氧发酵)?土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用); 厌氧消化(或脱水后厌氧消化)?罐车运输?直接注入土壤(改良土壤、限制性农用)。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用，实现能量的有效回收，不需要大量物料及土地资源消耗。厌氧消化后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，可优先考虑采用。 2.2 好氧发酵后进行土地利用 该方案有以下具体操作方案: 脱水?高温好氧发酵?土地利用(用于土壤改良、园林绿 18 化、限制性农用); 脱水?高温好氧发酵?园林绿化等分散施用。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利 用。好氧发酵后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，是较好的选择。 2.3工业窑炉协同焚烧 该方案有以下具体操作方案: 脱水或深度脱水?在水泥窑、热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧; 脱水?石灰稳定?在水泥窑协同焚烧利用。 利用工业窑炉协同焚烧污泥其本质仍属于焚烧，但利用现有窑炉，可降低建设投资，缩短建设周期。 当污泥中的有毒有害物质含量很高，且有可供利用的工业窑炉情况下，可优先将工业窑炉协同焚烧作为污泥的阶段性处理处置方案。如污泥中有毒有害物质在较长时期内不可能降低时，应规划独立的干化焚烧系统作为永久性处置方案。 2.4 该方案有以下具体操作方案: 脱水或深度脱水?热干化?焚烧?灰渣建材利用; 脱水或深度脱水?热干化?焚烧?灰渣填埋。 干化焚烧减量化和稳定化程度较高，占地面积较小。当污泥中的有毒有害物质含量很高且短期不可能降低时，该方案 19 可作为污泥处理处置可行的选择。 2.5石灰稳定后进行填埋 该方案有以下具体操作方案: 脱水?石灰稳定?堆置?填埋; 脱水?石灰稳定?填埋。 石灰稳定可实现污泥的稳定化和无害化。 用石灰稳定后的污泥可实现消毒稳定、并提高污泥的含固率，处理后的污泥进行填埋可阻止污染物质进入环境，但需要大量的石灰物料消耗和土地资源的消耗，且不能实现资源的回收利用。 当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的处置方案。 2.6 脱水污泥直接填埋(过渡阶段方案) 该方案有以下具体操作方案: 深度脱水?填埋; 脱水?添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理?填埋。 该方案占用土地量大，且导致大量碳排放。当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。 20 3典型污泥处理处置方案的综合评价 在确定最终的污泥处理处置方案时，应对所选方案进行环境影响、技术经济等方面的综合分析。对于较大规模的污泥处理处置设施，还应对处理处置方案进行碳排放综合评价，尽量实现污泥的低碳处理处置。 本指南此章对各种污泥处理处置方案进行的经济性分析与评价，以及后面各章中对各种方案提出的投资费用及运行费用估算分析，均是基于对目前国内部分典型污泥处理处置工程总结分析的结果，仅供对技术方案进行经济分析时参考。各地在研究确定具体的污泥处理处置工程投资和运行费用时，应结合本地实际，依据可行性研究报告进行详细测算。 典型污泥处理处置方案的综合分析与评价，见表3-1。 表3-1 典型污泥处理处置方案的综合分析与评价 典型处理处置方案 厌氧消化+ 土地利用 生活污水污 泥 好氧发酵+土地利用 生活污水污泥 机械干化+焚烧 生活污水及工业废水混 合污泥 恶臭 烟气 总体安全 21 无机质 工业窑炉协同焚烧 生活污水及工业废水混合污泥 恶臭 烟气 总体安全 无机质 石灰稳定+填埋 生活污水及工业废水混合污泥 恶臭 重金属 总体安全 无 深度脱水+填埋 生活污水及工业废水混合污泥 恶臭 重金属 总体安全 无 最佳适用的污泥种类 恶臭 恶臭 病原微污染因子 病原微生物 环境安全生物 性评价 总体安安全性 总体安全 全 有机质 有机质 氮磷钾 循环要素 氮磷钾 能量 资源循环 利用评价 资源循环 利用效率高 较高 评价 能耗物耗能耗评价 低 较低 评价 物耗评价 低 较高 建设费用 较高 较低 技术经济占地 较少 较多 评价 运行费用 较低 较低 低 高 高 较高 较少 高 低 高 高 较低 少 高 无 低 高 较低 多 较低 无 低 高 低 多 低 在进行碳排放综合评价时，可参照联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)于2006 年出版的《国家温室气体调查指南(卷5，废弃物)》(Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories(Vol 5， Waste))中提出的计算方法，来计算不同处理处置过程的碳排放量。未经稳定处理的污泥进行填埋处置是一个高水 22 平碳排放过程。通常，每吨湿污泥可产生400~600 kg二氧化碳当量的直接碳排放。其他典型处理处置方案的碳排放水平均低于污泥直接填埋。在这些典型处理处置过程中，消耗化石能源产生的间接排放是主要的碳排放源，不同过程存在较大的差别。污泥处理处置过程的碳汇来源主要有两部分:一是对厌氧消化以及热转化过程产生的能源进行利用形成的直接碳汇;二是稳定化的污泥进行土地利用时，由于营养质增加降低化肥施用量，以及持水性增强降低灌溉需求形成的间接碳汇。按照IPCC的计算方法，污泥厌氧消化后进行土地利用的方案碳汇可大于碳源，实现负排放。典型污泥处理处置方案的碳排放分析，见表3-2。 表3-2 典型污泥处理处置方案的碳排放分析 处理处置方案 碳排放分析 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 燃料消耗直接或间接碳排放; 甲烷直接排放; 一氧化二氮直接排放。 沼气替代化石燃料的碳汇; 土壤的直接碳捕获; 替代氮肥与磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 23 絮凝剂消耗间接碳排放; 燃料消耗直接或间接碳排放; 甲烷直接排放; 一氧化二氮直接排放。 土壤的直接碳捕获; 替代氮肥与磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 燃料消耗直接或间接碳排放; 甲烷直接排放; 一氧化二氮直接排放。 焚灰替代石灰等建材原料的碳汇; 焚灰替代磷肥的碳汇。 电耗间接碳排放; 石灰消耗间接碳排放。 无 电耗间接碳排放; 絮凝剂消耗间接碳排放; 甲烷直接排放; 一氧化二氮直接排放。 填埋气替代化石燃料的碳汇。 总体碳评价 碳源 厌氧消化 +土地利用 碳汇 负碳排放 碳源 好氧发酵+土地利用 碳汇 24 低水平碳排放 机械热干化+焚烧 工业窑炉协同焚烧 碳源 中等水平碳排放 碳汇 石灰稳定+填埋 碳源 碳汇 碳源 碳汇 中等水平碳排放 深度脱水+直接填埋 高水平碳排放 第四章 污泥处理的单元技术 第一节 浓缩脱水技术 1 原理与作用 污泥浓缩的作用是通过重力或机械的方式去除污泥中的一部分水分，减小体积;污泥脱水的作用是通过机械的方式将污泥中的部分间隙水分离出来，进一步减小体积。浓缩污泥的含水率一般可达94,~96,。脱水污泥的含水率一般可达到80,左右。 2 应用原则 污泥浓缩和脱水工艺应根据所采用的污水处理工艺、污泥特性、后续处理处置方式、环境要求、场地面积、投资和运行费用等因素综合确定。 3常规浓缩与脱水 3.1 浓缩工艺的主要类型及特点 污泥浓缩的方法主要分为重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。