2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十届)日程暨邀请函
 
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放大字体  缩小字体 发布日期:2017-04-12  浏览次数:783
核心提示:住房城乡建设部关于发布行业产品标准《城镇污水处理厂污泥处理 稳定标准》的公告

2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十届)日程暨邀请函



2017年04月11日17:53 住房和城乡建设部
 
 

http://www.charmsbuy.com/news/201704/12/93155.html
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  现批准《城镇污水处理厂污泥处理 稳定标准》为城镇建设行业产品标准,编号为CJ/T510-2017,自2017年9月1日起实施。

  本标准由我部标准定额研究所组织中国标准出版社出版发行。 


                                 中华人民共和国住房和城乡建设部 
                                  2017年3月20日




城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试  行)

3 石灰稳定工艺与系统组成

3.1工艺流程

 

 

3.2系统组成

1)输送系统(包括湿泥及成品污泥输送)

一般可选择螺旋输送机或带式输送机,应采用全封闭结构,以防止污泥散发的臭气排放到大气中,影响操作环境,危害操作人员的健康。

2)石灰仓储与计量给料系统

石灰料仓用来暂时储存罐车运送来的石灰粉料。设有破拱装置、仓顶布袋除尘器、料位器等。

计量给料系统应确保在混合反应器开启后,石灰能持续、定量输送至混合反应器内。主要由进料斗、进料料位监测和出料装置、计量投加装置等组成。

3)干化混合反应系统

作为石灰干化稳定工艺的核心设备,其运行表现直接影响整个项目效果。目前一般选择传统卧式混合搅拌反应器,主要由混合圆筒、工作轴、搅拌元件、在线监测装置等组成。

4)废气收集及处理系统

污泥石灰稳定工艺中,废气主要特点是高温、高湿、高粉尘浓度、低有毒气体浓度。它的主成分为水蒸气、石灰粉尘、氨气,温度约为 30℃~50℃。针对该类废气,一般选择湿式喷淋塔或增加净化单元可满足处理需求。

 

 设计与运行控制

1)石灰掺混比例

根据污泥含水率、石灰活性及最终处置方式差异,石灰掺混比例可在30%以内调整。不同加钙量的脱水效果,见表4-5。

表 4-5  加钙处理后污泥温度、pH值及含固量变化(原始污泥含固率 22.7%)

编号

石灰与污泥的重量比(%)

温度(℃)(处理后 30分钟测量)

在相应时间后的含固率(%)

pH值

50小时

12.5

1

2

28

30.8

12.6

12.5

2

4.6

30

35.9

12.6

12.6

3

6.9

43

39.2

12.6

12.6

4

9

45

48.1

12.6

12.6

5

11

58

51.7

12.6

12.6

6

14.4

59

54.8

pH值

12.6

2)混合物料的后续反应

石灰—污泥在快速混合后反应仍将不同程度地持续数小时至数天,设计中应优化工艺条件有利于污泥的后续反应及水蒸汽的蒸发,可以通过设计混合物料堆置设施(一般为 5~10d混合物料的堆置空间)为其进一步的反应提供有利条件,但要考虑粉尘及有毒有害气体的控制。

 

5 投资及运行成本的评价与分析

相对污泥热干化、焚烧等处置方式,污泥石灰稳定工艺基建投资较低,根据规模及混合设备选型不同,固定资产投资约为2~4万元/t 污泥(含水率80%)。

目前国内工程实例较少,工艺直接运行费用主要由石灰、电、人工、设备维护等费用组成。根据石灰掺混比例不同,单吨运行成本约为50~150元,其中,石灰消耗可占到总运行费用的70%~90%。

 

第六节  其他技术

 

 污泥热解处理技术

污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解,转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同,污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术、污泥油化技术和污泥炭化技术三大类。

污泥热解技术具有污泥中能量有效回收利用、温室气体排放减少、重金属得以固化、避免二噁英的产生、占地少、运行成本低等特点。

 

2 污泥水热处理技术

水热处理技术是将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,改善脱水性能和厌氧消化性能的技术,也称热调质。

水热处理技术按照处理过程是否通入氧化剂,把水热处理分成热处理(也称为热水解)和湿式氧化两种。热处理没有氧化剂通入,而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂。水热处理按照反应温度和压力的不同,又分为低压、中压、高压氧化以及超临界氧化。按照添加催化剂与否,分为催化氧化和非催化氧化。

水热处理技术可与多种污泥处理、处置技术直接对接、联合使用。经过水热处理后的污泥脱水性能大幅度提高,经机械脱水可获得低含水率的泥饼,为污泥的处理和处置提供了基础;水热处理后污泥可进行高效率的厌氧消化,将污泥中的有机质充分转化为沼气;同时,针对水热处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中,整体提高污泥处理系统效率;污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭。

 

第五章  污泥处置方式及相关技术

 

第一节  污泥土地利用

 

 原理与作用

经无害化和稳定化处理后的污泥及污泥产品,以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式可用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面,使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用,同时污泥也可得以有效处置。

 

