2022年上海市城市污泥處理與處置方法探討

1、上海市城市污泥處理與處置方法探討本文針對上海污水廠污泥處理現(xiàn)狀,通過分析國外在污泥處理與處置所走過的歷程和體會教訓(xùn),結(jié)合上海的實際情形,通過從經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)等方面的比較,提出了上海城市污泥以集約化處理為主,分散處理為輔；近遠(yuǎn)結(jié)合,分期、分步實施；逐步實現(xiàn)污泥的穩(wěn)固減量化和資源化的處置思路；1 概述在城市污水處理過程中,不行防止的將產(chǎn)生含有大量有機物、豐富的氮、 磷以及重金屬物質(zhì),含水率很高的污泥；隨著污水處理率及處理程度的提高,污泥產(chǎn)量不行防止的會隨之愈來愈大,致使污泥的處置問題日益嚴(yán)峻；目前上海市城市污水處理廠有31 余座,處理規(guī)模 99 萬 m3d,日處理量近77 萬 m3 d,其中僅

2、5 家有污泥消化或焚燒裝置,由于運行經(jīng)費、 設(shè)備等問題, 除南橋污水廠污泥消化運行正常、 桃浦污水廠污泥焚燒正在調(diào)試外,其它都沒有運行,目前污泥普遍采納的方法是經(jīng)適當(dāng)濃縮脫水后,運至市郊農(nóng)村作農(nóng)肥；依據(jù)規(guī)劃,至 2022 年,上海市城市污水量約 530 萬 m3d,一級以上的污水處理率約 70,每天產(chǎn)生污泥量 22260 m3d（含水量 97.5 ）,如此大的污泥量如不加處理任意排 放,將對城市的環(huán)境產(chǎn)生很大的影響,特殊是污水廠污泥中含有重金屬、致病菌、寄生蟲卵 等危害人類健康的有機物,如處理不當(dāng)將污染土壤和作物及水體；從目前上海市污泥處理的情形來看,主要存在著以下幾個方面的問題：（1）污泥處

3、理率及污泥設(shè)施配套率低,污泥處理設(shè)施的規(guī)模僅占目前污泥量的 25左 右,且現(xiàn)有的污泥處理設(shè)施由于年久失修,設(shè)備老化、標(biāo)準(zhǔn)低,大部分設(shè)施無法進(jìn)行污泥消 化處理；（2）上海城市污水廠污泥現(xiàn)采納簡潔的濃縮、脫水,并未進(jìn)行無害化處理,如作農(nóng)用,將對作物生長以及人類的健康造成危害；1 / 11 （3）近年來,郊縣農(nóng)夫更加習(xí)慣于施用化學(xué)肥料,致使污泥出路越來越不暢；因此,如何處理處置城市污泥已成為城市治理部門提高治理水平的重要討論內(nèi)容之一；2 國外當(dāng)前的污泥處理技術(shù)及其進(jìn)展趨勢展望（1）歐洲聯(lián)盟 EU國家產(chǎn)前的污泥處理技術(shù) 目前國外廣泛采納的污泥處置技術(shù)可以歸納為三大類： 土地處置,包括污泥農(nóng)用和 應(yīng)用于

4、森林或園藝； 單獨或者與生活垃圾等共同填埋； 熱處置；表 1 表示 1984 年歐盟各國污泥產(chǎn)量及其采納的處置方式；表 2 表示 1984 年歐盟各國采納的污泥處理方法；國家表 1 歐洲各國污泥產(chǎn)量以及其采納的處置方法（1984）焚燒其它人口（百萬）污泥量（干泥處理方法農(nóng)用填比利時 1000年）（%）埋4 9.9 75 31 56 9 丹麥5.1 130 37 33 28 2 法國56 700 50 50 0 0 西德62 2500 25 63 12 0 希臘15 3 97 0 0 愛爾蘭24 28 18 0 54 意大利57 800 34 55 11 0 盧森堡0.4 15 81 18 0

5、1 荷蘭15 282 44 53 3 0 葡萄牙200 80 13 0 7 西班牙39 280 10 50 10 30 2 / 11 英國57 1075 51 16 5 28 石灰法總量301.8 6096 36 44 8 12 國家表 2 歐盟各國污泥脫水及采納的處理方法（1984）堆肥污泥處理濃縮脫水厭氧消化好氧消化方法所占的比率（%）比利時53 60 67 22 17 1 0 2 丹麥95 50 40 0* 5 法國49 0 西德77 64 12 3 0 希臘0 0 97 3 0 0 愛爾蘭14 33 19 8 0 0 意大利75 90 56 44 0 0 盧森堡80 81 0 5 0

