城市汙水處（chù）理廠的汙泥處理和處置

一、引言 
為了控製水汙染和實現汙水（shuǐ）資源化，我國對城市汙水處理率提出（chū）了明（míng）確的（de）要求，到2005年（nián），50萬以上人口城市汙水處理率應達到60％以上（shàng）；到2010年，所有設市的（de）城市，汙水處理率不低於（yú）60％。直轄市、省會城市、計劃單（dān）列市和風景旅遊城市，汙水處理率不低於70％。 
隨（suí）著汙水處（chù）理（lǐ）設（shè）施的普及、處理率的提高（gāo）和（hé）處理程度的深化，汙水廠的汙泥產（chǎn）生（shēng）量將有較大的增長，由此引起的二次汙染問題已不容忽視（shì）。因此如何合理地處（chù）理（lǐ）、處置汙泥，已成為城市汙水廠和相關部門必需引起重視的問題。例如上海正在建設的竹園和白（bái）龍港兩個（gè）大型汙水處理廠，每天將產生約700t幹汙泥或2000m3脫水後含水率為65％的汙泥。即每年產生255500t幹（gàn）汙泥或含水率65％的汙泥730000m3。如（rú）何處置這麽大量的汙泥，這是許多（duō）大城市都將麵臨的問題。
國內外汙（wū）泥處理與處置的方法（fǎ）很多，一般采（cǎi）用濃縮、消（xiāo）化（huà）、脫水、幹化、有效利用（多為（wéi）農用）、填埋及焚燒等，或用其中（zhōng）幾個方法組合處置（zhì）。應該（gāi）說，對汙水廠汙泥的（de）處理和處置，我們與先進國家相比，差距較大。 
城（chéng）市汙水廠的汙（wū）泥是指處理汙水所產生的固態、半固態及液態的廢棄物，含有大量（liàng）的有機物、重金屬以及致（zhì）病菌和病原菌等，不加（jiā）處（chù）理任（rèn）意排（pái）放（fàng），會對環（huán）境（jìng）造（zào）成嚴重的汙染。對汙泥處理總的要求（qiú）是穩定化、無害化和減量化。 
國（guó）家對城市汙水（shuǐ）汙染控製的技術政策及新頒布的城鎮汙（wū）水處理廠汙染物排放標準（GB 18918－2002），對城市汙水廠的汙泥穩定和農田利用有（yǒu）明確的要求。但實際（jì）情況是，汙水處理廠的建設往往隻注意汙水處理要達到排放標準。近幾年，由於有脫磷脫氮要（yào）求，演變出不（bú）少汙水生物處理工藝，而對汙泥處理和處置，設（shè）計中一般隻提將脫水汙泥外運和綜合利用，未計算其投資和經常費用，這勢必會造成二（èr）次汙染。處理廠建得越多，汙泥的二（èr）次汙染亦越廣泛。未（wèi）經穩定處理的汙泥（ní），因有機物含（hán）量高，極易腐敗並產生惡臭，尤其是（shì）初沉澱（diàn）池的汙泥，含有大量病菌、寄生蟲卵及病毒，易造成傳染病的傳播。 
二、汙泥的處理和處置 
通常把汙水廠汙泥的穩定和脫水（一般脫水至含水（shuǐ）率達70％～80％）稱作（zuò）汙泥的處理；將汙泥（ní）的堆肥、填埋、幹化和加熱處理及zui終（zhōng）利（lì）用（yòng），稱為汙泥的（de）處置。如脫水汙泥中有毒有害物質超過農用標準，就要考慮衛生（shēng）填（tián）埋和汙泥幹化焚燒技術。從國外汙泥處理的發展來看，無論在歐洲、日（rì）本或美國對汙泥用於農田控製越來越嚴，而對汙泥進行幹化和加熱處理的比（bǐ）例正逐年增加。 
1. 汙泥的處理 