 应用原则

污泥必须经过厌氧消化、好氧发酵等稳定化及无害化处理后,才能进行土地利用。

未经稳定化处理的污泥进行农用时,可造成烧苗现象。污泥经稳定化及无害化处理后,有机污染物得到部分降解,重金属活性得到钝化,通过无害化过程产生的热量将污泥中大肠杆菌、病原菌和虫卵等灭杀,杂草种子灭活,降低了污泥在进行土地利用时的卫生和环境风险,并提高了植保安全性。

 

3 泥质要求

1)养分与有机质

以有机肥料形式用于农业用途(包括农田、果园和牧草地等)的污泥,其氮磷钾(N+P2O5+K2O)含量应不低于20 g/kg,有机质含量不低于200 g/kg。以基质形式用于农业用途(包括草坪基质、容器育苗基质、苗木基质等)的污泥,其氮磷钾总量不低于40 g/kg,有机质含量不低于240 g/kg。用于园林绿化和林地用途的污泥,其氮磷钾总量不低于30 g/kg,有机质含量不低于 200 g/kg。用于土壤改良和植被恢复途径的污泥,其养分与有机质含量,原则上不做要求。

2)重金属

用于农业用途的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置  农用泥质》CJ/T309标准的要求,可分为A级和B 级污泥。A级污泥要求较为严格,可用于蔬菜和粮食作物等食物链作物和纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物;B 级污泥对重金属限量适度放宽,但只能用于纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物。用于园林绿化和林地的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GB/T 23486标准的要求。

用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥重金属含量应符合《城镇污水处理厂污泥

处置 土地改良用泥质》CJ/T 291标准的要求。

3)物理性质

用于农业用途的污泥,粒径不应高于10 mm,无粒径大于5 mm的杂物。用于育苗基质的污泥其容重应低于0.8 g/cm3 ,总孔隙度和持水孔隙度分别不低于60%和40%,电导率小于3 ms/cm,pH应在 6.0~8.0 之间。

4)腐熟度

以种子发芽指数作为污泥腐熟度的量化指标。用于农业用途的污泥种子发芽指数不低于60%。园林绿化和林地用途的污泥种子发芽指数不低于 50%。用于基质途径的污泥其种子发芽指数不低于75%。

5)卫生指标

进行土地利用处置的污泥蛔虫卵死亡率应不低于95%,粪大肠菌群值不低于0.01。

 

 土地利用的方式与方法

4.1 依据土地周围环境条件并结合处理方法选择具体的操作方式

湿污泥直接进行土地利用时,有耕作层施用、深层施用等操作方式。当用于污泥处置的土地远离人群,周围环境不敏感时,可在耕作层直接施用。如周围环境敏感,污泥在土地上摊铺后,应及时深翻至耕作层以下,避免恶臭污染。国外有的城市还将未经脱水的泥浆直接注入耕作层。好氧发酵的污泥施用条件较好,一般可在耕作层直接施用。

4.2 依据应用对象对养分的需求特性合理确定污泥施用量

污泥中的氮磷钾无机养分主要以有机态类型存在,因此污泥的养分释放特性以长效和缓释为主。同时,污泥有机态养分中又以易矿化态类型为主,在施用后速效养分释放较其他有机物料更为迅速,因此又兼具速效性。在进行土地利用时,建议考虑应用对象的养分需求特性,对于生长周期较长,特别是需要贮藏养分(如果树、林地等)的应用对象,适当提高污泥用量与添加比例。而对于生长周期较短的作物,适当降低污泥用量。涉及移栽环节的作物,在移栽后应适当增加污泥用量,保证缓苗的养分需求。以基质形式开展土地利用,适当提高污泥添加比例,甚至可全量使用污泥,以保证满足育苗期的充足养分需求。

4.3 不同应用对象的一般施用量

1)农用为主的有机肥料

以有机肥料形式进行污泥农业应用,其应用对象包括林木、果树、花卉,在一定的限制条件下,也可用于麦谷类粮食作物等,一般作为基肥(底肥)进行应用,也可作为追肥施用。

施用量应根据作物养分需求、土壤养分供应特性和土壤环境容量综合确定,一般作物年度施用量范围控制在4~8 kg/m2。对于由污泥制成的有机无机复合(混)肥,由于化肥成分的添加,可适当降低施用量。蔬菜和粮食作物在收获前30~40d不应再施用污泥有机肥料。

2)育苗基质

育苗基质的应用范围包括:蔬菜育苗、林木育苗、花卉育苗等适宜工厂化操作的容器育苗。

对于以育苗基质为途径的土地利用方式,可将污泥视为营养土使用,建议适量提高污泥添加比例,一般占育苗基质体积的50%~70%,特别是林木育苗基质,可全部采用腐熟污泥作为基质原料。

3)园林与公路绿化

园林绿化应用对象包括城市绿化带、公园绿化、行道绿化、公路护坡、隔离带及转盘绿化等。

一般园林绿化年度施用量应控制在4~8 kg/m2 ,对于公路绿化和树木类可适当提高至8~10 kg/m2 。施用方式以沟施和穴施为主。

4)林地

包括自然形成的森林和人工速生林等。

一般年度施用量控制在6~8 kg/m2 。施用方式以穴施为主。

5)草坪

适用于人工建植的带土生产和无土生产的草坪。

年度施用量一般应控制在5~10 kg/m2,最高不宜超过 12 kg/m2。施用方式以撒施为主。

6)生态修复与植被恢复

适合在矿山废弃地、退化土地和植被无法生长的沙荒地施用。

年度施用量一般应结合恢复工程条件而确定,一般不高于3 kg/m2 ,可在施用后的污泥覆盖层上种植恢复性植物。施用方式以覆盖和机械掺混为主。

 