6、荷蘭53 44 35 0 0 西班牙70 65 5 26 英國74 42 48 1 1 2 總比率43 61 56 17 1 2 注： * 有 17的污泥用未知方法進(jìn)行了處理,其中可能包括堆肥；下圖 1圖 2 表示 1994 年歐盟各國采納的各處置方法比例及其采納的各種污泥穩(wěn)固方法比例；3 / 11 從上述圖表可以看出, 1994 年歐盟各國76的污水廠污泥在處置前進(jìn)行了穩(wěn)固化處理,其中厭氧消化是最常用的方法；在將污泥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的國家,采納消化方法處理污泥的比例更高,在消化法中,厭氧消化一般被大型污水廠采納,而好氧消化往往被小型污水廠采納；除了英國（由于將污泥應(yīng)用于排海）,全部國家的污泥在處置

7、前均進(jìn)行了脫水處理；（2）歐洲聯(lián)盟 EU國家的污泥處理技術(shù)進(jìn)展趨勢 由于可使用土地面積、處理成本、 越來越嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)以及資源回收政策的普及等因 素,歐盟國家普遍熟悉到污泥的填埋處置不是一種可連續(xù)的進(jìn)展方法,很多成員國對填埋污泥的物理性質(zhì)有了正式或試驗性的限制,填埋場甲烷氣體和滲濾液的考慮而制定的；這種限制是基于促進(jìn)污泥有機物質(zhì)的利用以及削減 也有觀點認(rèn)為污泥的熱干燥是克服這種限制的一種解決方法, 但是在對填埋污泥有機物總量進(jìn)行限制的國家,這僅僅是一種短期的補救方法,故在不久的將來,德國、法國、 丹麥以及其它國家,可能僅有污泥焚燒灰是相宜于填埋的污泥形式；很多國家熟悉到在長遠(yuǎn)上污泥的農(nóng)用是一

8、條基本的出路,重金屬、過量的有機物以及氮、磷等均是限制污泥農(nóng)用的主要因素,但考慮到在過去的 10 年到 20 年間污泥性質(zhì)的龐大變化,可以預(yù)見污泥農(nóng)用的比例將會增加；目前經(jīng)焚燒處置的污泥在歐盟總的污泥處置量中仍只占較小的比例,但是污泥的焚燒處置不僅是一種有效降低污泥體積的方法,設(shè)計良好的焚燒爐不但能夠自動運行,仍能夠供應(yīng)余外的能量和電力, 因此幾乎全部的成員國均期望通過焚燒處置污泥來解決日益增長的污泥量和以前通過填理處置的部分污泥；4 / 11 盡管也有一些其它的污泥處置方法（如土壤改良和堆肥產(chǎn)品化等）,并且這些方法在一些國家也有其不容忽視的位置,但是除非有更有效的工藝,其對污泥出路的影響仍是

9、比較小的；由上述進(jìn)展趨勢可以預(yù)料各種污泥處置方法的比例將發(fā)生顯著的變化,估計在 2022 年歐盟各國采納各污泥處置方式的比例如下：回收利用占 45、焚燒占 38、填埋占 17；3 污水廠污泥處置的主要方法及工藝挑選通過對國外, 特殊是西方發(fā)達(dá)國家采納的污泥處置方法分析比較,可以看出, 污泥的最終處置主要采納： 污泥農(nóng)用、 衛(wèi)生填埋以及焚燒, 影響要素可以歸納為： 技術(shù)牢靠程度； 處理費用和才能； 環(huán)境污染的危急性； 資源化利用價值及其它因素等；表 3 是污泥農(nóng)用、焚燒以及衛(wèi)生填埋三種基本處置方法的概括比較；表 3 三種主要污泥處置方法對比比較表項目 處置方法污泥農(nóng)用焚燒衛(wèi)生填埋技術(shù)牢靠性牢靠,

