保定市污泥处理处置现状及综合利用建议

中国资源综合利用Vol.36，No.52018年5月综合利用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）摘要：伴随生态文明建设与城市化进程的不断推进，人们对污泥的处理和综合利用要求越来越高。因此，各地要结合自身实际情况，做好污泥的处置和综合利用。本文分析了保定市生活污泥处理处置现状，结合污泥重金属含量、养分含量、含水率及热值，研究了保定市污泥的干化利用。同时，针对保定市污泥处理处置存在的问题，给出污泥资源化和能源化利用的建议。关键词：污泥处理处置；污泥干化；热值；能源化利用中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1008-9500(2018)05-0068-03CurrentSituationandCorrespondingSuggestionsofSludgeTreatmentandDisposalinBaodingWuXiang(SchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)Abstract:Alongwiththeprogressofecologicalcivilizationconstructionandurbanization,people'srequirementsforsludgetreatmentandcomprehensiveutilizationaregettinghigherandhigher.Alllocalitiesshoulddowellinsludgedisposalandcomprehensiveutilizationinlightoftheiractualconditions.Inthispaper,thestatusofsewagesludgetreatmentanddisposalinBaodingwasanalyzed,andthedryutilizationofsludgeinBaodingwasstudiedbycombiningtheheavymetalcontent,nutrientcontent,watercontentandcalorificvalueofsludge.Atthesametime,aimingattheexistingproblemsofsludgedisposalanddisposalinBaoding,suggestionsforsludgeutilizationandenergyutilizationaregiven.Keywords:sludgetreatmentanddisposal;sludgedrying;calorificvalue;energyutilization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850t/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%。收稿日期：2018-03-26作者简介：吴翔（1995-），男，四川内江人，本科，研究方向：能源与动力。第5期吴翔：保定市污泥处理处置现状及综合利用建议综合利用图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300t，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6h。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8328kJ/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8328kJ/kg，污泥热值大于5000kJ/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中国资源综合利用第5期综合利用部、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。参考文献1赵锐，刘丹，李启彬，等.污泥能源化的前景探讨[J].安徽农业科学，2008，（14）：6004-6007.2顾忠民，杨殿海.太阳能污泥干化在欧洲的应用[J].四川环境，2008，（6）：93-96.3李润东，张万里，孙洋，等.污泥热干化技术适应性分析及未来发展趋势[J].可再生能源，2012，（5）：95-99.4顾忠民，杨殿海.太阳能污泥干化在欧洲的应用[J].四川环境，2008，（6）：93-96.计学的回归预测、趋势预测来衡量，需要政府借助相关专家、历史资料来优化估计；St为该土地资源的利用面积；Fecology为用地资源的有机碳储存量；Ct为t类土地单位面积上的有机碳固定量。3.3优化土地资源可持续利用方案和监督方案协调冲突后，政府代理人应当基于土地战略方向，设定一系列的土地可持续资源目标体系与监督约束体系，促使土地最终使用方优化土地资源可持续利用方案。为了在环境影响方面实现长期生态平衡，人们必须不断提升生态环境质量。无论决定维持何种程度的生态完整性，人们都必须明确长期的环境质量目标。因此，制定可持续性目标被视为与环境有关的土地使用管制的一项关键要求。4 结语开放的空间和健康的土壤是维持自然环境和保证健康食品生产的基础。然而，全球大部分地区的定居点和基础设施仍以极高的速度扩张，而且常常以过度和低效的方式消耗绿地[3]。可持续土地利用在区域发展过程中发挥着至关重要的作用。土地资源的可持续利用，是解决耕地保护、社会发展和环境保护之间矛盾的有效途径。本文从土地资源可持续利用相关概念切入，提出了基于生态与经济视角的实施路径和规划蓝图。参考文献1徐靖宇.基于循环经济视角的土地可持续利用研究[D].昆明：云南财经大学，2011.2汤晟，江一平，严敏捷，等.古镇群落下小流域生态经济综合治理——以江西婺源为例[J].中国资源综合利用，2017，35（3）：24-27.3常胜.基于景观空间格局的土地可持续利用评价[D].北京：中国地质大学，2010.（上接第67页）