目前经常采用重力浓缩和机械浓缩。 重力浓缩电耗少、缓冲能力强，但其占地面积较大，易产生磷的释放，臭味大，需要增加除臭设施。初沉池污泥用重力浓缩，含水率一般可从97,~98,降至95,以下;剩余污 25 泥一般不宜单独进行重力浓缩;初沉污泥与剩余活性污泥混合后进行重力浓缩，含水率可由96,~98.5,降至95,以下。 机械浓缩主要有离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩和螺压浓缩等方式，具有占地省、避免磷释放等特点。与重力浓缩相比电耗较高并需要投加高分子助凝剂。机械浓缩一般可将剩余污泥的含水率从99.2,~99.5,降至94,~96,。 3.2 脱水工艺主要类型及特点 机械脱水主要有带式压滤脱水、离心脱水及板框压滤脱水等方式。 带式脱水噪声小、电耗少，但占地面积和冲洗水量较大，车间环境较差。带式脱水进泥含水率要求一般为97.5,以下，出泥含水率一般可达82,以下。 离心脱水占地面积小、不需冲洗水、车间环境好，但电耗高，药剂量高，噪声大。离心 脱水进泥含水率要求一般为95,~99.5,，出泥含水率一般可达75,~80,。 板框压滤脱水泥饼含水率低，但占地和冲洗水量较大，车间环境较差。板框压滤脱水进泥含水率要求一般为97,以下，出泥含水率一般可达65,~75,。 螺旋压榨脱水和滚压式脱水占地面积小、冲洗水量少、噪声低、车间环境好，但单机容量小，上清液固体含量高，国内应用实例尚不多。螺旋压榨脱水进泥含水率要求一般为 26 95,~99.5,，出泥含水率一般可达75,~80,。 4 污泥深度脱水 所谓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，且不经厌氧消化处理，故脱水后的污泥含水率大都在78,~85,之间。高含水率给污泥后续处理、运输及处置均带来了很大的难度。因此，在有条件的地区，可进行污泥的深度脱水。 深度脱水前应对污泥进行有效调理。调理作用机制主要是对污泥颗粒表面的有机物进行改性，或对污泥的细胞和胶体结构进行破坏，降低污泥的水分结合容量;同时降低污泥的压缩性，使污泥能满足高干度脱水过程的要求。 调理方法主要有化学调理、物理调理和热工调理等三种类型。化学调理所投加化学药剂主要包括无机金属盐药剂、有机高分子药剂、各种污泥改性剂等。物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，降低或者改善污泥的可压缩性。该类物质主要有:烟道灰、硅藻土、焚烧后的污泥灰、粉煤灰等。热工调理包括冷冻、中温和高温加热调理等方式，常用的为高温热工调理。高温热工调理可分成热水解和湿式氧化两种类型，高温热工调理在实现深度脱水的同时还能实现一定程度的减量化。 目前，各种调理方法与主要机械脱水方式相结合所能达到 27 的脱水效果，见表4-1。 表4-1 各种调理方法与主要机械脱水方式相结合的脱水效果 5 浓缩脱水单元可能引起的二次污染及控制要求 污泥浓缩和脱水过程产生大量恶臭气体，主要产生源为储泥池、浓缩池、污泥脱水机房以及污泥堆置棚或料仓。脱水机房恶臭气体不易散发，是污泥浓缩脱水过程臭气处理的重点区域。 应根据环境影响评价的要求采取除臭措施。新建污水厂应对浓缩池、储泥池、脱水机房、污泥储运间采取封闭措施，通过补风抽气并送到除臭系统进行除臭处理，达标排放;针对除臭的改建工程应根据构筑物的情况进行加盖或封闭，并增设抽风管路及除臭系统。一般采用生物除臭方法，必要时也可采用化学除臭等方法。 第二节 厌氧消化技术 1 原理与作用 厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的作用主要体现在: (1)污泥稳定化。对有机物进行降解，使污泥稳定化，不会腐臭，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响; 28 (2) 污泥减量化。通过厌氧过程对有机物进行降解，减少污泥量，同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率; (3)消化过程中产生沼气。它可以回收生物质能源，降低污水处理厂能耗及减少温室气体排放。 厌氧消化处理后的污泥可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918中污泥稳定化相关指标的要求。 2 应用原则 污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，减少温室气体排放。该工艺可以用于污水厂污泥的就地或集中处理。它通常处理规模越大，厌氧消化工艺综合效益越明显。 3 厌氧消化工艺 3.1 厌氧消化的分类 1)中温厌氧消化 中温厌氧消化温度维持在35??2?，固体停留时间应大于20d，有机物容积负荷一般为2.0~4.0 kg/m3?d，有机物分解率可达到35,~45,，产气率一般为0.75~1.10 N m3/kgVSS (去除)。 2)高温厌氧消化 高温厌氧消化温度控制在55??2?，适合嗜热产甲烷菌生长。高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致 29 病菌和寄生虫卵。一般情况下，有机物分解率可达到35%~45%，停留时间可缩短至10~15d。缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。 3.2 传统厌氧消化工艺流程与系统组成 传统厌氧消化系统的组成及工艺流程，如图4-1所示。当污水处理厂内没有足够场地建设污泥厌氧消化系统时，可将脱水污泥集中到其他建设地点，经适当浆液化处理后再进行污泥厌氧消化，其系统的组成及工艺流程图，如图4-2所示。 图4-1 传统污泥厌氧消化工艺流程图 图4-2 脱水污泥厌氧消化工艺流程图 传统污泥厌氧消化系统主要包括:污泥进出料系统、污泥加热系统、消化池搅拌系统及沼气收集、净化利用系统。 消化池通常有蛋形和柱形等池形，可根据搅拌系统、投资成本及景观要求来选择。池体可采用混凝土结构或钢结构。在全年气温高的南方地区，消化池可以考虑不设置保温措施，节省投资。沼气搅拌系统可根据系统的要求选择沼气搅拌或机械搅拌。 3.3厌氧消化新技术 在污泥消化过程中，可通过微生物细胞壁的破壁和水解，提高有机物的降解率和系统的产气量。近年来，开发应用较多的污泥细胞破壁和强化水解技术，主要是物化强化预处理技术和生物强化预处理技术。 30 (1)基于高温热水解(THP)预处理的高含固污泥厌氧消化技术 该工艺是通过高温高压热水解预处理(Thermal Hydrolysis Pre-Treatment)，以高含固的脱 水污泥(含固率15%~20%)为对象的厌氧消化技术。工艺采用高温(155?~170?)、高压(6 bar)对污泥进行热水解与闪蒸处理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解、并破解污泥中微生物的细胞壁，强化物料的可生化性能，改善物料的流动性，提高污泥厌氧消化池的容积利用率、厌氧消化的有机物降解率和产气量，同时能通过高温高压预处理，改善污泥的卫生性能及沼渣的脱水性能、进一步降低沼渣的含水率，有利于厌氧消化后沼渣的资源化利用。 该工艺处理流程，如图4-3所示。此工艺已在欧洲国家得到规模化工程应用。 图4-3 基于高温高压热水解预处理的高含固城市污泥厌氧消化流程图 (2)其他强化厌氧消化预处理技术 其它强化厌氧消化预处理技术有: 生物强化预处理技术。它主要利用高效厌氧水解菌在较高温度下，对污泥进行强化水解或利用好氧或微氧嗜热溶胞菌在较高温下，对污泥进行强化溶胞和水解。 超声波预处理技术。它利用超声波“空穴”产生的水力和声 31 化作用破坏细胞，导致细胞内物质释放，提高污泥厌氧消化的有机物降解率和产气率。 碱预处理技术。它主要是通过调节pH，强化污泥水解过程，从而提高有机物去除效率和 产气量。 