 土地利用的环境风险与管理

对于污泥土地利用,应进行全过程的风险管理与控制。全过程风险控制流程,见图5-1。

 

图 5-1  污泥土地利用环境风险控制流程图

5.1 重金属与有机污染物风险

污水处理过程中约有 50%的污染物聚集在污泥中,特别是重金属一直以来成为公众对污泥担忧的问题所在。实际上,随着污水处理工艺的提高和时间推移,我国污泥重金属含量正呈现逐年降低趋势,污泥土地利用的重金属风险也在逐渐降低。区域内污泥土地利用,应结合土壤重金属背景信息开展,规划和分级适宜污泥土地利用的区域。同时,通过厌氧消化、好氧发酵或添加钝化剂等措施,可以有效降低污泥土地利用的重金属风险。多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、有机氯农药(OCPs)等有机污染物通过厌氧消化或好氧发酵可部分降解,减少土地利用时向土壤和作物的转移。因此,采取有针对性的预处理措施,可一定程度上降低重金属和有机污染物的土地利用风险。最重要的是要进一步强化源头控制和管理,严格限制有毒有害的工业废水排入市政下水道。

5.2 病原体

污泥中含有大量细菌、病毒、蛔虫卵,其中一部分为人畜共患病源,因此在污泥土地利用之前,需进行无害化处理。但大部分病虫害的致死温度均在 50℃~60℃,与污泥高温好氧及厌氧发酵的温度要求相符合,因此只要经过高温好氧及厌氧发酵等高温(55℃,5~7d)处理,污泥中病菌、虫卵均得以灭杀(活),实现土地利用病虫害风险最低化。

5.3 杂草

污泥中含有的杂草种籽较多,主要源于生活污水夹杂的果蔬种籽,其外壳坚硬,在污水处理过程中并未失活,因此沉淀在污泥中仍具有潜在发芽能力。在进行污泥土地利用,特别是在草坪和育苗基质上应用时,应考虑由此可能造成的生物风险。污泥中的杂草有可能成为入侵草种,影响土地利用效果。

5.4 盐害

污泥中盐离子成分复杂且含量较高,特别是氯化钠(NaCl)含量达到普通土壤的 20~40倍,已超过普通作物的盐分忍耐范围。因此,在污泥土地利用时,应考虑采取辅助措施,如淋洗脱盐、加大喷灌水量等,降低盐分含量,减少其应用对作物的负面影响。

5.5对水体的影响

在重要水源地类型的湖库周围1km范围内,不宜进行污泥土地利用。在洪水频繁爆发区域,不建议污泥进行土地利用。在饮用水源地周边和地下水位较高地区,污泥土地利用的施用量应遵循减半原则。在水、冰或雪覆盖地区进行污泥土地利用之前,应该确保径流得到有效控制。禁止在敏感性水体附近区域内,超量和过量施用污泥。

5.6 围挡与覆盖

污泥土地利用的场地平面与水平面角度不大于15°,在坡度大于15°的坡地上进行污泥土

地利用时,应在下坡处建立有效围挡措施,防治污泥溢流和雨水冲刷造成污染。用于生态修复和植被恢复的污泥,在施用后应进行土壤覆盖,避免污泥过度积累影响恢复效果。在园林绿化和林地等途径进行土地利用时,应将施用后的污泥翻入土内,混合覆盖。

5.7 定期监测

污泥进行土地利用,应委托有资质的环境评价机构对污泥土地利用进行土壤、水体和大气方面的长期定点监测,其监测数据记录保存时间不低于6年。监测指标应包括:重金属(主要为汞、砷、镉、铅、镍、铬、铜和锌)、化学需氧量(COD)、硝态氮、苯并(α)芘、矿物油和多环芳烃类(PAHs),还应包括苍蝇密度和大肠杆菌群总数等。监测频率应依据污泥施用量确定,原则上不低于每季度一次。

5.8 记录备案

污泥在进行土地利用时,污泥产出单位应记录污泥产品去向,同时污泥使用单位应定期向污泥监管单位汇报,建立和完善污泥土地利用登记制度和跟踪体系,保证污泥去向和使用有据可查。对污泥土地利用环境监测数据,应及时上报当地环保主管部门进行备案。

 

 土地利用成本分析与经济效益评价

污泥土地利用涉及的成本与经济效益因不同用途而异,具体可参见表5-1。表中并未考虑污泥无害化和稳定化处理成本,若增加此项处理成本,则其投入将相应增加 150~250 元/t 污泥(含水率80%);此表也未考虑污泥土地利用后的作物收获与产品产出收入,同时也不包括因未来物价水平波动可能造成的收支调整。总体而言,在条件许可的情况下,相比于污泥其他处置方式,土地利用是比较经济可行的途径之一。特别是污泥作为有机肥料、园林与公路绿化和林地等途径进行土地利用时,其经济效益较为明显。它可结合区域背景,作为污泥土地利用的推荐途径。如果将应用面积和规模考虑在内,草坪和生态与植被恢复,则是合适的污泥土地利用途径,其污泥消纳量较大,应用前景广泛。

