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污水處理廠脫水污泥填埋處置的研究進展

文檔作者：吳長淋鄒廬泉姚誠純王庭金豫佳文檔來源： 1上海市固體廢物處置中心 2 SGS通標標準技術服務有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月04日
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、。水處理廠脫水污泥填埋處置自勺研究迸展
吳長淋t鄒廬泉t姚誠純·王庭，金豫佳z
(1上海市固體廢物處置中心上海200336
2 SGS通標標準技術服務有限公司上海200233)
摘要時污水處理廠脫水污泥性質、污泥處理處置相關政策標準進行綜述．同時．總結了脫水污泥填埋處王的研究進展．
糍出污泥頇處理后迭到一定要求后進入填埋場填埋或者作為填埋場覆土是一種可行且經(jīng)濟的污泥處王方式．為脫水污泥填
埋處1I作提供參考。
關鍵詞脫水污泥填埋政蕈標準研究進展
中圖分類號：X505 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2們1)㈣100．．03
O概述
污泥是水處理過程中形成的以有機物為主要成分的泥
狀物質，容易腐化發(fā)臭．顆粒較細，密度較?。矢咔也?
易脫水．呈膠狀結構的親水性物質。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展．
我國工業(yè)廢水和生活污水排放量逐年增加．圖l顯示工業(yè)廢
水排放量從212億t增長至“l(fā)億t．生活污水排放量從247
億t增長至330億l。工業(yè)廢水與生活污水排放量和處理量
增加意味著污水處理產(chǎn)生的污泥量也逐年增加。據(jù)統(tǒng)計．全
國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠2389座．總處理能力達到l_15
億mW。產(chǎn)生脫水污泥約2100萬t(含水率80％計)。隨著在
建污水處理廠陸續(xù)投入運行．全國年污泥總產(chǎn)生量將很快突
破30∞萬t。
為避免污泥對環(huán)境的二次污染．各國政府對污泥的最終
處置問題十分重視。目前，污泥處置的主要方法有：①污泥農(nóng)
用，包括牧場和可耕地；②污泥土地利用，包括森林、花園和
其他場地；③污泥填埋，包括單獨填埋和混合填埋；④海洋處
置(歐盟已于1998年立法禁止該種處置措施)；⑤污泥資源
化利用，包括污泥制磚．污泥制生化纖維板、污泥制陶粒等：
⑥污泥焚燒。
圈l曼國工業(yè)廑水與生活污水排放情況
污泥填埋是一種
工藝簡單、投資較少、
操作經(jīng)濟、容量大且具
有可行性的污泥處置
方式．可最大限度的避
免污泥對公眾健康和
環(huán)境安全造成影響。表
l列舉了各國污泥填
埋處置量占污泥處置總量的比例。污泥填埋分為混合填埋和
單獨填埋兩種方式．在歐洲脫水污泥與城市垃圾混合填埋比
較多．在美國脫水污泥多數(shù)采用單獨填埋?。
在我國．脫水污泥填埋處置也是許多大中型污水處理廠
采用的主要方式之一。由于脫水污泥含水率仍高達80％左
右．抗壓強度、抗剪強度低．脫水污泥直接填埋一般難以操
作。另外．我國關于脫水污泥填埋處置的標準規(guī)范方面的發(fā)
展比較滯后．關于脫水污泥進入填埋場前預處理的研究也處
于研究的前期．
本文就脫水污泥性質．污泥處理處置相關政策標準進行
綜述。同時．總結了脫水污泥填埋處置的研究進展，指出污泥
預處理后達到一定要求后進人填埋場填埋或者作為填埋場
覆土是一種可行且經(jīng)濟的污泥處置方式。
l脫水污泥性質
脫水亍虧泥性質因污水來源及性質、污水處理工藝、污泥
