城镇污水处理厂污泥处理处置探讨


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背景:环保部11月份正式对外发布《城镇污水处理厂污染物排放标准》征求意见稿,此文件是对《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的第一次修订。新增近50项控制项目,标准趋严,同时制定了污泥稳定化和无害化处理的标准。进一步加大对城镇污水处理污染物排放的控制,对新增或改造污水处理厂具有很大的指导意义,同时也给污泥无害化处置带来机遇。

主题:城镇污水处理厂污泥处理处置探讨话题:1、 城镇污水处理厂污染物排放现状;2、 城镇污水处理厂污泥的产生与处理;3、 城镇污水处理厂现有污泥处置方式;4、 城镇污水处理厂污泥处置未来发展方向;5、 案例分析。

本期内容本次主题的起因是源于环保部的一份征求意见稿,其中提到了对固污染物排放的标准修改,我们看到了对于污泥处理处置的重视,结合当前污泥处理处置的现状,我们开始本期微水会的讨论。

随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化,污水厂的污泥产生量将有较大的增长,由此引起的二次污染问题已不容忽视。所以对污泥无害化处理处置让讨论更加具有现实意义。

基础知识普及

1、 污泥

污泥是污水处理后的产物,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上),有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物。

2、 污泥处理与污泥处置

城市污水处理厂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、硝化(厌氧硝化和好氧硝化)、堆肥和干化等工艺过程。

污泥处置是指经处理后的污泥或污泥产品以自然或人工方式使其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。污泥处理和处置的界限以污水处理厂厂界为准,厂内为污泥处理,厂外为污泥处置。

3、 污泥减容与污泥减量化、稳定化

污泥减容是通过降低污泥的含水率来减少污泥的体积,而污泥中生物固体量几乎没有改变的过程。减容化主要包括浓缩、脱水和干化等工艺;

污泥减量是指采用适当的工艺过程和处理方法,使污泥中的有机物含量和污泥产量减少的过程;污泥稳定也会使得污泥减量,但主要是针对污泥中有机质而言,可以通过物理、化学或生化反应,使污泥中的有机物发生分解或降解为矿化程度较高的无机化合物的过程。

污泥稳定化,稳定方法包括碱(石灰)稳定、厌氧硝化、好氧硝化、堆肥、化学稳定和热稳定等过程。

4、 污泥无害化

通过化学氧化、高温分解等杀灭污泥中病原菌和蠕虫卵等的过程。

5、 目前城镇污水处理厂的处理工艺

主要采用的处理工艺有氧化沟、厌氧-缺氧-好氧工艺(Anaerobic-Anoxic-Oxic ,简写A2/O)、序批式活性污泥法(Sequencing batch reactoractivated sludge process,简写 SBR)、缺氧-好氧工艺(Anoxic-Oxic,简写A/O)、活性污泥法、生物膜法等,这6 种工艺约占污水处理厂数量的89.8%,污水处理量占90.6%。

6、 污泥产生

污泥是污水处理的必然产物,其产生量受到污水处理量、污水来源、处理工艺、处理水平、污泥脱水程度等因素影响。

7、 国际上处置城市污泥主要方式

国际上处置城市污泥主要有焚烧、卫生填埋、投海和土地利用、也有炼制矿物油或做型煤配料的尝试。

讨论一:污泥排放现状?

污水处理厂的建设往往只注意污水处理要达到排放标准。近几年,由于有脱磷脱氮要求,演变出不少污水生物处理工艺,而对污泥处理和处置,设计中一般只提将脱水污泥外运和综合利用,未计算其投资和经常费用,这势必会造成二次污染。

在2013年第八届水处理行业热点技术论坛上,住建部科技发展促进中心城镇水务技术办公室主任孔祥娟披露的一组数据颇为触目惊心:根据住建部全国污水处理信息系统的统计,我国年产生含水80%的污泥约2500万吨,其中51.9%的处置方式是填埋。

“这51.9%能否达到国家规定的卫生填埋标准,还要打上一个大大的问号。事实上,大部分污泥被随意外运,简单填埋和堆放,没有得到有效的处置。”

所了解到的信息与大家提到最多的是一致的,目前污水处理厂,污泥偷排,随地掩埋,非常严重的,造成二次污染。

现在环保部的征求意见稿加大了对固污染物排放的监管,明确了对污泥的无害化处理及稳定化排放。将会加大对污泥处理处置的监管力度,也给污泥的处理处置技术发展带来机遇。

讨论二:污泥处理处置技术?