表 5-1  污泥土地利用的成本分析与经济效益评价  单位:t污泥(含水率 45%~50%)

 

第二节  污泥焚烧与协同处置技术

 

污泥焚烧包括单独焚烧,以及与工业窑炉的协同焚烧。

 

 单独焚烧

1.1 原理与作用

污泥焚烧是利用污泥中的热量和外加辅助燃料,通过燃烧实现污泥彻底无害化处置的过程。单独焚烧是指单独建设焚烧设施对污泥进行的焚烧。与工业窑炉的协同焚烧是指利用已有的工业窑炉焚烧污泥。

1.2 应用原则

污泥单独焚烧应与热干化设施联建,充分利用污泥的热值和焚烧热量。单独焚烧设施应与人群聚居区保持足够的安全距离,符合城乡建设总体规划。

1.3 工艺与设备

1)一般工艺流程

污泥焚烧系统通常包括储运系统、干化系统、焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、电气自控仪表系统及其辅助系统等。污泥焚烧的一般工艺流程,如图5-2所示。

 

 

 

污泥干化系统和焚烧系统是整个系统的核心;储运系统主要包括料仓、污泥泵、污泥输送机等;烟气净化系统主要包括脱硫塔、自动喷雾系统、活性炭仓、除尘器、碱液系统等;电气自控仪表系统包括能满足系统测量控制要求的电气和控制设备;辅助系统包括压缩空气系统、给排水系统、通风采暖、消防系统等。对于较小规模的污泥处理处置设施,可采用污泥干化焚烧一体化设备。

2)主要工艺设备类型与参数

污泥焚烧炉主要包括流化床焚烧炉、回转窑式焚烧炉和立式多膛焚烧炉。立式多膛焚烧炉的焚烧能力低、污染物排放较难控制;回转窑式焚烧炉的炉温控制困难、对污泥发热量要求较高;流化床焚烧炉结构简单、操作方便、运行可靠、燃烧彻底、有机物破坏去除率高,目前已经成为主要的污泥焚烧设备。

流化床焚烧炉的基本工作原理是,利用炉底布风板吹出的热风,将污泥悬浮起呈沸腾(流化)状进行燃烧。一般采用惰性床料进行蓄热、流化,再将污泥加入到流化床中与高温的床料接触、传热进行燃烧。流化床污泥焚烧炉通常采用绝热的炉膛,下部设有分配气体的布风板,炉膛内壁衬耐火材料,并装有一定量的床料。气体从布风板下部通入,并以一定速度通过布风板,使床内床料沸腾呈流化状态。污泥从炉侧或炉顶加入,在流化床层内进行干燥、粉碎、气化等过程后,迅速燃烧。烟气中夹带的床料和飞灰,一般用除尘器捕集。床料可返回流化床内。

流化床焚烧炉的典型技术指标,应符合下列要求:(1)污泥处理量应满足设计要求,波动范围宜为 65%~125%;(2)流化床焚烧炉密相区温度宜为 850℃~950℃;(3)排烟温度大于180 ℃。

带式污泥干燥焚烧一体机是将带式污泥干化与焚烧镶嵌同一装置内,适用于较小规模的污泥处理处置。带式污泥干燥装置由上、中、下三层排列的输送带组成。脱水污泥由螺旋输送机送至泥条机,由泥条机旋转压制成泥条均匀地铺设在上输送带,污泥在上输送带的尾端被投至中输送带上,再由中输送带的尾端投到下输送带上,然后继续向前输送至出料口。在上输送带上方安装抽风装置,抽吸焚烧炉的热能和厢体外的干燥空气,使热能和空气从装置的下部进入,穿流整个输送带,带走污泥内的水分。用干化后的污泥进焚烧炉燃烧。污泥燃烧的热能输入干燥厢体用于干燥湿污泥所需的热能。

1.4 干化焚烧系统的能量平衡和余热利用

1)污泥的热值

实验室测试污泥热值结果多为空气干燥基低位热值Qad, net(kJ/kg),对于含水率为Mar(%)

的湿污泥,其热值按照式(5-1)进行换算:

 

2)干化后污泥量

经过干化后的污泥量通过式(5-2)计算:

3)热干化的耗热量

对于一个热干化系统,其耗热量按式(5-3)进行估算:

 4)辅助热量的计算

污泥焚烧后产生的热量可以通过式(5-4)计算:

 

 

如果焚烧炉产生热量qgl >  干化系统耗热量qgh,则不需要辅助燃料;如果焚烧炉产生热量qgl < 干化系统耗热量qgh,则需要的辅助热量为qgh- qgl (kJ/h),根据辅助燃料的热值可进一步计算辅助燃料的消耗量。

根据以上计算方法,若脱水污泥含水率80%,干化到含水率40%入炉焚烧,污泥干化机和污泥焚烧炉的热效率均为85%,则只有污泥干基低位热值达到约13510 kJ/kg(即3227 kcal/kg)才不需要辅助燃料。

