杜林（湖南省建筑設計院，湖南 長沙410011）

城市污水處理廠污泥脫水后制磚的技術應用

杜林（湖南省建筑設計院，湖南 長沙410011）

近年來，隨著我國污水處理廠建設的加快，污水處理規(guī)模日益增加，隨之產(chǎn)生的污泥量大幅增加。城市污水污泥產(chǎn)量大且污泥成分復雜，給環(huán)境帶來巨大壓力，污泥問題迫在眉睫。如何實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化，是污泥處理處置的目標。某縣城結合當?shù)貤l件，將縣城污水處理廠的污泥，通過“污泥改性+機械脫水”后送至當?shù)刂拼u廠進行制磚，不會影響磚的成型和含水率。實現(xiàn)了對污泥的減量化、無害化處理，并進行了資源化利用，達到了最終處置的目的。

污泥處置；污泥脫水；燒結制磚；資源化利用

城市污水污泥產(chǎn)量巨大且污泥成分復雜。若污泥處理處置不當，不僅會對環(huán)境造成二次污染，同時也是對資源的一種浪費。某污水處理廠根據(jù)當?shù)貤l件，將污泥經(jīng)“污泥改性+機械脫水”后送至當?shù)刂拼u廠進行制磚，并按20%的比例將脫水后的污泥加入到燒結磚原料的頁巖中，不會影響磚的成型和含水率。實現(xiàn)了對污泥的減量化、無害化處理，并進行了資源化利用，達到了最終處置的目的。

1 污水處理廠現(xiàn)狀及污泥泥質(zhì)

某縣城污水處理廠處理規(guī)模為3×104m3/d，主要處理生活污水。每天產(chǎn)泥量為3050kg/d（絕干污泥），折合80%含水率的污泥為15.50t/d。污水處理廠泥質(zhì)如表1所示。

表1 泥質(zhì)檢測結果表

2 污泥最終處理方式選擇

目前，國內(nèi)外污泥最終處置的方式主要如下：

2.1 土地利用

從許多地區(qū)污水處理廠污泥的成分看，其中有機物、氮、磷等的含量均較高，還含有鉀及其它微量元素，若適用于土地中，對土壤物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。如果污泥中含有一些致癌物質(zhì)和重金屬及其化合物超過標準，動物和植物與之長期接觸后會造成慢性中毒，因此最少的重金屬含量和病原體的大量減少是污泥土地利用的必要前提條件[1]。

2.2 污泥衛(wèi)生填埋

《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）中對填埋物入場要求為：“嚴禁將生活垃圾和危險性廢棄物混合一起；嚴禁爆炸物性、易燃性、浸出毒性、腐蝕性、傳染性、放射性等有毒有害廢棄物進入生活垃圾場”、“厭氧產(chǎn)沼等生物處理后的固態(tài)殘余物、糞便經(jīng)處理后的固態(tài)殘余物和生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%，可以進入生活垃圾填埋場填埋處置”。

2.3 污泥焚燒

污泥通過焚燒，使污泥體積極大減少，可節(jié)約大量的填埋場地和運輸費用。污泥焚燒過程中，高溫可以殺死污泥中的病原體和微生物，得到穩(wěn)定性、無害化的目的。因此，污泥的焚燒可以說是一種比較徹底的處理方案，但投資和運行費用相對較高[2]。

2.4 工業(yè)資源化利用

污泥資源化主要包括制造有機復合肥[1]、用作水泥添加劑、制磚、污泥陶粒等建筑材料、利用污泥的熱值用作燃料等方面。污泥的建材利用包含了利用污泥及其焚燒灰制造磚塊[2]、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維板等。

在本工程污水處理廠所在地，有一座頁巖磚制造廠，其利用當?shù)刎S富頁巖資源生產(chǎn)頁巖磚，建有一條年產(chǎn)8000萬塊標磚生產(chǎn)線，其產(chǎn)品按照《燒結普通磚》（GB5101-2003）標準生產(chǎn)，其采用的是高溫焚燒制磚工藝。而由表1，可知污泥中重金屬含量符合 《城鎮(zhèn)污水廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》（GB/ T25031-2010）的要求。而且污泥和原材料混合后進入磚窯摻燒，不需額外增加處理設置，故可將將污水廠剩余污泥處理至含水率60%以下后，送至制磚廠摻燒制磚。制磚時將60%含水率的污泥，按20%的比例加入到燒結磚原料的頁巖中，制成后不影響磚的成型和含水率。