目前对污泥的处理主要是进行减量化、稳定化、无害化处理,其中常用的污泥处理的单元技术:

1、常规浓缩与脱水

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。

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。

2、厌氧消化技术

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。

3、好氧发酵技术

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,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。

4、污泥热干化技术

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。

5、石灰稳定技术

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。

6、其他技术污泥热解处理技术

污泥水热处理技术

污泥处置包括土地利用、焚烧及建材利用、填埋等方式。

精彩观点:

其中提出对主要集中在对城镇污水处理厂和工业废水处理厂排出的剩余污泥和化学污泥进行焚烧处理是一个环境风险非常高的做法。对于重金属,无法做到完全无害化,并且产生的废气不经过专门的处理,进行排放将引起二次污染。

也有群友提出要从源头开始控制,减量化+无害化+资源化,这个大原则是对的,但问题是,现实很混乱,政出多门,一类污染物在源头控制不住,携带有毒有害污染物的工业废水违规排放屡禁不止,导致后面的无害化成本很高,资源化土地利用的路径被堵死。

对源头进行控制,这将是国家环境治理工作的重中之重,也是目前工作中最薄弱的环节,其实这不仅仅是污水处理的问题,也是污泥处理的问题,因为这类有毒有害物质在目前流行的污水处理工艺中,从水污染物转化为固体污染物(污泥),导致污泥处理处置的技术路线不能回归到理性轨道,只能通过焚烧处理,又将固体污染物转化为气体污染物。

我国的污泥情况与发达国家还不一样,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。污泥的有害成份越来越少,在欧美等国家,污泥的土地利用已经达到一半以上。

案例分享:

长春市污水厂污泥处理处置工程

主管单位:长春市水务集团城市排水有限责任公司

建设地点:吉林-长春

规模:400吨/日

建成时间:2010-09 

工程投资:7800万元

臭气浓度:低于国家恶臭污染排放标准(GB14554-93)

发酵温度:55-65 ℃

污泥稳定化率:100

处理处置前含水率:80-82 %

处理处置后含水率:40 %

污泥处理处置:好氧发酵(堆肥)

运行成本:80-110 元/吨

本项目的主要创新:

1、温度-氧气-臭气自动监测和反馈智能化控制系统(CTB工艺和CompSoft V3.0);

2、采用冬季堆肥辅助系统,解决了长春市冬季气温低,堆体升温慢的问题;

3、智能控制条件下工艺参数监控,消除了污泥含水率波动和温度波动的不利影响;

4、通过好氧发酵过程中的通风策略优化,达到快速脱水、生物干化的目的;

5、对恶臭气体的产生、能耗、工艺稳定性等关键技术参素有明显改善。

本项目发酵处理过程采用温度-氧气-臭气耦合智能化控制,可以根据不同条件下的工艺参数变化自动调控和优化无害化处理过程。进料污泥含水率80-82%,腐熟物料(发酵产品)含水率40~45%左右;添加15%秸秆。发酵产品的发芽率大约90%,粪大肠杆菌值大于0.01,蠕虫卵死亡率大于95%;发酵车间NH3、H2S等臭气低于国家恶臭污染排放标准(GB-14554-93)。解决了长春市的污泥问题,通过生物好氧发酵干化后,作为垃圾填埋场的覆盖土或生产肥料的原料(营养土)。

污水脱泥-自动控制、快速发酵-有机肥(造粒、干燥)-果树、蔬菜、粮作、园林等化肥经过严格无害化处理后的污泥堆肥可以作为基质及土壤改良剂,直接用于退化土地改良、育苗基质、苗圃、观赏植物、草皮、草地、公园、高速公路绿化带和高尔夫球场及尾矿堆、采石场、露天煤坑的复垦等;也可生产复合肥,用于农田、蔬菜、果树、草坪肥、花卉等。

讨论总结:此项目由中科博联提供的工艺技术包;高温发酵 一般病原菌少很多,在国内成熟案例比较多,也有比较好的应用;不能直接当肥料,发酵之前也需要大量有机质废料,做填充,需要做添加和调配;不能连续使用,由于PAM的原因会导致一定的土壤硬化,比较符合做缓释肥;好氧发酵,做有机肥基本是市政工程;虽然效果距离商品肥料有差距,担这毕竟是个出路,且应用范围广,我是支持的,现在唯一担心的就是极少对重金属长效影响和对环境是否有环境激素效应,尚未确定,率先用在绿化施肥,是可行的。

大连东泰夏家河污泥处理厂

感谢由@利浦厌氧消化 刘总为我们提供的案例。做了夏家河污泥处理厂的技术核心工艺包。

项目建设运行方式:BOT

投资方:大连东泰产业废弃物处理有限公司大连力达环境工程有限公司

技术支持:德国利浦,大连利浦,大连力达

设计:600吨/天 含水率80%

投资:1.5亿元 不含土地费用

占地:2.47公顷

截止2015年7月,生产运行2207天。累计生产数据:市政污泥 80.41万吨;城肥 10.70万吨;其它有机废物 1434.5吨;生物气 2648.06万立方米;净化生物气 1343.08万立方米;消化污泥(含水率68%) 47.1万吨。