5)余热利用

考虑到整个污泥干化焚烧系统的经济性和尾气处理的要求,焚烧炉产生的高温烟气应通过余热锅炉进行利用,可以加热水蒸汽、导热油和空气等干化热源和燃烧辅助热风。

1.5 设计与工艺控制

1)焚烧炉所采用耐火材料的技术性能应满足焚烧炉燃烧气氛的要求,质量应满足相应的技术标准,能够承受焚烧炉工作状态的交变热应力;

2)焚烧炉的设计应保证其使用寿命不低于10万运行小时;焚烧炉应有适当的冗余处理能力,进料量应可调节;

3)焚烧炉应设置防爆门或其它防爆设施;

4)必须配备自动控制和监测系统,在线显示运行工况和尾气排放参数;

5)确保焚烧炉出口烟气中氧气含量达到6%~10%(干气);

6)焚烧炉密相区温度宜为850℃~950℃;

7)由于污泥焚烧烟气中含湿量较大,为有效防止积灰和腐蚀,焚烧炉排烟温度宜大于180 ℃。

1.6二次污染控制要求

为有效控制二次污染,污泥焚烧泥质须满足《城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质》CJ/T 290的规定。焚烧产生的烟气、炉渣、飞灰及噪声均应进行监测与控制。

1)烟气

污泥焚烧后的烟气成分与污泥成分密切相关。常规污染物主要有NOx、SO2和烟尘等。污泥中的氯含量较生活垃圾更低,污泥焚烧所产生的二噁英通常低于生活垃圾。污泥焚烧后重金属大多数都富集在飞灰中。

对SO2的控制,有多种方法可供选择,主要有炉内脱硫,以及湿法、干法和半干法等尾部

脱硫方法。污泥焚烧的脱硫方法可采用“炉内脱硫+半干法脱硫”。根据国外使用经验,也可以

采取湿法脱硫。

用于烟尘控制的除尘设备主要有旋风除尘器、静电除尘器和布袋除尘器。污泥焚烧尾气除尘推荐使用布袋除尘器。

控制污泥焚烧重金属排放的主要方法有:通过余热利用系统使烟气降温,烟气中的重金属自然凝聚成核或冷凝成粒状物质,随后,采用除尘设备捕集;将尾气通过湿式洗涤塔,除去其中水溶性的重金属化合物;通过布袋除尘器可吸附部分重金属颗粒,另一部分重金属可喷射活性炭等粉末,吸附重金属形成较大颗粒后,被除尘设备捕集。

控制污泥焚烧烟气中二噁英排放的主要方法有:在燃料中添加化学药剂阻止二噁英的生成;在燃烧过程中提高“3T”(湍流Turbulence、温度Temperature、时间Time)作用效果,通过旋转二次风等布置方式使污泥与空气充分搅拌混合,维持足够的燃烧温度和3 s以上的停留时间,减少二噁英前驱物的生成;在尾气处理过程中喷射活性炭粉末等吸附二噁英类物质而被除尘设备捕集;布袋除尘器对二噁英也有一定的吸附作用。

流化床污泥焚烧炉通常不需采用额外的脱硝技术即可满足相关标准要求的限值。如需进一步控制NOx的排放,推荐采用选择性非催化还原法(SNCR),能达到30%~70%的脱除效率。

应严格控制焚烧工艺过程,并对烟气必须采取综合处理措施,其烟气排放浓度须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

2)炉渣与飞灰

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置。符合要求的炉渣可进行综合利用。

飞灰应按《危险废物鉴别标准》GB 5085.1-3的规定进行鉴定后,妥善处置;属于危险废物的,

应按危险废物处置;不属于危险废物的,可按一般固体废物处理。

3)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348的规定,对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GB J87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

4)臭气

焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。焚烧生产线运行期间,应采取有效控制和治理恶臭物质的措施。焚烧生产线停止运行期间,应采取相应措施防止恶臭扩散到周围环境中。

1.7 投资及运行成本的评价与分析

投资成本是由系统复杂程度、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若干化和焚烧系统均采用国产设备,干化焚烧项目的投资成本在30~50万元/ t污泥(含水率80%);若干化设备采用进口设备,焚烧等其他设备均采用国产设备,干化焚烧项目的投资成本在50~70万元/t污泥(含水率80%)。若采用更多的进口设备,投资成本将增加。

国内污泥干化焚烧实际运行的项目较少,采用的设备和配套的烟气处理设施标准差异较大,因此,目前的运行费用统计尚不具有典型性。一般而言,若采用进口的流化床干化机和国产的流化床焚烧系统,运行成本约为170~250元/ t污泥(含水率以80%计,不包括固定资产折旧),其中燃煤和用电的消耗约占55%~65%,导热油、自来水、石灰石、消石灰、石英砂、活性炭、氮气等损耗费用共计约5%。若采用国产的空心浆叶式干化机和国产的流化床焚烧系统,运行成本约为120~200元/ t污泥(含水率以80%计,不包括固定资产折旧),其中燃煤和用电的消耗约占65%~70%。