化学氧化预处理技术。它通过氧化剂如臭氧等，直接或间接的反应方式破坏污泥中微生物的细胞壁，使细胞质进入到溶液中，增加污泥中溶解性有机物浓度，提高污泥的厌氧消化性能。 高压喷射预处理技术。它是利用高压泵产生机械力来破坏污泥内微生物细胞的结构，使得胞内物质被释放，从而提高污泥中有机物的含量，强化水解效果。 微波预处理技术。微波预处理是一种快速的细胞水解方法，在微波加热过程中表面会产生许多“热点”，破坏污泥微生物细胞壁，使胞内物质溶出，从而达到分解污泥的目的。 4 沼气的收集、贮存及利用 4.1 沼气的性质 沼气成份包括CH4、CO2和H2S等气体。甲烷的含量为60%~70%，决定了沼气的热值;CO2含量为30%~40%;H2S含量一般为0.1~10g/Nm3，会产生腐蚀及恶臭。沼气的热值一般为21000~25000 kJ/Nm3，约5000~6000 kcal/m3及6.0~7.0 kWh/Nm3，经净化处理后可作为优质的清洁能源。 32 4.2 沼气收集、净化与纯化 1)沼气的收集与储存 沼气是高湿度的混合气，具有强烈的腐蚀性，收集系统应采用高防腐等级的材质。 沼气管道应沿气流方向设置一定的坡度，在低点、沼气压缩机、沼气锅炉、沼气发电机、废气燃烧器、脱硫塔等设备的沼气管线入口、干式气柜的进口和湿式气柜的进出口处都需设置冷凝水去除装置。在消化池和贮气柜适当位置设置水封罐。由于沼气产量的波动以及沼气利用的需求，沼气系统需设置沼气贮柜来调节产气量的波动及系统的压力。沼气贮柜有高压(~10bar)，低压(30~50mbar)和无压三种类型。沼气贮柜的体积应根据沼气的产量波动及需求波动来选择。储存时间通常为6~24h。为了保证，可根据沼气利用单元的压力要求，在沼气收集系统中设置压力提升装置。 2)沼气净化 沼气在利用之前，需进行去湿、除浊和脱硫处理。 去湿和除浊处理常采用沉淀物捕集器和水沫分离器(过滤器)来去除沼气中的水沫和沉淀物。 应根据沼气利用设备的要求选择沼气脱硫方法。脱硫有物化法和生物法两类。物化法脱硫主要有干法和湿法两种。干式脱硫剂一般为氧化铁。湿法吸收剂主要为NaOH或Na2CO3溶液。生物脱硫是在适宜的温度、湿度和微氧条件 33 下，通过脱硫细菌的代谢作用将H2S转化为单质硫。 3)沼气纯化 厌氧消化产生的沼气含有60%~70%的甲烷，经过提纯处理后，可制成甲烷浓度90%~95%以上的天然气，成为清洁的可再生能源。 沼气纯化过程一般沼气经初步除水后，进入脱硫系统，脱硫除尘后的气体在特定反应条件下，全部或部分除去二氧化碳、氨、氮氧化物、硅氧烷等多种杂质，使气体中甲烷浓度达到90%~95%以上。 4.3 沼气利用 消化产生的沼气一般可以用于沼气锅炉、沼气发电机和沼气拖动。沼气锅炉利用沼气制热，热效率可达90%~95%;沼气发电机是利用沼气发电，同时回收发电过程中产生的余热。通常1 Nm3的沼气可发电1.5~2.2 kWh，补充污水处理厂的电耗;内燃机热回收系统可以回收40%~50%的能量，用于消化池加温。沼气拖动是利用沼气直接驱动鼓风机，用于曝气池的供氧。 将沼气进行提纯后，达到相当于天然气品质要求，可作为汽车燃料、民用燃气和工业燃气。 5 厌氧消化系统的运行控制和管理要点 5.1 运行控制要点 1)系统启动 消化池启动可分为直接启动和添加接种污泥启动两种方 34 式。通过添加接种污泥可缩短消化系统的启动时间，一般接种污泥量为消化池体积的10%。通常厌氧消化系统启动需2~3个月时间。 消化系统启动时先将消化池充满水，并加温到设计温度，然后开始添加生污泥。在初始阶段生污泥添加量一般为满负荷的五分之一，之后逐步增加到设计负荷。在启动阶段需要加强监测与测试，分析各参数以及参数关系的变化趋势，及时采取相应措施。 2)进出料控制 连续稳定的进出料操作是消化池运行的重要环节。进料浓度、体积及组成的突然变化都会抑制消化池性能。理想的进出料操作是24h稳定进料。 3)温度 温度是影响污泥厌氧消化的关键参数。温度的波动超过2?就会影响消化效果和产气率。因此，操作过程中需要控制稳定的运行温度，变化范围易控制在?1 ?内。 4)碱度和挥发酸 消化池总碱度应维持在2000~5000 mg/L，挥发性有机酸浓度一般小于500 mg/L。 挥发性有机酸与碱度反映了产酸菌和产甲烷菌的平衡状态，是消化系统是否稳定的重要指标。 5)pH值 厌氧消化过程pH值受到有机酸和游离氨，以及碱度等的 35 综合影响。消化系统的pH值应在6.0~8.0之间运行，最佳pH值范围为6.8~7.2。当pH值低于6.0或者高于8.0时，产甲烷菌会受到抑制，影响消化系统的稳定运行。 6)毒性 由于H2S、游离氨及重金属等对厌氧消化过程有抑制作用。因此，厌氧消化系统的运行要充分考虑此类毒性物质的影响。 5.2 安全管理 为了防止沼气爆炸和H2S中毒，需注意以下事项: (1)甲烷(CH4)在空气中的浓度达到5%~14%(体积比)区间时，遇明火就会产生爆炸。所以，在贮气柜进口管线上、所有沼气系统与外界连通部位以及沼气压缩机、沼气锅炉、沼气发电机等设备的进出口处、废气燃烧器沼气管进口处都需要安装消焰器。同时，在消化池及沼气系统中还应安装过压安全阀、负压防止阀等，避免空气进入沼气系统; 并定期检查其可靠性，(2)沼气系统的防爆区域应设置CH4/CO2气体自动监测报警装置，防止误报; (3)消化设施区域应按照受限空间对待。参照行业标准《化学品生产单位受限空间作业安全规范》AQ 3028执行; (4)定期检查沼气管路系统及设备的严密性，发现泄漏，应迅速停气检修; (5)沼气贮存设备因故需要放空时，应间断释放，严禁将贮存的沼气一次性排入大气;放空时应认真选择天气，在可 36 能产生雷雨或闪电的天气严禁放空。另外，放空时应注意下风向有无明火或热源; (6)沼气系统防爆区域内一律禁止明火，严禁烟火，严禁铁器工具撞击或电焊操作。防 爆区域内的操作间地面应敷设橡胶地板，入内必须穿胶鞋; (7)防爆区域内电气装置设计及防爆设计应遵循《爆炸和火灾危险环境电力装置 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》GB 50058相关规定; (8)沼气系统区域周围一般应设防护栏、建立出入检查制度; (9)沼气系统防爆区域的所有厂房、场地应符合国家规定的甲级防爆要求设计。具体遵循《建筑设计防火规范》GB 50016，并可参照《石油化工企业设计防火规范》GB 50160相关条款。 6二次污染控制和要求 6.1 消化液的处理与磷的回收利用 污泥消化上清液(沼液)中含有高浓度的氮、磷(氨氮300~2000 mg/L，总磷70~200 mg/L)。沼液肥效很高，有条件时，可作为液态肥进行利用。 针对污泥上清液中高氮磷、低碳源的特点，可采用基于磷酸铵镁(鸟粪石)法的磷回收技术和厌氧氨氧化工艺的生物脱氮技术，对污泥消化上清液进行处理，以免加重污水处理厂水处理系统的氮磷负荷，影响污水处理厂的正常运行。 6.2 37 消化污泥中重金属的钝化耦合 污泥中的重金属主要以可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态五种形态存在。其中，前三种为不稳定态，容易被植物吸收利用;后两种为稳定态，不易释放到环境中。污泥中锌和镍主要以不稳定态的形式存在;铜主要以硫化物及有机结合态存在;铬主要以残渣态存在;汞、镉、砷、铅等毒性大的金属元素几乎全部以残渣态存在。在污泥的厌氧消化过程中，硫酸盐还原菌、酸化细菌等能促使污泥中硫酸盐的还原和含硫有机质的分解，而生成S2-离子。所生成的硫离子能够与污泥中的重金属反应生成稳定的硫化物，使铜、锌、镍、铬等重金属的稳定态含量升高，从而降低对环境造成影响。另外，温度、酸度等环境条件的变化，CO32-等无机物以及有机物与重金属的络合;微生物的作用，同样可以引起可交换的离子态向其他形态的转化，使重金属的形态分布趋于稳定态。从而它们可以达到稳定、固着重金属的作用。 6.3 臭气、烟气、沼气和噪声处理 厌氧消化池是一个封闭的系统，通常不会有臭气逸出，但是污泥在输送和贮存过程会有臭气散发。