联单式管理参照危险废物管理方式污泥产生单位、运输单位、处置单位、城建局、环保局各持一份。污泥日产日运,通过联单式管理,保证污水厂污泥产生后立即清运,立即处理,杜绝了污泥长时间存储和偷排等违规现象,保证污泥全部得到妥善处理。

产物去处:生物气:生物气主要成分CH4(约60%)、 CO2(约40%),是一种清洁燃料,热值约5000大卡。1立方沼气=0.7千克标准煤。生物气提纯后制成净化生物气,甲烷含量92%以上,热值约8000大卡,作为城市燃气补充气源。

目前产气可满足近两万户居民用气需求。

消化污泥:消化污泥为消化液脱水后的产物,富含氮磷钾等营养成份,经抛翻后可制成腐殖土,广泛应用于土壤改良、园林绿化及有机肥的基料。农业部检测中心检测,重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248-2007)《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CT/T309-2009)B级污泥标准

消化污泥中富含硅、铝、铁,可替代粘土作为水泥生产原料。

讨论总结:市政污泥(生活污泥)为例,目前几个主流的工艺1.厌氧消化 2.好氧堆肥3、深度脱水4、其他资源化处置,水泥窑之类;目前,比较前段污泥(物流协同处置)工艺路线有两种:1、热水解+高压板框+液体厌氧+浓缩;2、热水解+厌氧+深度脱水;06年,大连污泥是135元/吨,加上金州新区的污泥,均价在150元/吨;收运费用不在BOT价格里;大连项目成功原因之一是他的天然气,夏家河项目处理范围只在进场和出厂,需要结合当地的实际情况;

最终产品沼气发电or提纯燃气并网、沼液沼渣做肥料or烧砖、做水泥等,不是每个地方都有这资源,因地制宜。

当有机质含量低于50%,甚至更低的时候,很多污泥比重和磨损性能会明显加大

精彩答疑:

1、 沼渣排了,沼液去哪了?

大连项目比较早,工艺是预处理+中温厌氧+离心脱水,消化液经过离心脱水分离为沼渣和沼液,其中,沼渣的含水率在70%,经过摸索,目前大连的沼渣主要送到周边2个水泥厂,替代原料中的黏土,进入水泥窑炉。目前,我们的沼液大部分回流到前段,作为预处理的调配用水,少量进入我们的污水厂,沼液不多。

2、 能否谈谈为什么国内城市污泥厌氧消化处理率如此低?

按理说,厌氧消化已经是非常成熟的技术。最近顺便考察过美国几个污水厂,污泥消化做得非常好。经过消化的泥直接压滤后土地利用。我们市政污泥厌氧消化进行的很早,早期大多是卵形池,得利满、帕萨旺做的比较多;之后大多废弃停运了,原因有很多;其实,厌氧池就是一个载体,可以有柱形、卵形,可以有钢罐、混凝土罐;集中处置是否合理,这又是个大问题;目前,国内最大的地上柱形池(基本都是钢罐)最大规模是800t/d。污泥处理因地制宜,厌氧不是万金油。

3、沼渣含水率?

沼渣的含水率在70%。

4、沼液是做厌氧氨氧化?

沼液,我们之前上了一套厌氧氨氧化,但是效果不好,菌种养活了但是死的也快。

5、污泥处置费用大概多少?

06年,大连污泥是135元/吨,加上金州新区的污泥,均价在150元/吨。

主持人总结:随着我国城市生活污水排放量的增加和污水处理率的提高,污泥的产生量也将逐年增加。污泥的组成复杂,既含有各种潜在有利用价值的物质,有害有各种有毒有害物质,如果处置不当,必将对生态环境、人类和其他生物健康产生风险。对污泥进行安全处置,首先要对污泥的组分及各组分的环境风险进行详细研究,然后寻求合适的处理处置工艺。降低污泥处理处置过程中的环境风险除了依靠科学技术的提高外,很大程度上取决于国家环境法律法规的完善和人们保护环境自觉程度,这一方面需要环境科学和市政工程等相关学科及其专家们的通力合作,同时也需要政府、管理部门和企业及其与科技界的共同努力,以推动和促进污泥及其源化利用的研究与管理工作。

同时针对本期讨论比较多的两个案例,好氧堆肥和厌氧消化处理处置项目,我们进行了分享和探讨,也为我们实践应用提供了借鉴。


编辑:李丹

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