脫水工藝等不同有所不同．文獻中各脫水污泥的性質如表2。
從表中可以看出，脫水污泥含水率高．pH為6．24—8．02
之間．有機質古量較高，且均含有一定量的重金屬，這些性質
使污泥直接填埋處置有較大難度。
2污泥填埋處置政策及標準
發(fā)達國家一般具有比較完整的污泥處置標準體系。美國
國家環(huán)保局1993年公布EPA DarI一503．較全面地制定了污
泥土地利用、地表處置、焚燒等方面的相關標準。歐盟污泥標
準化工作主要是列入CEN，rc 308計劃．分3個工作組完成，
目前完成的文件包括：污泥農(nóng)用標準(Direc“ve 86，278，
EEC)、歐盟填埋指導標準(Eur口pe撲‰刪D洫c廿ve)和廢
棄物焚燒標準(Direc“ve on Illci鵬mtion of w衄te)。
衰l 各田污泥填堰處置■占污泥處I總■的比例【2t’
基壘硪日：上海優(yōu)秀學科帶頭人計劃課是(10xDl4224∞)
作者■介：是長琳(1985。)．男．同眷大學環(huán)境工程碩士。研克方向曲固體虞軸、危險麈精處理處王與青潭化
20"Noi4
萬方數(shù)據(jù)
表2脫水污泥性質表【4·5】
注：除含水率和pH外，其他指標以污泥干基計；“一”表示無該項。
20cr7年前．我國關于污水污泥相關的標準僅有3項，分
別為農(nóng)用污泥中污染物控制標準(GB 4284一1984)、城鎮(zhèn)污水
處理廠污染物排放標準(GB 18918—2002)和城市污水處理廠
污水污泥排放標準(CJ 3025一1993)。為規(guī)范污泥的管理，提
高污泥的處置水平．2007年至今．國家相繼出臺了一系列污
泥的相關標準。主要包括《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類》
(GB|，I'23484—2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋
用泥質》(GB廠r 23485—2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園
林綠化用泥質》(GB廠I’23486—2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥
泥質》(GB 24188—2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》(GB廠r姍一2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置
單獨焚燒用泥質》(GB廠r 24602—2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污
泥處置制磚用泥質》(GB仃’2503l一2010)等。
在污泥填埋處置方面。德國有關廢物填埋的標準規(guī)定。
污泥填埋時．必須滿足以下要求：十字板抗剪強度≥25kPa；
無側限抗壓強度≥50kPa。而我國的《生活垃圾填埋場污染控
制標準》(GB 16889—2008)中6．6節(jié)要求生活污水處理廠污
泥經(jīng)處理后含水率小于60％．即可進入生活垃圾填埋場填埋
處置；《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》中規(guī)定
了污泥填埋的2種情況：①污泥用于混合填埋．此情況要求
污泥混合比例不高于8％．混合填埋用的污泥含水率不高于
60％，pH控制在5．10之間；②污泥用作填埋場覆土，此情況
要求污泥含水率低于45％．臭氣濃度小于2級。橫向剪切強
度大于25kN／mz，使用后蒼蠅密度小于5只／(籠·日)，同時規(guī)