对厌氧消化系统内会散发臭气的点应进行密闭，并设排风装置，引接至全厂统一 的除臭装置中进行处理。 38 沼气燃烧尾气污染物主要为SO2和NOx，排放浓度应遵守相关标准的要求。 当沼气产生量高于沼气利用量时或沼气利用系统未工作时，沼气应通过废气燃烧器烧掉。 沼气发电和沼气拖动设备会产生噪声，产生噪声的设备应设在室内，建筑应采用隔音降噪处理。人员进入时，需戴护耳罩。 7 投资与成本的评价及分析 国内污泥消化系统运行好的项目较少，采用的关键设备和配套设施主要依赖进口。因此，目前的投资与运行费用统计尚不具有典型性。 投资成本与系统的构成、污泥性质、自动化程度、设备质量等因素相关。一般情况下，厌氧消化系统的工程投资约为20~40万元/t污泥(含水率80%)(不包括浓缩和脱水)。若采用更多进口设备，投资成本将会增加。 厌氧消化直接运行成本约60~120元/t污泥(含水率80%)(不包括浓缩和脱水)，折合吨水处理成本约0.05~0.10元/t。考虑沼气回收利用后，可节省部分运行成本。 第三节 好氧发酵技术 1 原理与作用 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， 39 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。 2 应用原则 污泥好氧发酵处理工艺既可作为土地利用的前处理手段，又可作为降低污泥含水率，提高污泥热值的预处理手段。 污泥好氧发酵厂的选址应符合当地城镇建设总体规划和环境保护规划的规定;与周边人群聚居区的卫生防护距离应符合环评要求。 污泥好氧发酵工艺使用的填充料可因地制宜，利用当地的废料(如秸杆、木屑、锯末、枯枝等)或发酵后的熟料，达到综合利用和处理的目的。 3 好氧发酵工艺与设备 3.1 一般工艺流程 好氧发酵工艺过程主要由预处理、进料、一次发酵、二次发酵、发酵产物加工及存贮等工序组成，如图4-4所示。污泥发酵反应系统是整个工艺的核心。 图4-4 污泥好氧发酵工艺流程 3.2好氧发酵的工艺类型 发酵反应系统是污泥好氧发酵工艺的核心。工艺流程选择时，可根据工艺类型、物料运行方式、供氧方式的适用条件，进行合理的选择使用，灵活搭配构成各种不同的工艺流程。 1)工艺类型 40 工艺类型分一步发酵工艺和二步发酵工艺。一步发酵优点是工艺设备及操作简单，省去部分进出料设备，动力消耗较少;缺点是发酵仓造价略高，水分散发、发酵均匀性稍差。二步发酵工艺优点是一次发酵仓数少，二次发酵加强翻堆效应，使堆料发酵更加均匀，水分散发较好;缺点是额外增加出料和进料设备。 2)物料运行方式 按物料在发酵过程中运行方式分为静态发酵，动态发酵，间歇动态发酵。静态发酵设备简单、动力消耗省。动态发酵物料不断翻滚，发酵均匀，水分蒸发好，但能耗较大。间歇动态发酵较均匀，动力消耗介于静态发酵与动态发酵之间。 3)发酵堆体结构形式 发酵堆体结构形式主要分为条垛式和发酵池式。 条垛式堆体高度一般1~2 m，宽度一般3~5 m。条垛式设备简单，操作方便，建设和运行费用低，但堆体高较低，占地面积较大。由于供氧受到一定的限制，发酵周期较长，堆体表面温度较低，不易达到无害化要求，卫生条件较差。当用地条件宽松、外界环境要求较低时，可选用条垛式，此方式也适用于二次发酵。 发酵池式发酵仓为长槽形，发酵池上小下大，侧壁有5?倾角，堆高一般控制在2~3 m，设施价格便宜，制作简单，堆料在发酵池槽中，卫生条件好，无害化程度高，二次污染易 41 控制，但占地面积较大。 4)供氧方式 供氧方式有自然通风、强制通风、强制抽风、翻堆、强制通风加翻堆。 自然通风能耗低，操作简单。供氧靠空气由堆体表面向堆体内扩散，但供氧速度慢，供气量小，易造成堆体内部缺氧或无氧，发生厌氧发酵;另外堆体内部产生的热量难以达到堆体表面，表层温度较低，无害化程度较低，发酵周期较长，表层易滋生蚊蝇类。需氧量较低时(如二次发酵)可采用。 强制通风的风量可精确控制，能耗较低，空气由堆体底部进入，由堆体表面散出，表层升温速度快，无害化程度高好，发酵产品腐熟度高。但发酵仓尾气不易收集。 强制抽风的风量易控制，能耗较低，但堆体表层温度低，无害化程度差，表层易滋生蝇类。堆体抽出气体易冷凝成的腐蚀性液体，对抽风机侵蚀较严重。 翻堆有利于供氧与物料破碎，但翻堆能耗高，次数过多增加热量散发，堆体温度达不到无害化要求。次数过少，不能保证完全好氧发酵。一次发酵翻堆供氧宜与强制供氧联合使用。二次发酵可采用翻堆供氧。 强制通风加翻堆，通风量易控制，有利于供氧、颗粒破碎和水份的蒸发及堆体发酵均匀。但投资、运行费用较高，能耗大。 42 5)发酵温度 温度是影响发酵过程的关键工艺参数。高温可以加快好氧发酵速率，更有利于杀灭病原体等有害生物，但温度过高(>70?)，对嗜高温微生物也会产生抑制作用，导致其休眠或死 亡，影响好氧发酵的速度和效果。因此，好氧发酵过程中要避免堆体温度过高，以确保嗜高温微生物菌群的最优环境条件，从而达到加速发酵过程，增强杀灭虫卵、病原菌、寄生虫、孢子以及杂草籽的功能。 频繁的动态翻抛不利于维持高温，会大大延长达到腐熟和无害化的时间，增加能耗和运行成本。 通风过程可以补充氧气，促进好氧微生物活动和产热，但与此同时也会带走堆体的热量，从而降低堆体温度。 3.3 好氧发酵工艺设备 1)混合—破碎设备 该设备将脱水污泥与填充料均匀混合后，破碎为粒径均匀的颗粒物料，以保证发酵过程中良好的通风性能。混合设备主要为混料机，其运行功率建议选择40~50 m3/h为宜。 2)输送—铺料设备 经过混合后的物料经过输送设备，送入铺料机，并将物料置入相应的发酵仓。一般情况下，输送设备与铺料设备相联接，铺料设备将物料均匀铺入堆体上部，避免堆体压实。铺 43 料机建议选择行走速度为4.5~5.0 m/min，可堆高度1.5~2.0 m为宜。 输送设备应具有防粘功能，易耗部件应易于拆卸和更换。主要输送设备包括皮带机和料仓。成套化的输送—铺料设备适合应用于大中型污泥好氧发酵工程，宜与自动化控制系统相结合，以保证工艺运行的稳定性。 3)翻抛设备 污泥发酵过程需通过翻抛设备辅助完成供氧，调整堆体结构，均匀温度。对于中等规模污泥发酵厂，采用的翻抛机工作参数建议选择250~300 m3/h，操作宽度不宜超过5 m，最大翻抛深度为2 m，行走速度在1.5 m/min。同时还应配备移行车，其功能主要为将翻抛机运送至作业位置，移行车的行走速率建议选择4.5~5.0 m/min为宜。 4)出料设备 发酵过程结束后，可通过出料设备，将熟料输送至仓外，以便进一步处置。目前一般采用皮带机作为作为出料设备。皮带机一般适用于对工艺自动化运行要求较高的大中型污泥好氧发酵工程，小型污泥好氧发酵可采用铲车出料或人工出料。 5)供氧设备 在污泥好氧发酵工艺中，应用最多的供氧设备有罗茨风机、高压离心风机、中低压风机 44 等。强制供风方式中，根据风压风量要求，宜采用罗茨风机为宜，一台风机可为多个发酵仓供风。 6)监测仪器 污泥高温好氧发酵工艺运行过程中，为保证发酵充分并避免臭气污染，应进行在线监测。在线监测的主要指标是臭气指标(NH3、H2S)和工艺指标(温度、氧气浓度)。需要配备NH3、H2S、温度、氧气浓度的在线监测仪器。仪器材料应选择以耐腐蚀、灵敏度高、操作简便的金属类探头为主。 7)自动控制操作系统 大中型污泥发酵工程应配备自动控制操作系统，以便达到精确控制发酵参数，缩短发酵周期，促进污泥发酵腐熟。该系统包括操作平台、自动实时采集及反馈控制软件、便携式设备等。 3.4 新型膜覆盖高温好氧发酵工艺 膜覆盖高温好氧发酵工艺是一种将微孔功能膜作为脱水污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。 覆盖功能膜的堆体在鼓风的作用下，在膜内形成一个低压内腔，从而使堆体供氧均匀充分，温度分布均匀，可以确保发酵物的卫生化水平，保证致病性微生物在发酵过程中得到有效杀灭，大大减少敞开式堆体工艺由于局部易发生厌氧而导致的臭气产生。 