汙（wū）泥穩定處理有好氧穩定（dìng）和厭氧穩定，好氧穩定有很多優點，但能耗很高，隻有當汙泥量較少時才（cái）采用。汙泥（ní）厭（yàn）氧穩定處理通常采用中溫（35℃）厭氧消化方法。國內已有（yǒu）十幾座大型汙水處理廠（chǎng）采用此方法，汙泥經消化後，有機物含量減少，性能（néng）穩定，總體積減少，汙泥消化過程（chéng）中還產生大量沼氣（消化降解1kgCOD可產生350L沼氣）可以回收利用。 
但由於消化裝置工藝複雜，一次性投資大，運行有難度。汙泥厭（yàn）氧（yǎng）消化和沼氣利用裝置費用，約占汙水處理廠投資和運行（háng）費的30％左右，而（ér）且大多需進口技術和設備。從調查已建消化（huà）池的實際運行看，隻有少（shǎo）數達到預期的效果。有管理、設計問題，亦有沼氣利用的經濟性和安全性問題。比較好的如天（tiān）津市東郊汙水處理廠，該廠設計規模為處理城市汙水40萬（wàn）m3/d，汙泥日產2460m3（含水率96％），產生沼氣13300m3，供4台248kW發電機發電，日可（kě）發電27000度，並與市電並網。 
汙泥的穩定問（wèn）題，除了采取（qǔ）汙（wū）泥（ní）厭氧消（xiāo）化外，還應結合汙水處理工藝中考慮少產生汙泥和（hé）穩定泥質的方案。例（lì）如汙水處（chù）理工（gōng）藝設計中采用延長汙水曝氣時間，減（jiǎn）少汙泥的產量；設計參數中增加汙泥泥齡（如泥齡20天以上），盡量使汙泥趨向穩（wěn）定的汙水處理（lǐ）工藝。對中小型汙水處理廠來說，采用帶有延時曝氣功能處理工（gōng）藝（如氧化溝等處理工藝）是可取的。有的（de）汙水處理工藝投資（zī）低（dī）（如（rú）AB法的A段），而汙泥量較多，增加了汙泥的處理成本。故應當（dāng）把汙水處理和汙泥處理統一考慮，一並計算投資和運行（háng）費用。 
汙泥（ní）的穩定並不等於汙泥無害，用於農田還需要符合國家標準中關於汙泥農用時汙（wū）染物控製標準限值（zhí）。見下（xià）表。其中對鎘、汞、砷、苯並芘（pí）、多氯聯苯的（de）要求是比較高的（de），應該通過嚴格控製（zhì）工業廢水源頭的排放，來控製汙泥的性（xìng）質（zhì）。 
國外在汙泥（ní）穩定方麵，除了用生物法（包（bāo）括中溫消化、高溫消化及利（lì）用微生物和某些添加劑）外，還采用（yòng）了化學法，有的將脫水後的汙泥加（jiā）鹽（yán）酸調pH值至2～3，反應（yīng）60分鍾再（zài）加硝酸鈉；有的對脫水汙泥添加石灰。後（hòu）者在歐洲應用較多。 
2. 汙泥的處置（zhì） 
（1） 製複合肥 
按我國目前的經濟條件，對多數汙水廠（特別是大量小型（xíng）汙水廠）來說，汙泥用於（yú）農田是比較（jiào）可行和現實的方案。汙泥中的氮、磷、鉀（jiǎ）和微量元素，對農作物有增產作用；汙泥中的有機質、腐殖質是良好的土壤改良（liáng）劑。汙泥經適當濃縮、脫水後運至市（shì）郊或鄰近（jìn）省份作為農肥，是許多汙水廠采用的方法。但農田施（shī）肥有季節性，不需要泥肥時，汙水廠會泥滿為患，影（yǐng）響正常運行（háng）。於是一些汙水廠支（zhī）付費用，讓農民把汙泥拉走，而不（bú）問其去向，這會造成二次汙染。 
（2） 衛生（shēng）填埋 
上海市對汙水廠的汙泥處置提出“處理一點，填埋一點，利用一點”的原則，上海市水（shuǐ）務局正組織對汙泥處理、處（chù）置和利用的專題研究，提出汙泥用作農田、衛生填埋和汙泥焚燒點的布局和具體的分期實施（shī）方（fāng）案，防止產生二（èr）次汙染。這無疑是正（zhèng）確（què）的舉措。 