 

 污泥的水泥窑协同处置

2.1 原理与作用

污泥的水泥窑协同处置是利用水泥窑高温处置污泥的一种方式。水泥窑中的高温能将污泥焚烧,并通过一系列物理化学反应使焚烧产物固化在水泥熟料的晶格中,成为水泥熟料的一部分,从而达到污泥安全处置的目的。

利用水泥窑对污泥进行协同处置,具有以下作用:

有机物彻底分解,污泥得以彻底的减容、减量和稳定化;燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分,无残渣飞灰产生,不需要对焚烧灰另行处置;回转窑内碱性环境在一定程度内可抑制酸性气体和重金属排放;水泥生产过程余热可用于干化湿污泥;回转窑热容量大、工作状态稳定,污泥处理量大。

2.2 应用原则

利用水泥窑协同处置污泥必须建立在社会污泥处置成本最优化原则之上,如果在生态和经济上有更好的回收利用方法时,则不要将污泥使用在水泥窑中。同时,污泥的协同处置应保证水泥工业利用的经济性。

水泥窑协同处置污泥应确保污染物的排放,不高于采用传统燃料的污染物排放与污泥单独处置污染物排放总和。协同处置污泥水泥窑产品必须达到品质指标要求,并应通过浸析试验,证明产品对环境不会造成任何负面影响。

利用水泥窑协同处置污泥作为跨行业的协同处置方式,应保证从产生到处置完成良好的记录追溯,在全处置过程确保污染物的达标排放和相关人员健康和安全,确保所有要求符合现有的国家法律、法规和制度。能够有效地对废物协同处置过程中的投料量和工艺参数进行控制,并确保与地方、国家和国际的废物管理方案协调一致。

2.3 水泥窑协同处置的主要方式

城镇污水处理厂污泥可在不同的喂料点进入水泥生产过程。常见的喂料点是:窑尾烟室、上升烟道、分解炉、分解炉的三次风风管进口。污泥焚烧残渣可通过正常的原料喂料系统进入,含有低温挥发成分(例如烃类)的污泥必须喂入窑系统的高温区。

通常,湿污泥经过泵送直接入窑尾烟室;利用水泥窑协同处置干化或半干化后的污泥时,在窑尾分解炉加入;外运来的污泥焚烧灰渣,可通过水泥原料配料系统处置。

利用水泥窑废热干化污泥,与通常的污泥热干化系统相同。

2.4 利用水泥窑直接焚烧处置湿污泥

含水率在60%~85%的市政污泥可以利用水泥窑直接进行焚烧处置利用水泥窑直接焚烧污泥可在水泥窑窑尾端烟室或上升烟道设置喷枪。水泥窑应进行如下改造:(1)窑尾烟室耐火材料改用抗剥落浇注材料;(2)水泥窑窑尾上升烟道增设压缩空气炮,以便清理结皮;(3)水泥窑窑尾分解炉缩口应做相应调整;(4)对窑尾工艺收尘器进行改造;(5)窑内通风面积扩大5%~10%。

2.5 利用水泥窑焚烧处置干化或半干化的污泥

干化或半干化后的污泥发热量低、着火点低、燃烧过程形成的飞灰多、燃烧时间短,不适合作为原料配料大规模利用,应当尽可能在分解炉、窑尾烟室等高温部位投入,以保证焚毁效果。

来自干污泥储存仓的污泥经皮带秤计量后,经双道锁风阀门进入分解炉,分解炉内部增设污泥撒料盒,在撒料盒下方设置压缩空气进行吹堵和干污泥的抛洒分散。如干污泥仓布置离窑尾较远,也可采用气动输送,利用罗茨风机作为动力,经管道输送进入分解炉,干污泥燃烧采用单通道喷管即可。

2.6 污泥焚烧灰渣替代水泥生产原料利用

在污泥焚烧灰渣作为替代原料利用之前,应仔细评估硫、氯、碱等物质可能引起系统运行稳定性有害元素总输入量对系统的影响。这些成分的具体验收标准,应根据协同处置污泥性质和窑炉具体条件,现场单独进行确定。

2.7 二次污染控制要求

利用水泥窑直接焚烧湿污泥主要的环境问题为烟气的排放。污染物的排放控制应符合《生

活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

 

 污泥的热电厂协同处置

3.1 原理与作用

采用热电厂协同处置,既可以利用热电厂余热作为干化热源,又可以利用热电厂已有的焚烧和尾气处理设备,节省投资和运行成本。

3.2 应用原则

在具备条件的地区,鼓励污泥在热力发电厂锅炉中与煤混合焚烧;热电厂协同处置应不对原有电厂的正常生产产生影响;混烧污泥宜在35 t/h以上的热电厂(含热电厂和火电厂)燃煤锅炉上进行。在现有热电厂协同处置污泥时,入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%;对于考虑污泥掺烧的新建锅炉,污泥掺烧量可不受上述限制。

3.3 热电厂协同处置的主要方式

热电厂协同处置的主要方式有:湿污泥(含水率80%)直接加入锅炉掺烧,和干化或半干化(含水率40%以下)后的污泥进入循环流化床锅炉或煤粉炉焚烧。

选用电厂余热作为干化热源,与通常热干化系统相同。

3.4 湿污泥直接掺烧

1)工艺流程

湿污泥直接掺烧的主要工艺流程,见图5-3。

 