由于功能膜的微孔特性，覆盖在发酵体上，发酵中的水蒸 45 气和CO2可以自由排出，而致病性微生物、气溶胶等被有效隔离。功能膜同时还具有防雨功能，因此可以在室外建立发酵堆体。 膜覆盖高温好氧发酵工艺的堆体可采用条垛式、发酵池式或简仓式。堆体高度一般 1.5~2.5 m，宽度一般4~7 m。供氧一般采用堆体底部通风方式，采用中压离心风机供风。各堆体宜单独设立风机，并根据堆体的工艺指标(温度、氧气浓度)对风机进行实时控制。由于功能膜的覆盖作用，风机供氧利用率提高，风机功率较小，能耗低。 膜覆盖高温好氧发酵工艺由预处理、进料、一次发酵、二次发酵等工序组成。膜覆盖高温好氧发酵工艺发酵产品卫生化程度高、腐熟均匀。 4 好氧发酵设计与运行控制 4.1 预处理 脱水污泥好氧发酵前须进行适当的预处理，以调节适宜的含水率、碳氮比(C/N)等参数，并破碎成较小的颗粒。 污泥发酵前，脱水污泥必须与填充料进行混合、破碎。混合破碎后物料的颗料直径应?20 mm，含水率为55%~60%，有机质含量?35%，C/N在20:1~30:1，pH值应调整至6.0~8.0之间。 与脱水污泥混合的填充料要求具有含水率低、C/N比值高、 46 具有一定的强度、颗粒分散性好的特点。可利用剪枝、落叶等园林废弃物和秸杆、木屑、锯末等有机废弃物，或利用已发酵的熟料作为回填料。 4.2 发酵工艺参数与操作条件 1)卫生学要求 应达到无害化卫生要求，符合现行国家相关卫生标准。 2)工艺设计参数 供气系统设计要求:供氧方式有自然通风供氧、强制通风供氧，翻堆供氧。在工程中三种供氧方式可相互结合，形成多种供氧方式，但须保证发酵堆体中始终均匀有氧。一次发酵堆体氧气浓度应在5%以上。 发酵仓设计要求:采用风机强制供氧时，堆体高度不宜超过3.0 m，当污泥物料含水率较高时，堆体高度不宜超过2 m。一次发酵推荐采用发酵池式发酵。 工艺参数监控:温度、氧气、水分、C/N、臭气是影响好氧发酵过程的关键工艺参数。大中型发酵工程应对关键工艺参数进行在线监测和调控，以提高发酵效率和工艺稳定性，达到更好的臭气控制和节能减排效果。对原始污泥和发酵产品的理化性质和卫生学指标也应根据需要进行必要的检测。 进出料设计要求:进料应均匀铺料，防止出现堆体物料挤压;采用布气板系统，可有效避免物料压实，造成的通气不畅。 47 3)一次发酵操作条件 发酵堆体中的温度、氧气浓度、耗氧速率监测间隔应以分钟计。条件允许时，建议采用自动采集与实时监测系统获取参数信息，保证发酵通风风量的及时调整。一次发酵堆体氧浓度不低于5%，温度应保持在55 ?以上，持续时间不少于6d，总发酵时间不少于7d。一次发酵结束时，发酵污泥须满足表4-2中的相关指标。 表4-2 发酵结束时发酵污泥相关指标 要求 深棕褐色、无臭、呈松散状、不招引苍蝇 蛔虫卵死亡率大于95% 卫生指标 粪大肠菌值大于0.01 耗氧速率(O2%)/min ~0.3 (O2%)/min 含水率以下 种子发芽试验 无抑制效应，种子发芽指数大于60% 指标 表观 4.3 二次发酵工艺参数与操作条件 二次发酵堆体温度建议不高于45?，二次发酵周期一般在30~50d。二次发酵推荐采用条垛式发酵。二次发酵结束时，发酵污泥须满足表4-3中的相关指标。 表4-3 二次发酵结束时发酵污泥相关指标 表观 灰褐色、无臭、呈松散状、不招引苍蝇 耗氧速率(O%)/min以下 48 含水率以下 种子发芽试验 无抑制效应，种子发芽指数大于80% 5二次污染控制要求 1)作业环境要求 作业区的监测项目应包括噪声、粉尘、恶臭气体(H2S、NH3等)、细菌总数(空气);厂内外环境的监测项目应包括大气中单项指标(CO2、CO、NOx、飘尘、总悬浮颗粒物)、地面水水质、噪声、蝇类密度和臭级。污泥不宜在厂内外场地上裸卸，场地上散落污泥必须每日清扫;发酵车间构筑物应具有防雨、隔音、防腐功能;应配置换气装置和排水设施;厂内应采取灭蝇措施;在发酵过程中应保证全过程好氧，减少臭气产生;发酵厂宜全封闭运行，发酵车间内需保持微负压，并设计良好的通风条件。恶臭污染物控制建议采用生物除臭法。恶臭气体(H2S、NH3等)的允许浓度，应符合现行国家标准《工业企业设计卫生标准》GBZ1、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2和《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。 2)脱水污泥和发酵产物的储存和输送要求 应避免脱水污泥的长时间储存，脱水污泥储存时间不宜超过12h;脱水污泥的输送应有良好的衔接，避免污泥散落，尽可能减少臭气污染的发生;应设置污泥发酵产物仓库，仓库容量应按能存储30d以上污泥发酵产品来设置。 49 6高温好氧发酵工艺的成本评价与分析 根据机械化和自动化水平、工程规模的不同，投资成本可按25~45万元/ t污泥(含水率 真80%含水率)?d进行估算(不含征地费)。 考虑人工、能耗、调理剂、药剂、设备折旧、维修等因素，运行成本大致为120~160元/ t污泥(含水率80%)。 根据处理规模的不同，发酵装置的型式、机械化程度的不同，处理工艺所需的土地面积也不同，一般占地面积可按150~200 m2/ t污泥(80%含水率)进行估算。 第四节 污泥热干化技术 1 原理与作用 为满足污泥后续处置要求，需要进一步降低常规机械脱水污泥的含水率。污泥的热干化是指通过污泥与热媒之间的传热作用，脱除污泥中水分的工艺过程。 2 应用原则 应根据处置的需要和实际条件选择干化的类型和工艺技术。热干化工艺应与余热利用相结合，不宜单独设置热干化工艺。可充分利用污泥厌氧消化处理过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、热电厂余热或其他余热干化污泥。 3 污泥干化工艺与设备 3.1 一般工艺流程 污泥热干化系统主要包括储运系统、干化系统、尾气净化 50 与处理、电气自控仪表系统及其辅助系统等。污泥热干化系统的一般工艺流程，如图4-5所示。 储运系统主要包括料仓、污泥泵、污泥输送机等;干化系统以各种类型的干化工艺设备为核心;尾气净化与处理包括干化后尾气的冷凝和处理系统;电气自控仪表系统包括满足系统测量控制要求的电气和控制设备;辅助系统包括压缩空气系统、给排水系统、通风采暖、消防系统等。 图4-5 污泥热干化工艺流程 3.2工艺与设备 1)工艺设备类型 根据热量传递方式的不同，污泥干化设备分为直接加热和间接加热两种方式。考虑到系统的安全性和防止二次污染，推荐采用间接加热的方式。 2)干化工艺设备 目前应用较多的污泥干化工艺设备包括流化床干化、带式干化、桨叶式干化、卧式转盘式干化、立式圆盘式干化和喷雾干化等六种工艺设备。干化工艺和设备应综合考虑技术成熟性和投资运行成本，并结合不同污泥处理处置项目的要求进行选择。 1 流化床干化 流化床干化系统中污泥颗粒温度一般为40?~85?，系统氧含量流化床干化工艺设备单机蒸发水量1000~20000 kg/h， 51 单机污泥处理能力30~600 t/d(含水率以80%计)。可用于各种规模的污水处理厂，尤其适用于大型和特大型污水处理厂。干化效果好，处理量大;国内有成功工程经验可以借鉴。但投资和维修成本较高;当污泥含沙量高时应注意采用防磨措施。 2 带式干化 带式干化的工作温度从环境温度到65?，系统氧含量带式干化有低温和中温两种方式。低温干化装置单机蒸发水量一般小于1000 kg/h，单机污泥处理能力一般小于30 t/d(含水率以80%计)，只适用于小型污水处理厂;中温干化装置单机蒸发水量可达5000 kg/h，全干化时，单机污泥处理能力最高可达约150 t/d(含水率以80%计)，可用于大中型污水处理厂。由于主体设备为低速运行，磨损部件少，设备维护成本很低;运行过程中不产生高温和高浓度粉尘，安全性好;使用比较灵活，可利用多种热源。但单位蒸发量下设备体积比较大;采用循环风量大，热能消耗较大。 3 桨叶式干化 桨叶式干化通过采用中空桨叶和带中空夹层的外壳，具有较高的热传递面积和物料体积比。