10、有較長的應(yīng)用牢靠,國外有很多工牢靠,有肯定的實踐操作安全性時間和實踐程實例體會較好較好較好,需留意防火及防爆選址大面積選址較困難簡潔,牢靠近市區(qū)建較難,要考慮肯定的設(shè)地理適用條件,一般遠(yuǎn)離市區(qū)占地面積大小較大運輸情形及費用運輸方案比較復(fù)雜,簡潔,如就近焚燒可運輸方案較簡潔,但適用條件要考慮到氣候等多種節(jié)省運輸費用運輸距離較長,費用因素的影響,費用高高對熱值有肯定的要求對重金屬、病原菌以適用范疇廣5 / 11 及其它有害物質(zhì)有一定的要求資源化利用可以較大程度的利用可以利用部分熱能較少污泥中的有機物地面水污染可能,通過適當(dāng)選址較小有可能,實行措施可地下水污染及掌握使用量可防止無防止可能,通過適當(dāng)選

11、址有可能,需實行防滲大氣污染及掌握應(yīng)用量可防止可以處理,但處理費措施,但仍可能滲漏可能會有臭味等可用導(dǎo)氣、掩蓋等措土壤污染可能,通過適當(dāng)選址用較高施加以掌握無限于填埋場區(qū)域及掌握應(yīng)用量可防止治理 較復(fù)雜 較簡潔 較簡潔其它 費用最少,但是需要 投資及處置費用最 對污泥的含水率有一掌握污水處理廠進(jìn)水 高,但運輸費用最小,定要求,需填埋前將中重金屬的含量 如靠近污水廠就無運 污泥干化,或與其它輸問題 物質(zhì)共同填埋處理成本 低 高 較高無論是從經(jīng)濟因素,仍是從肥效利用因素動身,污泥的土地利用特殊是污泥的農(nóng)用都是一種符合我國國情的處置方法；但上海市污水廠污泥中部分重金屬含量接近或者超過了我國農(nóng)用污泥中

12、污染物掌握標(biāo)準(zhǔn),這就部分限制了污水廠污泥的農(nóng)業(yè)應(yīng)用；因此, 在考慮采納污泥農(nóng)用處置部分污泥的同時,必需查找其它適合的污泥處置方法；污泥處置主要由濃縮、脫水、消化、干化以及最終處置,在污泥的處理流程中,為了便于后續(xù)的處置及運輸,一般包括濃縮和脫水兩個方法,而消化和干化就視后續(xù)處置方法的不同分別選用；污泥處理的流程與污泥處置方向的挑選親密相關(guān),依據(jù)不同的污泥處置方向,6 / 11 可用不同的污泥處理流程的組合；較；下面就污泥進(jìn)行填埋及焚燒處置方式進(jìn)行多方案的初步比結(jié)合國內(nèi)外污水廠污泥的處理流程,并參考 1994 年日本下水道設(shè)施方案指針和解說,污泥處理工藝流程主要有以下幾種：（1）原污泥濃縮消化脫

13、水衛(wèi)生填埋及綜合利用為便于對上述兩方案進(jìn)行經(jīng)濟比較,以擬建石洞口污水處理廠污泥量為例進(jìn)行；各方案污泥量參數(shù)如表 4 及表 5 示；表 4 方案一污泥量參數(shù)階段干泥量（ Td）含水率（）濕污泥體積（ m3d）備注原污泥60 99 6000 脫水采濃縮污泥60 96 1500 消化污泥40 96 1000 脫水污泥（ 1）40 80 200 脫水污泥（ 2）40 65 114（重量按 120T 計）用高干度離心脫水機表 5 方案二污泥量參數(shù)7 / 11 階段干泥量（ Td）含水率（）濕污泥體積（ m3d）備注原污泥60 99 6000 脫水采納離心脫濃縮污泥60 96 1500 脫水污泥60 80

14、 300 水機焚燒灰分 20 0 二方案污泥處理、處置工程建設(shè)費用比較如下表 6 示；表 6 污泥處理、處置工程費用比較工程費用名稱方案一（萬元）填埋 40進(jìn)口、方案二（萬元）焚燒采納國產(chǎn)填埋全部國產(chǎn)焚燒采納進(jìn)口設(shè)污泥調(diào)蓄池設(shè)備60國產(chǎn)設(shè)備備設(shè)備160 160 160 160 污泥消化池3000 3000 消化池操作樓400 400 沼氣柜550 550 濃縮脫水機房2100 2100 2100 2100 焚燒廠8000 5000 衛(wèi)生填埋場 * 1100 1500 污泥運輸工具80 80 20 20 合計7390 7790 10280 7280 注： * 衛(wèi)生填埋場建設(shè)費用參照1996 年環(huán)