上海白龍港大型汙水廠，正在按衛生填（tián）埋要求建設汙泥填埋場，根據汙（wū）泥性質、含水率及力學特性（xìng）等因素進行設計。填埋廠使用期為七年，填埋場底部設有（yǒu）盲管將（jiāng）滲濾液再（zài）回到（dào）汙水廠處理。此法占地大，運（yùn）行工作量大，遇雨季汙泥更難（nán）以壓實，到使用期限後仍需另選場址（zhǐ）。對大型汙水廠采用汙泥衛生填埋，是不得已的（de）權宜之計。衛生填埋場的造價不低，國外對衛生填埋場還要有沼氣安全（quán）收集係（xì）統，對分層複蓋的泥土和排水、綠化（huà）有專門的（de）要求。鑒於地價（jià）上升和填埋場（chǎng）有臭味，近幾（jǐ）年來，無論歐盟國家或美（měi）國、日本，汙泥衛生填（tián）埋（mái）的比（bǐ）例越來越（yuè）小，美國已有的填（tián）埋場還將逐步關（guān）閉。 
有些城（chéng）市（如成都市）擬（nǐ）將汙水廠汙泥運至城（chéng）市垃圾填埋場一並處置，這（zhè）存在兩個實（shí）際問題：一是管理體製上的問題。垃圾的中轉站和填埋場的布點、設計和投資，屬環衛局管理，而汙水廠的汙泥屬市政係統管理，設（shè）計垃圾填埋場使用年限和（hé）布點距離未考（kǎo）慮接納汙水廠（chǎng）汙泥；二（èr）是脫水汙（wū）泥含水率（lǜ）過高。運往垃圾填埋場的汙泥，要求含水率不大於30％，而目前汙水廠的脫水汙泥含水率（lǜ）在（zài）70％～80％，這類汙泥不易碾（niǎn）壓填埋，除非將汙泥作適當幹（gàn）化或加石灰、絮凝劑處理。無論作何種填埋（mái），汙泥宜采取高（gāo）幹度脫水方案。 
（3） 幹化、焚（fén）燒 
國內近幾年在一些大城市已建和正建一批城市垃圾焚燒場。但汙水廠的汙泥作焚燒處置（zhì），隻有（yǒu）上海市石洞口汙水處（chù）理廠（設（shè）計規模為40萬m3/d）設（shè）有汙泥焚燒爐裝置（zhì），計劃（huá）今年年底（dǐ）投產。焚燒（shāo）爐采用國外技術（shù）在國內製造，汙泥的幹化和焚燒設備總投資為人民幣8000萬元，費用並不算（suàn）高。 
由於汙（wū）泥幹化和汙泥焚燒相結合比單汙（wū）泥（ní）焚燒一次性投資少，處理成本低，故汙泥幹（gàn）化往往是焚燒的前處理。北京市清河汙水（shuǐ）廠二期工程和天津市鹹陽路汙水廠，擬先建汙泥幹化裝置。汙泥幹化可使（shǐ）汙泥含水率控（kòng）製（zhì）在10％～40％，減少了汙泥的體積和重量（liàng），降低了運輸費和填埋（mái）費，而且汙泥的臭味大為減少。
幹化裝置分直（zhí）接（jiē）幹化和間接幹化，其能量消耗（hào）與汙（wū）泥成份和水分有關。間接幹化（利用沼氣通過熱交換器）一般推薦用立（lì）式幹化裝置，並選用流化床工（gōng）藝。幹化與焚燒（shāo）串聯工藝中，幹化的程度取決於汙泥的（de）熱（rè）值和回收焚燒爐的熱能，使幹（gàn）化的能量盡量（liàng）平衡，不另外添加燃（rán）料（liào）。上海石洞口設計汙泥的幹（gàn）化（huà）和焚燒，汙泥熱值高，能源平（píng）衡有餘。汙泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內有砂粒循環使（shǐ）用（yòng），外排氣體要適當處理。汙泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多，且汙泥焚燒不（bú）會產（chǎn）生二惡英。下圖是法國巴黎塞納河（hé）旁Colombes汙水處理廠的汙泥焚燒爐（lú）和焚燒（shāo）灰（huī）的除塵裝（zhuāng）置。 