污泥颗粒温度桨叶式干化工艺设备单机蒸发水量最高可达8000 kg/h，单机污泥处理能力达约240 t/d(含水率以80%计)，适用于各种规模的污水处理厂。结构简单、紧凑;运行过程中不产生高温和高浓 52 度粉尘，安全性高;国内有成功的工程经验可以借鉴。但污泥易黏结在桨叶上影响传热，导致热效率下降，需对浆叶进行针对性设计。 4 卧式转盘式干化 卧式转盘式干化既可全干化，也可半干化。全干化工艺颗粒温度105 ?，半干化工艺颗粒温度100?;系统氧含量卧式转盘式干化工艺设备单机蒸发水量为1000~7500 kg/h，单机污泥处理能力为30~225 t/d(含水率以80%计)，适用于各种规模的污水处理厂。结构紧凑，传热面积大，设备占地面 积较省。但可能存在污泥附着现象，干化后成疏松团状，需造粒后方可作肥料销售;在国内暂没有工程应用。 5 立式圆盘式干化 立式圆盘式干化又被称为珍珠造粒工艺，仅适用于污泥全干化处理，颗粒温度100?~40?，系统氧含量立式圆盘式干化工艺设备的单机蒸发水量一般为3000~10000 kg/h，单机污泥处理能力从90~300 t/d(含水率以80%计)，适用于大中型污水处理厂。结构紧凑，传热面积大，设备占地面积较省;污泥干化颗粒均匀，可适应的消纳途径较多。仅适用于全干化，对导热油的要求较高;在国内暂没有应用。 ?喷雾干化 喷雾干化系统是利用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热 53 气体(空气、氮气、过热蒸汽或烟气)干燥雾滴。原料液可以是溶液、乳浊液、悬浮液或膏糊液。干燥产品根据需要可制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状。 喷雾干化采用并流式直接加热，既可用于污泥半干化，也可用于全干化，且无须污泥返混。脱水污泥经雾化器雾化后，雾化液滴粒径在30~150μm之间。热媒首选污泥焚烧高温烟气，其次为热空气(通过燃烧沼气、天然气或煤等产生)，也可采用高压过热蒸汽。采用污泥焚烧高温烟气时，进塔温度为400?~500?，排气温度为70?~90?，污泥颗粒温度小于70?，干化污泥颗粒粒径分布均匀，平均粒径在20~120 μm之间。 喷雾干化工艺设备的单机蒸发能力一般为5~12000 kg/h，单机处理能力最高可达360 t/d(含水率以80%计)，适用于各种规模的污水处理厂。干燥时间短(以s计)，传热效率高，干燥强度大采用污泥焚烧高温烟气时，干燥强度可达12~15 kg/(m3?h)，干化污泥颗粒温度低，结构简单，操作灵活，安全性高，易实现机械化和自动化，占地面积小。但干燥系统排出的尾气中粉尘含量高，有恶臭，需经两级除尘和脱臭处理。国内已有工程实例可借鉴。 3.3 尾气净化与处理 污泥干化后的尾气包括水蒸汽和不可凝气体(臭气)，需首先进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后处理，不可凝气体 54 (臭气)外排。干化尾气冷凝装置可采用喷淋塔或冷凝器。 4 设计与工艺控制 4.1设计和运行控制要点 1)污泥热干化程度的选择应遵循下列原则:利用干化工艺自身的技术特点;整个干化通过污泥与热媒之间的传热作用和后续处置系统投资和运行成本应最低;考虑污泥形态(松散度和粒度)对污泥输送、给料系统和后续处置设备的适应性。 2)按照干化热源的成本，从低到高依次如下:?烟气;?燃煤;?蒸汽;?燃油;?沼气;?天然气。一般来说间接加热方式可以使用所有的能源，其利用的差别仅在温度、压力和效率。直接加热方式，则因能源种类不同，受到一定限制。其中燃煤炉、焚烧炉的烟气量大，又存在腐蚀性污染物，较难使用。 3)与干化设备爆炸有关的三个主要因素是氧气、粉尘和颗粒的温度。不同的工艺会有些差异，但总的来说必须控制的安全要素是:流化床式和立式圆盘式的氧气含量小于5%，带式、桨叶式和卧式转盘式的氧气含量小于10%;粉尘浓度小于60 g/m3;颗粒温度小于110 ?。 4)湿污泥仓中甲烷浓度控制在1,以下;干泥仓中干泥颗粒的温度控制在50 ?以下。 5)为避免湿污泥敞开式输送对环境造成影响，应采用污泥 55 泵和管道将湿污泥密封输送入干化机。干化机出料口须设置事故储存仓或紧急排放口，供污泥干化机停运或非正常运行时，暂存或外排。 6)沙石混入污泥对干化设备的安全性存在着负面影响。对于含沙量较大的污泥，可通过增加耐磨裕量、降低转动部件转速等措施降低换热面的磨损。特别是采用导热油作为热媒介质时，须十分注意。 4.2二次污染控制要求 污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后处理。焚烧厂的废水经过处理后应优先回用。当废水需直接排入水体时，其水质应符合《污水综合排放标准》GB 8978的规定。 为防止污泥干化过程中臭气外泄，干化装置必须全封闭，污泥干化机内部和污泥干化间需保持微负压。干化后污泥应密封储存，以防止由于污泥温度过高而导致臭气挥发。干化厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。 干化厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348的规定，对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87 的规定。 干化厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂 56 区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主，辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。 5 投资和运行成本的评价及分析 投资成本是由系统复杂程度、设备国产化率等因素决定的。一般情况下，若有可利用的余热能源，热干化采用国产设备时，单位投资成本在10~20万元/t污泥(含水率80%);若干化设备采用进口设备，单位投资成本在30~40万元/t污泥(含水率80%)。 污泥热干化的运行成本是由众多因素所决定的，例如干化热源的价格、最终干化污泥的含水率、是否需单独建设尾气净化系统等，难以转化到具体金额。各干化设备的具体能耗，如表4-4所示。 表4-4 各种干化设备的具体能耗 干化设备 热量消耗 电耗 流化床kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 带式kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 桨叶式kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 卧式转盘式kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 立式圆盘式kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 喷雾式kcal/kg蒸发水量kWh/t蒸发水量 第五节 石灰稳定技术 1 原理与作用 57 通过向脱水污泥中投加一定比例的生石灰并均匀掺混，生石灰与脱水污泥中的水分发生反应，生成氢氧化钙和碳酸钙并释放热量。石灰稳定可产生以下作用: 1)灭菌和抑制腐化。温度的提高和pH的升高可以起到灭菌和抑制污泥腐化的作用，尤其在pH?12的情况下效果更为明显，从而可以保证在利用或处置过程中的卫生安全性; 2)脱水。根据石灰投加比例(占湿污泥的比例)的不同(5,~30,)，可使含水率80,的污泥在设备出口的含水率达到74.0,~48.2,。通过后续反应和一定时间的堆置，含水率可进一步降低; 3)钝化重金属离子。投加一定量的氧化钙使污泥成碱性，可以结合污泥中的部分金属离子，钝化重金属; 4)改性、颗粒化。