 

2)设计与运行控制

湿污泥给入炉膛的位置宜采用炉顶给料;若采用炉膛中部给料,给料器需设置水冷装置。湿污泥直接掺烧须对原锅炉的尾部受热面进行适当改造,以防止烟气中灰分、酸性气体和湿含量升高导致的受热面积灰、磨损和腐蚀。

掺烧后焚烧炉膛温度不得低于850℃。由于烟气中湿含量增加,为防止尾部积灰和腐蚀,排烟温度应适当提高。

3.5 污泥干化后混烧

1)工艺流程

污泥干化后入炉混烧的主要工艺流程,见图5-4。

 

2)设计与运行控制

污泥干化后可进入电厂原有的输煤系统。为防止污泥混入后造成原有给煤系统堵塞,污泥需干化至半干化(含水率40%以下),干化后污泥形态应疏松。为防止污泥干化污染原有电厂的烟气,推荐采用间接式污泥干化设备。

掺烧后焚烧温度不得低于850 ℃。

3.6 二次污染控制要求

为有效控制二次污染,污泥焚烧泥质须满足《城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质》CJ/T 290的规定。焚烧产生的烟气、炉渣、飞灰及噪声均应进行监测与控制。

1)臭气

污泥储存仓应密闭,并采用微负压设计,将臭气送入炉膛高温分解。为防止污泥干化过程中臭气外泄,干化装置必须全封闭,污泥干化机内部和污泥干化间需保持微负压。干化后污泥应密封储存,以防止由于污泥温度过高而导致臭气挥发。干化后分离出的不可凝气体(臭气)须送入炉膛高温分解。

焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。

2)烟气

对于排放的烟气,应核算大气污染物排放限值。

热力发电厂燃煤锅炉掺烧污泥时,各种大气污染物排放限值可通过污泥和煤的烟气份额进行换算,对烟气中排放的二噁英应进行总量控制。

3)灰渣

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置;符合要求的炉渣可进行综合利用。飞灰应按《危险废物鉴别标准》GB 5085 进行鉴定后,妥善处置。属于危险废物的,应按危险废物处置;不属于危险废物的,可按一般固体废物处理。

4)废水

污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后处理。焚烧厂的废水经过处理后应优先回用。当废水需直接排入水体时,其水质应符合《污水综合排放标准》GB 8978的规定。

5)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096 和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348 的规定,对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

3.7 投资与运行成本的评价与分析

干化后污泥在热电厂协同处置,投资成本是由干化设备的选型、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若湿污泥储存仓、污泥泵和干化系统均采用国产设备,投资成本在10~15万元/ t 污泥(含水率80%)左右;若干化设备采用进口设备,投资成本在30~40万元/ t污泥(含水率80%)左右。

若采用国产的空心浆叶式干化机,运行成本约为100~180元/ t 污泥(含水率80%,不包括固定资产折旧),其中电耗约55~60 kWh/污泥(含水率80%)。

 

 污泥与生活垃圾混烧

4.1 原理与作用

污泥干化后具有一定热值,将污泥干化后与生活垃圾混烧,既可以利用垃圾焚烧厂的余热作为干化热源,又可以利用垃圾焚烧厂已有的焚烧和尾气处理设备,节省投资和运行成本。

4.2 应用原则

污泥和生活垃圾混合焚烧,应采用干化技术将污泥含水率降至,与生活垃圾相似的水平,不宜将脱水污泥与生活垃圾直接掺混焚烧。

优先考虑采用生活垃圾焚烧余热干化污泥,不宜选用一次优质能源作为干化热源。

4.3 干化后污泥与垃圾混烧

1)工艺流程

混烧污泥的生活垃圾焚烧厂,除建设满足国家规定的生活垃圾焚烧系统外,污泥焚烧的主要工艺流程,见图5-5。

2)设计与运行控制

采用污泥与生活垃圾混合焚烧,应为污泥的输送和给料配备专门的设备,不宜与生活垃圾共用。污泥干化推荐采用间接式污泥干化设备。采用污泥和生活垃圾混合焚烧,应选择流化床焚烧炉进行处理。焚烧炉的设计应考虑污泥焚烧飞灰量大,对尾部受热面和烟气净化系统的影响。

混烧的焚烧温度不得低于850℃。

 

 

 

4.4 二次污染控制要求

污泥与生活垃圾混合焚烧产生的废气、废水、废渣和噪声均应进行监测与控制。

1)臭气

污泥储存仓应密闭,并采用微负压设计,将臭气送入炉膛高温分解。为防止污泥干化过程中臭气外泄,干化装置必须全封闭。污泥干化机内部和污泥干化间需保持微负压。干化后污泥应密封储存,以防止由于污泥温度过高而导致臭气挥发。干化后分离出的不可凝气体(臭气)须送入炉膛高温分解。焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。

2)焚烧烟气

最终排入大气的烟气中污染物排放限值,应取污泥单独焚烧污染物排放限值和生活垃圾单独焚烧污染物排放限值中的低者。目前参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