定了污泥中污染物濃度限值，如表3所示。另外。該標準對于
用于填埋場覆土的污泥還規(guī)定了2項衛(wèi)生學指標．即糞大腸
菌群菌值大于0．01．蠕蟲卵死亡率大于95％。
值得說明的是?！冻擎?zhèn)污水處理廠污泥泥質》中所要求污
水處理廠污泥的泥質與表3的限值一致．說明若污水處理廠
產(chǎn)生的污泥符合GB 24188—2009泥質標準．且在污泥處理過
程中不增加污泥中污染物濃度．則污泥用作填埋場覆土時污
染物濃度一定不超過表3的標準限值。
3脫水污泥的填埋處置
3．1脫水污泥單獨填埋
脫水污泥單獨填埋的操作困難．應用較少．這主要由污
泥本身性質決定．大多數(shù)廢水污泥既不是牛頓流體．也不是
塑性流體一般認為是半塑性流體．污泥的流變性質、觸變性
質對于污泥填埋設備的選擇、填埋體的壓實程度、填埋體的
穩(wěn)定都是非常重要的。污泥單獨填埋應用較多的主要在美
國，單獨填埋技術有3種方法：填溝法．平面填埋法或筑堤
法。這些方法大多依靠外界如填溝和堤壩的強度．輔以粘土
覆蓋保證填埋體的強度。國內(nèi)也有污泥單獨填埋的技術發(fā)展。
上海市政工程設計研究院發(fā)展了一種脫水污泥填埋裝置(6]．
其特征在于污泥填埋區(qū)設置有多個土工織物袋．每個土工織
物袋設有多個進料口．污泥填埋區(qū)外圍設有污泥輸送管．污
泥輸送管與污泥料倉連接．污泥輸送管設有多個出料口。如
需對土工織物袋填料．則出料口與土工織物袋的進料口之間
通過管道連接。該方法解決了填埋作業(yè)時污泥的攤鋪問題，
實現(xiàn)了雨污分流的工程目的．防止了傳統(tǒng)污泥填埋臭氣擴散
造成的環(huán)境污染問題，增加了污泥堆體的整體穩(wěn)定性。
3．2脫水污泥與生活垃圾混合填埋
與生活垃圾混合填埋是污泥傳統(tǒng)的填埋方式．但污泥混
合填埋比例過高或填埋污泥自身含水率過高對填埋場具有
較大影響。由于脫水污泥顆粒細?。畼O易堵塞滲濾液收集和
排水管道，在填埋區(qū)積存大量滲濾液，清理疏通的費用昂貴；
脫水污泥具有流變性．使得場內(nèi)垃圾填埋體容易變形、滑坡，
成為人為“沼澤地”．給場區(qū)帶來了極大的安全隱患：脫水污
泥的高含水率和高粘度．大大增強了填埋滲濾液產(chǎn)生量．并
導致進入填埋垃圾運輸車輛、推土機、挖掘機等打滑、陷車，
造成填埋操作困難：同時，由于吸水特性。造成填埋垃圾難以
壓實。直接影響填埋場的使用年限。故GB，I．23485—2009要
求污泥混合比例不高于8％．且污泥含水率不高于60％，這
要求大部分污水廠脫水污泥進一步預處理降低含水率。才可
進入生活垃圾填埋場混合填埋。
許多學者針對脫水污泥預處理降低污泥含水率方面做
了廣泛研究．高康f7]采用污泥固化劑對市政污水處理廠排水
污泥和河道污泥進行固化處理．固化劑由硫鋁酸鹽水泥、石
膏、石灰以及促凝劑按照一定比例混合，然后和污泥攪拌，使
得污泥能夠達到填埋要求。實驗過程中固化體養(yǎng)護3天左
右。無側限抗壓強度超過50kP8，養(yǎng)護1周，含水率降低到
60％以下。
趙有才等?選擇了泥土、礦化垃圾、粉煤灰和建筑垃圾4
種改性劑改性城市污水處理廠脫水污泥。隨著4種改性劑與
污泥的混合比增大．混合物含水率降低。當混合比為O．7(質
量比)時，各種混合物的抗壓強度都達到50 kPa，含水率均低
于60％。另外．比較不同混合比下的改性產(chǎn)物，粉煤灰除臭效
果最好．礦化垃圾次之，建筑垃圾較差，泥土最差。
表3污泥作填埋場覆土時污染物濃度限值
2∞1．No．4．
萬方數(shù)據(jù)
宋玉[9】等選擇MgO和MgCl：混合藥劑作為污泥固化劑，
在脫水污泥中摻加固化劑．將脫水污泥和固化劑混合攪拌均
勻后養(yǎng)護1。2d．制備得到污泥固化體含水率低于52％?？箟?