可改善储存和运输条件，避免二次飞灰、渗滤液泄漏。 2 应用原则 污泥的石灰稳定技术可以做为建材利用、水泥厂协同焚烧、土地利用、卫生填埋等污泥处置方式的处理措施。 采用石灰稳定技术应考虑当地石灰来源的稳定性、经济性和质量方面的可靠性。 3石灰稳定工艺与系统组成 3.1工艺流程 58 图4-6 石灰稳定工艺系统流程图 3.2系统组成 1)输送系统(包括湿泥及成品污泥输送) 一般可选择螺旋输送机或带式输送机，应采用全封闭结构，以防止污泥散发的臭气排放到大气中，影响操作环境，危害操作人员的健康。 2)石灰仓储与计量给料系统 石灰料仓用来暂时储存罐车运送来的石灰粉料。设有破拱装置、仓顶布袋除尘器、料位器等。 计量给料系统应确保在混合反应器开启后，石灰能持续、定量输送至混合反应器内。主要由进料斗、进料料位监测和出料装置、计量投加装置等组成。 3)干化混合反应系统 作为石灰干化稳定工艺的核心设备，其运行表现直接影响整个项目效果。目前一般选择传统卧式混合搅拌反应器，主要由混合圆筒、工作轴、搅拌元件、在线监测装置等组成。 4)废气收集及处理系统 污泥石灰稳定工艺中，废气主要特点是高温、高湿、高粉尘浓度、低有毒气体浓度。它 的主要成分为水蒸气、石灰粉尘、氨气，温度约为30?~50?。针对该类废气，一般选择湿式喷淋塔或增加净化单元可满足处理需求。 59 4 设计与运行控制 1)石灰掺混比例 根据污泥含水率、石灰活性及最终处置方式差异，石灰掺混比例可在30,以内调整。不同加钙量的脱水效果，见表4-5。 表4-5 加钙处理后污泥温度、pH值及含固量变化(原始污泥含固率22.7%) 编号 石灰与污泥的 重量比(%) 温度(?) (处理后30分钟测量) 28 30 43 45 58 59 在相应时间后的含固率(%) 50小时 一周 pH值 未测未测未测2)混合物料的后续反应 石灰—污泥在快速混合后反应仍将不同程度地持续数小时至数天，设计中应优化工艺条件有利于污泥的后续反应及水蒸汽的蒸发，可以通过设计混合物料堆置设施(一般为5~10d混合物料的堆置空间)为其进一步的反应提供有利条件，但要考虑粉尘及有毒有害气体的控制。 5投资及运行成本的评价与分析 相对污泥热干化、焚烧等处置方式，污泥石灰稳定工艺基 60 建投资较低，根据规模及混合设备选型不同，固定资产投资约为2~4万元/t污泥(含水率80%)。 目前国内工程实例较少，工艺直接运行费用主要由石灰、电、人工、设备维护等费用组成。根据石灰掺混比例不同，单吨运行成本约为50~150元，其中，石灰消耗可占到总运行费用的70,~90,。 第六节 其他技术 1 污泥热解处理技术 污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解，转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同，污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术、污泥油化技术和污泥炭化技术三大类。 污泥热解技术具有污泥中能量有效回收利用、温室气体排放减少、重金属得以固化、避免二噁英的产生、占地少、运行成本低等特点。 2污泥水热处理技术 水热处理技术是将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，改善脱水性能和厌氧消化性能的技术，也称热调质。 水热处理技术按照处理过程是否通入氧化剂，把水热处理分成热处理(也称为热水解)和湿式氧化两种。热处理没有氧化剂通入，而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂。水热 61 处理按照反应温度和压力的不同，又分为低压、中压、高压氧化以及超临界氧化。按照添加催化剂与否，分为催化氧化和非催化氧化。 水热处理技术可与多种污泥处理、处置技术直接对接、联合使用。经过水热处理后的污泥脱水性能大幅度提高，经机械脱水可获得低含水率的泥饼，为污泥的处理和处置提供了基础;水热处理后污泥可进行高效率的厌氧消化，将污泥中的有机质充分转化为沼气;同时，针对水热处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中，整体提高污泥处理系统效率;污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭。 第五章 污泥处置方式及相关技术 第一节 污泥土地利用 1 原理与作用 经无害化和稳定化处理后的污泥及污泥产品，以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式可用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面，使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用，同时污泥也可得以有效处置。 2 应用原则 污泥必须经过厌氧消化、好氧发酵等稳定化及无害化处理后，才能进行土地利用。 未经稳定化处理的污泥进行农用时，可造成烧苗现象。污泥经稳定化及无害化处理后，有机污染物得到部分降解，重金属活性得到钝化，通过无害化过 62 程产生的热量将污泥中大肠杆菌、病原菌和虫卵等灭杀，杂草种子灭活，降低了污泥在进行土地利用时的卫生和环境风险，并提高了植保安全性。 3泥质要求 1)养分与有机质 以有机肥料形式用于农业用途(包括农田、果园和牧草地等)的污泥，其氮磷钾(N+P2O5+K2O)含量应不低于20 g/kg，有机质含量不低于200 g/kg。以基质形式用于农业用途(包括草坪基质、容器育苗基质、苗木基质等)的污泥，其氮磷钾总量不低于40 g/kg，有机质含量不低于240 g/kg。用于园林绿化和林地用途的污泥，其氮磷钾总量不低于30 g/kg，有机质含量不低于200 g/kg。用于土壤改良和植被恢复途径的污泥，其养分与有机质含量，原则上不做要求。 2)重金属 用于农业用途的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T309标准的要求，可分为A级和B级污泥。A级污泥要求较为严格，可用于蔬菜和粮食作物等食物链作物和纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物;B级污泥对重金属限量适度放宽，但只能用于纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物。用于园林绿化和林地的污 39 63 泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》GB/T 23486标准的要求。用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥重金属含量应符合《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》CJ/T 291标准的要求。 3)物理性质 用于农业用途的污泥，粒径不应高于10 mm，无粒径大于5 mm的杂物。用于育苗基质的污泥其容重应低于0.8 g/cm3，总孔隙度和持水孔隙度分别不低于60%和40%，电导率小于3 ms/cm，pH应在6.0~8.0之间。 4)腐熟度 以种子发芽指数作为污泥腐熟度的量化指标。用于农业用途的污泥种子发芽指数不低于60%。园林绿化和林地用途的污泥种子发芽指数不低于50%。用于基质途径的污泥其种子发芽指数不低于75%。 5)卫生指标 进行土地利用处置的污泥蛔虫卵死亡率应不低于95%，粪大肠菌群值不低于0.01。 4 土地利用的方式与方法 4.1 依据土地周围环境条件并结合处理方法选择具体的操作方式 湿污泥直接进行土地利用时，有耕作层施用、深层施用等操作方式。当用于污泥处置的土地远离人群，周围环境不敏感时，可在耕作层直接施用。