3 污泥處理工藝

污泥的若干種處理方式各有其優(yōu)缺點，采用何種處理方案其主要依據(jù)為污泥的物理/化學性質(zhì)、污泥處理量及當?shù)乜衫觅Y源情況等。結合最終處理方式，并參照國內(nèi)外的研究成果，在進行多種方案比較的基礎上，本污水處理廠的污泥深度脫水技術擬采用“污泥化學改性+機械脫水”方式，從能源角度看，機械脫水的成本遠低于其它處理工具。其系統(tǒng)投資和運行成本相對較低，結構緊湊，占地小，操作簡便。

其脫水原理是污泥通過改性后由輸送泵送至污泥壓濾系統(tǒng)。較高的輸送壓力使得污泥在輸送過程中，其含有的大部分水被濾出；當輸送壓力逐步升高至最高壓力時，系統(tǒng)停止高壓泵的運行，啟動污泥壓榨系統(tǒng)，由高壓泵提供一定壓力的水對濾室內(nèi)的污泥再次進行擠壓。經(jīng)過由小到大逐步遞增力的擠壓，殘留的游離水被壓出，最終得到含水率≤60%的餅狀污泥。

圖1 污泥處理工藝流程圖

污泥深度脫水系統(tǒng)由污泥濃縮、污泥壓榨脫水2部分組成。采用8h工作制，2套同時運行，互為備用。系統(tǒng)為間歇運行，循環(huán)周期≤4h/次。

4 污泥處理運行費用及處理效果分析

污泥化學改性+機械脫水部分，PAC投加量為0.3t/d，價格為1900元/t，PAM投加量為10kg/d，價格為32000元/t。藥劑費用為57.40元/t（以80%含水率的污泥計）。每天電耗為332度，當?shù)仉妰r為0.75元/度，則電費為16.06元/t（以80%含水率的污泥計）。總運行費用為73.46元/t（以80%含水率的污泥計）。

污泥經(jīng)“化學改性+機械脫水”后，泥餅經(jīng)檢測含水率為48.3～55.7%。然后運至磚廠，并按20%的比例加入到燒結磚原料的頁巖中，進行制磚，制作的頁巖磚平均抗壓強度可達到10MPa，且外觀上無明顯裂縫和缺角等情況，滿足MU10頁巖磚指標要求。

5 結論

當污泥處理廠污泥中重金屬含量符合 《城鎮(zhèn)污水廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》（GB/T25031-2010）的要求，可考慮將污泥經(jīng)“化學改性+機械脫水”后，按20%的比例加入到燒結磚原料的頁巖、粘土或煤矸石中進行制磚，不會影響磚的成型和含水率。此種方式實現(xiàn)對污泥的減量化、無害化處理，并進行資源化利用，既經(jīng)濟又達到了最終處置的目的。

[1]李艷霞，陳同斌，羅 維，黃啟飛，吳吉夫.中國城市污泥有機質(zhì)及養(yǎng)分含量與土地利用[J].生態(tài)學報，2003，11：2464～2474.

[2]秦翠娟，李紅軍，鐘學進.我國污泥焚燒技術的比較與分析[J].能源工程，2011，01：52～56+61.

[3]王 怡，陳 斌，嚴應政，王列平.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥堆肥減量工業(yè)廢棄物的研究[J].中國給水排水，2015（21）.

[4]黃榜彪，張向華，朱基珍，景嘉驊，杜云丹，汪 濤，黎喜強，關瓊瓊，武海龍.污泥摻量對燒結污泥頁巖磚抗壓強度的影響[J].四川建材，2012（05）.

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2095-2066（2016）22-0020-02

2016-7-19

杜 林（1986-），男，工程師，碩士，主要從事市政給排水設計工作。