強度高于50kPa。
、車承丹等以水泥、粉煤灰和煤渣為固化劑對城市污水處
理廠污泥進行固化處理。通過抗壓強度和重金屬浸出毒性評
價污泥固化塊力學性質和安全性能：采用XRD和SEM分析
污泥固化塊組成和微觀結構。結果表明當m(污泥)：m(水泥)
：IIl(粉煤灰)：m(煤渣)=1：o．07：O．02：0．06時，養(yǎng)護7 d的污泥
固化塊抗壓強度約為1．8 MPa。污泥固化塊對重金屬具有較好
固定效果．浸出液中重金屬質量濃度滿足國家標準。
王宇峰等采用本地土和水泥作污泥固化荊。當污泥、水
泥及本地土的摻入量比為110：12：30時．最大7d無側限抗壓
強度達到215kPa。能夠滿足填埋和用于建筑填土的要求。
污泥固化的中試試驗也有所開展．朱偉等結合蘇州角直
污水處理廠污泥固化，穩(wěn)定化處理現(xiàn)場中試試驗的需要．開
發(fā)了一套污泥固化，穩(wěn)定化處理設備．日處理污泥達30 t．處
理成本88～122元，t．且處理后的污泥含水率低于60％．抗壓
強度高于50 kPa．能夠進入填埋場進行填埋。
3．3脫水污泥作填埋場覆土
自20世紀70年代開始．國外就對造紙廠污泥用作填埋
場覆蓋材料進行了研究【lo】。曬m E H等?睬用轉爐爐渣和作
為污泥固化劑。對固化體進行XRD、SEM、EDS及重金屬浸
出測試，結果表明固化體中主成分為Ca0·Si0：·H20，重金屬
浸出濃度低．固化后污泥適合作為填埋場覆土。
近年．國內(nèi)有關該方面的研究也逐步展開。徐文龍等[121
以兩種固化污泥(堿性固化荊和中性固化劑形成的固化污
泥)為研究對象．針對固化污泥土質特性、浸出污染物濃度、
惡臭釋放程度及可生物降解有機物評價研究．對其作為垃圾
填埋場覆土材料的可行性進行了評價。結果表明中性固化劑
形成的固化污泥適合作為垃圾填埋場覆土材料。
趙愛華等f13】通過開展浸出毒性實驗、剪切試驗、重金屬
含量的檢測．研究了自來水廠污泥作為垃圾填埋場覆蓋土的
可行性。研究結果表明，自來水廠污泥在l一2 k加m2壓力作
用下。含水率從61．3％減少到46．3％。滲透系數(shù)達到10-7crI以，
無滲透毒性。用該污泥作垃圾填埋場覆蓋土的邊坡穩(wěn)定性能
較好．基本上滿足作為覆蓋土的技術要求。
陳柏林等【14】采用水泥、粘土或亞粘土作固化劑(污泥
100份、水泥30份、粘土或亞粘土90份)。采用生石灰、四氯
化碳或雙氧水等作消毒劑對污泥進行固化處理．處理后污泥
可作為填埋場覆土．實現(xiàn)資源化利用。采用此工藝污泥固化
填埋處置費為每t 400元左右。
朱偉等㈣采用水泥．粉煤灰．石膏作為固化劑，同時添加
部分粘粒含量較高的廢棄淤泥與污泥混合(污泥50％～70％．
固化劑10％。20％。淤泥20％～30％)。通過淤泥與固化材料反
應形成固化產(chǎn)物骨架．并且發(fā)生水化反應吸收固定污泥中的
水分，在骨架內(nèi)包裹污泥的有機物顆粒．從而達到提高固化
體強度。封閉污染物質的效果。結果表明固化體7d無側限抗
壓強度可達到50kPa，固化體透水系數(shù)小于10_7cIn，s。固化體
20"．No．4．
可進行資源化利用。作為填埋場的蓋層或填方材料。
綜上．這些脫水污泥改性或固化后作為填埋覆土的研究
主要指標為巖土力學指標以及重金屬浸出污染等指標．其中
巖土力學指標包括：①抗剪強度；②無側限抗壓強度；③固結
特性包括壓縮指數(shù)、固結系數(shù)；④滲透系數(shù)；⑤承載力。
4污泥填埋處置展望
城市污水廠污泥產(chǎn)量的增加給城市的發(fā)展和安全帶來
了巨大挑戰(zhàn)，污泥經(jīng)過預處理后填埋工藝簡單、投資較少、操
作經(jīng)濟、消耗容量大且具有操作可行性?？勺鳛橐环N主要的
污泥處置方式。
針對污泥改性或固化預處理技術的研究已逐漸開展．但
是現(xiàn)有的固化劑或改性劑添加比例過高。固化或改性后需要
養(yǎng)護的時間較長．故尋找開發(fā)高效、低比例添加的固化劑是
今后研究的一個方向。
現(xiàn)有的關于污泥作為填埋場覆土材料研究主要針對指
標為改性或固化后污泥的巖土力學特性及重金屬浸出污染
特性．對衛(wèi)生學方面研究較少．與GB廠I’2”85—2009標準要
求還存在一定差異，后續(xù)研究宜增加衛(wèi)生學方面指標研究。
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