如周围环境敏感，污泥在土地 64 上摊铺后，应及时深翻至耕作层以下，避免恶臭污染。国外有的城市还将未经脱水的泥浆直接注入耕作层。好氧发酵的污泥施用条件较好，一般可在耕作层直接施用。 4.2 依据应用对象对养分的需求特性合理确定污泥施用量 污泥中的氮磷钾无机养分主要以有机态类型存在，因此污泥的养分释放特性以长效和缓释为主。同时，污泥有机态养分中又以易矿化态类型为主，在施用后速效养分释放较其他有机物料更为迅速，因此又兼具速效性。在进行土地利用时，建议考虑应用对象的养分需求特性，对于生长周期较长，特别是需要贮藏养分(如果树、林地等)的应用对象，适当提高污泥用量与添加比例。而对于生长周期较短的作物，适当降低污泥用量。涉及移栽环节的作物，在移栽后应适当增加污泥用量，保证缓苗的养分需求。以基质形式开展土地利用，适当提高污泥添加比例，甚至可全量使用污泥，以保证满足育苗期的充足养分需求。 40 4.3 不同应用对象的一般施用量 1)农用为主的有机肥料 以有机肥料形式进行污泥农业应用，其应用对象包括林木、果树、花卉，在一定的限制条件下，也可用于麦谷类粮食作物等，一般作为基肥(底肥)进行应用，也可作为追肥施用。 施用量应根据作物养分需求、土壤养分供应特性和土壤环 65 境容量综合确定，一般作物年度施用量范围控制在4~8 kg/m2。对于由污泥制成的有机无机复合(混)肥，由于化肥成分的添加，可适当降低施用量。蔬菜和粮食作物在收获前30~40d不应再施用污泥有机肥料。 2)育苗基质 育苗基质的应用范围包括:蔬菜育苗、林木育苗、花卉育苗等适宜工厂化操作的容器育苗。 对于以育苗基质为途径的土地利用方式，可将污泥视为营养土使用，建议适量提高污泥添加比例，一般占育苗基质体积的50%~70%，特别是林木育苗基质，可全部采用腐熟污泥作为基质原料。 3)园林与公路绿化 园林绿化应用对象包括城市绿化带、公园绿化、行道绿化、公路护坡、隔离带及转盘绿化等。 一般园林绿化年度施用量应控制在4~8 kg/m2，对于公路绿化和树木类可适当提高至8~10 kg/m2。施用方式以沟施和穴施为主。 4)林地 包括自然形成的森林和人工速生林等。 一般年度施用量控制在6~8 kg/m2。施用方式以穴施为主。 5)草坪 适用于人工建植的带土生产和无土生产的草坪。 66 年度施用量一般应控制在5~10 kg/m2，最高不宜超过12 kg/m2。施用方式以撒施为主。 6)生态修复与植被恢复 适合在矿山废弃地、退化土地和植被无法生长的沙荒地施用。 年度施用量一般应结合恢复工程条件而确定，一般不高于3 kg/m2，可在施用后的污泥覆盖层上种植恢复性植物。施用方式以覆盖和机械掺混为主。 41 5 土地利用的环境风险与管理 对于污泥土地利用，应进行全过程的风险管理与控制。全过程风险控制流程，见图5-1。 图5-1 污泥土地利用环境风险控制流程图 5.1 重金属与有机污染物风险 污水处理过程中约有50%的污染物聚集在污泥中，特别是重金属一直以来成为公众对污泥担忧的问题所在。实际上，随着污水处理工艺的提高和时间推移，我国污泥重金属含量正呈现逐年降低趋势，污泥土地利用的重金属风险也在逐渐降低。区域内污泥土地利用，应结合土壤重金属背景信息开展，规划和分级适宜污泥土地利用的区域。同时，通过厌氧消化、好氧发酵或添加钝化剂等措施，可以有效降低污泥土地利用的重金属风险。多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、 67 有机氯农药(OCPs)等有机污染物通过厌氧消化或好氧发酵可部分降解，减少土地利用时向土壤和作物的转移。因此，采取有针对性的预处理措施，可一定程度上降低重金属和有机污染物的土地利用风险。最重要的是要进一步强化源头控制和管理，严格限 42 制有毒有害的工业废水排入市政下水道。 5.2 病原体 污泥中含有大量细菌、病毒、蛔虫卵，其中一部分为人畜共患病源，因此在污泥土地利用之前，需进行无害化处理。但大部分病虫害的致死温度均在50?~60?，与污泥高温好氧及厌氧发酵的温度要求相符合，因此只要经过高温好氧及厌氧发酵等高温(55?，5~7d)处理，污泥中病菌、虫卵均得以灭杀(活)，实现土地利用病虫害风险最低化。 5.3 杂草 污泥中含有的杂草种籽较多，主要源于生活污水夹杂的果蔬种籽，其外壳坚硬，在污水处理过程中并未失活，因此沉淀在污泥中仍具有潜在发芽能力。在进行污泥土地利用，特别是在草坪和育苗基质上应用时，应考虑由此可能造成的生物风险。污泥中的杂草有可能成为入侵草种，影响土地利用效果。 5.4 盐害 68 污泥中盐离子成分复杂且含量较高，特别是氯化钠(NaCl)含量达到普通土壤的20~40倍，已超过普通作物的盐分忍耐范围。因此，在污泥土地利用时，应考虑采取辅助措施，如淋洗脱盐、加大喷灌水量等，降低盐分含量，减少其应用对作物的负面影响。 5.5对水体的影响 在重要水源地类型的湖库周围1km范围内，不宜进行污泥土地利用。在洪水频繁爆发区域，不建议污泥进行土地利用。在饮用水源地周边和地下水位较高地区，污泥土地利用的施用量应遵循减半原则。在水、冰或雪覆盖地区进行污泥土地利用之前，应该确保径流得到有效控制。禁止在敏感性水体附近区域内，超量和过量施用污泥。 5.6 围挡与覆盖 污泥土地利用的场地平面与水平面角度不大于15?，在坡度大于15?的坡地上进行污泥土地利用时，应在下坡处建立有效围挡措施，防治污泥溢流和雨水冲刷造成污染。用于生态修复和植被恢复的污泥，在施用后应进行土壤覆盖，避免污泥过度积累影响恢复效果。在园林绿化和林地等途径进行土地利用时，应将施用后的污泥翻入土内，混合覆盖。 5.7 定期监测 污泥进行土地利用，应委托有资质的环境评价机构对污泥土地利用进行土壤、水体和大 69 43 气方面的长期定点监测，其监测数据记录保存时间不低于6年。监测指标应包括:重金属(主要为汞、砷、镉、铅、镍、铬、铜和锌)、化学需氧量(COD)、硝态氮、苯并(α)芘、矿物油和多环芳烃类(PAHs)，还应包括苍蝇密度和大肠杆菌群总数等。监测频率应依据污泥施用量确定，原则上不低于每季度一次。 5.8 记录备案 污泥在进行土地利用时，污泥产出单位应记录污泥产品去向，同时污泥使用单位应定期向污泥监管单位汇报，建立和完善污泥土地利用登记制度和跟踪体系，保证污泥去向和使用有据可查。对污泥土地利用环境监测数据，应及时上报当地环保主管部门进行备案。 6 土地利用成本分析与经济效益评价 污泥土地利用涉及的成本与经济效益因不同用途而异，具体可参见表5-1。表中并未考虑污泥无害化和稳定化处理成本，若增加此项处理成本，则其投入将相应增加150~250元/t污泥(含水率80%);此表也未考虑污泥土地利用后的作物收获与产品产出收入，同时也不包括因未来物价水平波动可能造成的收支调整。总体而言，在条件许可的情况下，相比于污泥其他处置方式，土地利用是比较经济可行的途径之一。特别是污泥作为有机肥料、园林与公路绿化和林地等途 70 径进行土地利用时，其经济效益较为明显。它可结合区域背景，作为污泥土地利用的推荐途径。如果将应用面积和规模考虑在内，草坪和生态与植被恢复，则是合适的污泥土地利用途径，其污泥消纳量较大，应用前景广泛。 表5-1 污泥土地利用的成本分析与经济效益评价 单位:t污泥(含水率45%~50%) 用 途 成 本 有机肥料 包装，20元 加工，120元 运费，80元 育苗基质 包装，20元 运费，80元 生态修复与植被修复 运费，160元 替代修复材料 2吨，200元草坪 运费，80元园林与公路绿化 包装，20元 运费，80元 林地 运费，160元替代土壤或替代有机肥 替代有机肥 基质1吨，节 支 1吨，500元 1吨，500元300元 净效益 380元 200元 40元 220元 400元 340元 替代有机肥 替代常规基质1吨，600元 1吨，300元 第二节 污泥焚烧与协同处置技术 污泥焚烧包括单独焚烧，以及与工业窑炉的协同焚烧。 44 百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆 71 72