15、衛(wèi)協(xié)會會刊數(shù)據(jù)；8 / 11 假設(shè)上述兩方案均采納國產(chǎn)設(shè)備,其運行費用運算如下表7 示；運輸費用單位成本表 7 二方案污泥處理、處置運行費用*濃縮費用消化費用脫水費用焚燒費用填埋費用（元（元（元（元（元（元（元天）天）天）天）天）天）TDS）方案一4350 6300 7600 3000 6000 454.2 （1）方案一4350 6300 13100 1800 3600 485.8 （2）方案二 4350 11400 16100 300 600 545.8 注：* 以上各項費用均不包括修理治理、員工福利及貸款利息等費用,如將上述費用折算入污泥處理成本,就單位處理成本約增加 300 元/TDS；

16、由以上運算和分析可知,填埋前如考慮消化處理,就污泥填埋方案總投資與焚燒法相當(dāng),但是其運行費用要低于焚燒法,并且, 由于運輸費用在填埋方案中占有較大比重,假如能夠在污水廠鄰近就近建造填埋場,就填埋方案運行費用仍將降低；采納高干度脫水機填埋方案運行費用要大于一般脫水填埋方案,但由于對于同樣體積的污泥而言,一般脫水方案 （含水率為 80）的污泥填埋因須摻入填充料（含水率為80的污泥其摻入的填充料體積約為污泥體積的 50）而使其所需的填埋場面積遠(yuǎn)大于高干度脫水（含水率為 65）的污泥填埋 方案,并且運行費用中填埋費用系參照市政垃圾填埋費用運算,如摻入填充料就運行費用仍 將上升；因此對有合適地方興建較大

17、面積填埋場的污水廠建議優(yōu)先考慮污泥一般脫水填埋處 置方案, 在僅有肯定面積興建填埋場的污水廠建議考慮采納高干度脫水方案,對于填埋土地 難以查找致使污泥運輸距離大大增加的污水廠可適當(dāng)考慮用焚燒法處置污泥；4 上海城市污泥處理與處置方向9 / 11 挑選有效的污泥處置方法,應(yīng)兼顧到環(huán)境生態(tài)效益與處置成本經(jīng)濟效益之間的均衡,一種有效的、適合本地詳細(xì)情形的污泥處置方法應(yīng)當(dāng)是在環(huán)境上安全、社會上被接受以及經(jīng)濟上有效的方法, 參考國外發(fā)達(dá)國家處置污泥的體會,并結(jié)合上海的實際情形,上海市的污泥處置將逐步實現(xiàn)污泥的穩(wěn)固減量化和資源化,并以集約化處理為主,分散處理為輔； 處置原就為“ 焚燒一點,填埋一點,利用一

18、點” ；近遠(yuǎn)期相結(jié)合,分期、分步實施；依據(jù)污水系統(tǒng)布局以及污泥產(chǎn)量的不同,可將上海市污泥分成六個部分分別進(jìn)行處置；（1）石洞口污水排放系統(tǒng)污水處理廠擬采納一體化活性污泥法,因污水量大、產(chǎn)泥量大可單獨設(shè)集約化污泥處理場進(jìn)行污泥處置；因污泥量大, 假如采納填埋法處置污泥,在石洞口鄰近合適區(qū)域會面臨占地面積較大而難以查找處置場的問題,二級污水處理廠污泥有較高的熱值, 在肯定的含水率以下,具有自持燃燒的可能,因此石洞水污水處理廠污泥可采納焚燒法處置,焚燒后的灰分要積極查找有效利用出路或用作污泥填埋填充料以降低處理成本；（2）竹園排放系統(tǒng)污水處理廠近期擬用化學(xué)法加強一級處理,由于竹園污水處理廠場地比較小, 且其離白龍港污水處理廠距離較近,白龍港污泥集約化處理場集中處置；因此可以將竹園污水處理廠污泥脫水后運至（3）白龍港排放系統(tǒng)污水處理廠近期擬用化學(xué)法一級加強處理,污泥經(jīng)脫水后同竹園 廠污泥一并進(jìn)行集中處置；處置的方法結(jié)合圍海造地以填埋為主,考慮污泥填埋場所需面積,竹園及白龍港污水處理廠污泥擬均采納高干度離心脫水填埋方案進(jìn)行處置；遠(yuǎn)期,結(jié)合污水 處理廠處理程度的提高,采納高溫焚燒 （12001300）,焚燒后的灰分將成為