如脫水汙泥與垃圾一（yī）並焚燒，國外的經驗是每噸（dūn）垃圾添加（jiā）15％～20％含水率（lǜ）為30％的汙泥。汙泥的幹化和焚燒，可能將是一些大城市大型汙水處理廠（chǎng）的發展方向。當然，由於（yú）國外對焚燒爐排塵有嚴格的要求，除了采用電除塵，還要降溫加溫，加酸加堿，達到無煙塵的排（pái）放。 
（4） 填埋與焚燒的比較 
上海（hǎi）和浙（zhè）江一些單位作過汙（wū）泥衛生填埋及焚燒處置的方案比較。其主要工藝流程為： 
原汙泥→濃縮→消化→脫水→衛生填（tián）埋 
原汙泥→濃縮→（消化）→脫水→焚燒→焚燒灰填埋 
對於焚燒（shāo）處理工藝，為（wéi）了避免消化後（hòu）汙泥（ní）熱值減少，也可以不作汙泥消化處置。上述兩個工藝的（de）經濟（jì）性比（bǐ）較結果，無論采用國（guó）產設備或進口設備，二（èr）者的（de）處（chù）置（zhì）工程費用基本相同。按國產設備對汙泥進行處置，運行費用折成汙泥幹固體，處理總成本約為800元/t。以10000m3/d汙水廠產生2噸DS計，每噸汙泥（ní）處（chù）理成本約（yuē）16元，與國內大型汙水處理廠汙水處（chù）理成本（不計折舊和還貸利息）3～45元/m3相比，需增（zēng）加成本35％～50％，這與國外的實例相當。 
既然汙泥的衛生填埋與汙泥的（de）焚燒其工程費和運行成（chéng）本大致相當，那麽，從汙泥無害化和減量化看，焚燒方案有明顯（xiǎn）的優點。這亦是國外（特別是（shì）西歐和日本）汙泥焚燒發展較（jiào）快的原因。荷蘭的汙泥是100％采用焚（fén）燒處置的。焚燒後少量的泥灰可用於（yú）混凝土、磚瓦製品、路基路麵的骨料和工程建設的回填土（tǔ）。 
三、汙泥處理和處置應注意的問題 
 1. 設計城市汙水處理設施（shī）時，要把工業汙染源控製、汙水處（chù）理（lǐ）工藝和汙泥的處理和處置（zhì），作為一個（gè）係統來考慮。上海市對全（quán）市（shì）大小汙水廠的汙泥成（chéng）份、數量進（jìn）行（háng）分析，在（zài）此基礎上，對（duì）汙泥（ní）的處置作全麵規劃，協調多方關係，落實分期實施方案，這是正確的。不認真處置汙水廠的汙泥，汙水處理是不完整的。 
 2. 對汙泥的zui終處（chù）置，我們缺乏經驗，如汙泥（ní）的幹化和焚燒裝置的設計，比汙水處理工藝複雜（zá）得多，我們應認真學習、引進、消化、吸收（shōu）國外的技術和經驗，同（tóng）時要製訂和*汙泥處置有關的法規和標準。我國一些（xiē）汙水處理廠的汙泥（ní）消化、沼氣利用裝置，基（jī）本上都（dōu）是引進國外的技術和（hé）設備。 
 3. 采用多途（tú）徑（jìng）來解決汙（wū）泥問題。大廠與小廠（chǎng）不一樣，南方與北方亦不一樣。有的地方（fāng）汙泥可與垃圾處置（zhì）相結合，有的地方（fāng）汙泥可與發電廠燃煤相結合。對（duì）量大麵廣的小型汙水廠的汙泥（ní），要總結（jié）農用的經驗。在汙泥幹化和加熱技術上，還可考慮利用太（tài）陽能（néng）、微波和（hé）濕（shī）式氧（yǎng）化等多（duō）種方案。有的汙泥可與工業廢水治理中的汙泥一並處理。要善於總結各地（dì）的經驗和教訓，大（dà）力發展國產化設備，這是一項朝陽產業。要積極探（tàn）索適合國情的低成本、無害化、多用途的汙泥處理和處置途徑。