保定市污泥处理处置现状及综合利用建议

吴 翔

（华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北 保定 071003）

保定作为京津冀协同发展的重要城市，在工业化进程加快的同时，污泥的产量也逐渐增加。污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质和污水表面浮出的泡沫中所得的残渣，污泥干化是最主要的污泥前期处理方法[1-2]。在污泥干化过程中，污泥中的病原体、细菌和微生物将会显著减少，大大提高了污泥的稳定性。由此可见，污泥干化是污泥处理处置及利用的重要环节[3]。

1　保定市生活污泥处理处置情况

保定市拥有城镇污水处理厂28座，生活污泥日均产量达850 t/d。大部分污水厂采取的污泥处理的流程为：剩余污泥→压缩池→脱水车间→外运。

全市污泥处理方法主要包括：带式压滤、板框压滤、带式压滤+干化、带式压滤+石灰固化。污泥处置方式主要有：卫生填埋、简易填埋、好养堆肥土地利用、厌氧消化沼气利用和生物处理。

图1　保定市污泥处理方式

如图1所示，各种污泥处理方法的比例为：带式压滤占94.3%，带式压滤+石灰固化处理占3%，板框压滤处理占1.8%，带式压滤+干化处理占0.5%。

图2　保定市污泥处置方式

如图2所示，各种污泥处置方式的比例为：好养堆肥土地利用占47%，简易填埋占27.4%，卫生填埋占23.2%，厌氧消化沼气利用占1%。

保定市区内三座污水厂经过简单的机械脱水处理，日产含水率80%的污泥约300 t，由唐县绿友肥料有限公司、涞水县绿洋有限公司两家肥料公司对污泥及时外运并进行无害化处置。

2　保定市生活污泥泥质分析

2.1　重金属含量

保定市内三座污水厂产生的污泥，符合污泥重金属含量的国家标准要求。保定市污泥重金属污染以Cu和Zn为主，其他重金属含量相对较低。

污泥进行晾晒干化、发酵处理后，污泥的重金属含量低于我国污泥土地利用（农用、园林绿化、土地改良）的控制限值，可以作为园林绿化污泥。

2.2　养分含量

晾晒、发酵后的污泥样本送至河北省产品质量监督检验院检测，得到保定市生活污泥养分含量报告，保定市污泥中的养分含量较高。除了含各种有机质之外，其还含有丰富的氮、磷、钾成分。

2.3　污泥含水率及热值

各污水处理厂产生的污泥含水率在75%～80%，自然晾晒后含水率可降至30%左右。

将污泥样品放入干燥箱内，在105℃温度下，干燥6 h。然后，根据《煤的发热量测定方法》（GB/T213-2003）的测量方法对污泥样本进行测试，获得污泥热值。用SPSS进行数据处理，得到保定市污泥（含水率≤1%）热值均值为8 328 kJ/kg。

3　污泥干化利用的必要性

保定市绝大部分污泥采用填埋和堆肥处置方式，而填埋占用大量土地，具有较高的二次污染风险。试验结果得到干污泥热值为8 328 kJ/kg，污泥热值大于5 000 kJ/kg时可以自持燃烧，保定市生活污泥具备热能利用的潜力。

4　干化利用的技术基础

4.1　太阳能干化

太阳能污泥干化是指将太阳能作为污泥干化的主要能量来源，结合传统温室干燥技术和当代自动化技术，达到污泥脱水的目的[4]。其流程为：一是辐射干化。通过太阳照射使温度升高，达到水分蒸发的目的。二是通风抽湿。在污泥表面湿度饱和的状态下进行通风或抽湿，使污泥进入湿度不饱和状态，通过太阳照射进行第二轮的水分蒸发，进一步蒸发污泥内部水分。三是发酵。污泥在水分流失且有氧的情况下进行发酵，污泥内部温度因此上升，加速水分蒸发。

4.2　热干化

4.2.1直接热干化

直接热干化技术主要有转鼓干化技术、闪蒸式干化技术、带式干化技术3种。目前，国内主要采用转鼓干化技术和带式干化技术。

4.2.2间接热干化

该技术是指将污泥放入容器中，通过加热容器使污泥达到脱水的效果。间接热干化相对直接热干化易操作，占地面积小，自动化程度高。

4.2.3直接-间接联合热干化技术

此技术在运行过程中没有废气产生，避免产生二次污染。

5　保定市污泥处理处置存在的问题

5.1　稳定化、无害化程度低

污水处理厂建设过程中存在严重的“重水轻泥”现象。大多数中小型污水处理厂往往只考虑污泥浓缩、脱水工序，没有考虑到污水处理厂内污泥稳定化、无害化处理的问题[5]。

5.2　处置目标和技术路线不明确

各县区把污泥看作废弃物还是资源意见不一致，目前，污泥主要通过填埋和土地利用来消纳，而其他如焚烧发电、厌氧消化产甲烷、建材利用和提取有用物质等资源化利用的比例较低。

5.3　缺乏产业政策和配套资金的支持

污水处理厂的污泥处理投资成本和运行成本占污水处理厂总投资的比例仅为10%，甚至更少。

5.4　责任主体不明确

城镇污水处理厂污泥的处理处置需要农业农村部、生态环境部以及住房和城乡建设部等主管部门的相关政策协调和配合，涉及部门广，牵扯环节多，因此需要明确污泥处理处置的责任主体。但是，目前对污泥处理处置的责任主体缺位。

6　污泥处理处置方案建议

6.1　资源化利用

6.1.1农用

经过对保定市生活污泥的重金属含量检测、养分含量检测可知，在一定干化的基础上，保定市污泥可在农业用途方向上进行利用。污泥中富含氮、磷等元素，通过发酵使有机物转化为有机肥料，应用于农田、林地、市政绿化等领域，运行成本低。此外，还可以在养殖蚯蚓等产业上进行探索。

6.1.2材料利用

目前，保定市有利用造纸污泥生产纤维板、硬纸板的企业，在优化原有产业基础上，可进一步进行新型复合材料及多孔材料的研究。除此之外，保定市还可利用污泥生产生态水泥。

6.2　能源化利用

6.2.1热能利用

污泥与燃煤耦合发电是一种成熟的可再生能源发电技术，若保定市采用这种技术可实现燃料的灵活搭配，降低存量煤电耗煤量。在干化阶段，可利用电厂余热进行污泥干化，减少干化过程中的额外耗能。

6.2.2厌氧消化制沼气

保定市污泥含有丰富的养分，厌氧消化可在无氧或缺氧的条件下，将污泥进行有机物分解，制成沼气。厌氧消化制沼气技术可以使污泥实现稳定化，并且产生的沼气可以进一步进行发电或者直接作为燃料。

6.2.3燃料电池

在污泥处理技术和资金支持的情况下，人们可以进行燃料电池等污泥能源化创新利用。通过微生物作用，人们可以将污水中有机物的化学能直接转化为电能，同时实现污水的净化，达到污泥能源化和减量的目标。