3)灰渣

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置;符合要求的炉渣可进行综合利用。

飞灰参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定进行处理。

4)废水

污泥干化产生的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后进行废水处理。焚烧厂的废水经过处理后应优先回用,高浓度的废液也可采取喷入焚烧炉膛进行焚烧处理。经处理后的废水需直接排入水体时,其水质应符合《污水综合排放标准》GB 8978的规定。

5)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096 和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348 的规定。对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

4.5 成本分析

投资成本是由新增设备的选型、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若污泥储存仓、污泥干化机、污泥输送和给料设备等均采用国产设备,投资成本在10~15万元/ t 污泥(含水率80%)左右;若干化设备采用进口设备,投资成本在30~40万元/ t 污泥(含水率80%)

左右。

若采用干化污泥与生活垃圾混合焚烧,采用国产的空心浆叶式干化机时,视干化后污泥含固率不同,其运行成本约为 100~180 元/ t 污泥(含水率 80%计,不包括固定资产折旧),其中电耗约55~60kWh/ t 污泥(含水率80%)。

 

第三节  建材利用技术

 

污泥的建材利用主要是指以污泥作为原料制造建筑材料,最终产物是可以用于工程的材料或制品。建材利用的主要方式有:污泥用于水泥熟料的烧制(即水泥窑协同处理处置)、污泥制陶粒等。污泥用于水泥熟料的烧制详见本章第二节《污泥焚烧与协同处置技术》的内容,本节主要介绍制陶粒技术。

 

 污泥制陶粒

1.1原理与作用

污泥是一种粘土质资源,用来配料生产陶粒(用作轻骨料配制轻骨料混凝土),可在高温焙烧过程中使污泥得以彻底稳定,并固化重金属,充分利用污泥中的土质资源。

1.2 应用原则

污泥陶粒不宜用于人居及公共建筑。

污泥陶粒在烧制过程中固化了污泥中的重金属,应当限制其中的重金属含量和浸出毒性。

重金属浸出限制值可参照表 5-2 的要求执行。其他有害物质含量应符合表 5-3 的规定。污泥陶粒的技术要求应符合国家标准《轻集料及其试验方法 第1部分:轻集料》GB/T17431.1的有关规定。

表 5-2  污泥建材利用重金属浸出限制建议值

 

 

检验项

浸出液最高允许浓度,ug/L

严格环境条件(地下水防护等)

特殊环境(公园、工业区等)

一般环境

Hg

0.2

0.5

10

Cd

2.0

10

50

As

10

10

100

Cr

15

30

350

Pb

20

40

100

Cu

50

100

300

Zn

50

100

300

Ni

4

50

200

表 5-3  有害物质规定

 

项目名称

指标规定

备注

含泥量,%

≤3

结构用轻集料≤2

泥块含量,%

≤1

结构用轻集料≤0.5

煮沸质量损失,%

≤5

烧失量,%

≤5

硫化物和硫酸盐含量(按 SO3计),% 

≤1.0

有机物含量

不深于标准色

如深于标准色,按 GB/T 17431.2中 19.6.3的规定执行

氯化物(以氯离子含量计)含量,%

≤0.02

放射性

符合

1.3 工艺流程与运行控制

1)配料

污泥中二氧化硅等成分含量少,有机质含量较高,不宜直接烧制陶粒。因此,要烧制出合格的陶粒制品,应根据不同类型污泥的化学成份与特性,通过与粘土、粉煤灰、页岩等其它原料混合配料,使陶粒原料化学组成满足表5-4的要求。

表 5-4  陶粒原料的化学成分要求

 

化学成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO+MgO

K2O+Na2O

含量,%

48~79

8~25

3~12

1~12

0.5~7

此外,原料的化学组成还应满足下式的要求:

有关陶粒用污泥技术标准和规范可暂参考现行标准,如《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》CJ/T 289等。

2)工艺流程

污泥制陶粒的典型生产工艺流程如下:

    原料计量→混碾搅拌→造粒→过筛→进窑→烘干→预热→焙烧→冷却→分级→入库→检验→出厂

3)运行控制

在一般情况下,宜控制污泥含水率不大于80%,并调整配料用水量;含水率80%的污泥掺量不宜超过30%。

在污泥制陶粒的生产过程中,应控制好预热和焙烧这两个关键工序。预热可避免直接焙烧导致陶粒炸裂,并可利用污泥中有机质的燃烧热值;陶粒焙烧工序直接影响陶粒产品的性能,烧制温度在1100℃~1200℃之间为宜。

1.4 二次污染控制要求

污泥烧制陶粒过程中,污泥中一些重金属容易造成污染。生产过程中应进行技术控制,并制定控制性标准;污泥中可能存在其它污染物,如放射性污染物、有机污染物等,应建立安全生产制度并制订控制性标准。污泥焚烧的烟气排放控制要求,应满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的要求。

1.5 成本评价及分析

利用污泥制陶粒可以免加有机质材料,减少粘土的用量,且污泥成本低廉;当工业废料(包括污泥)掺量超过30%时,产品可以享受国家一定的税收优惠政策。目前市场普通陶粒售价为250~300元/m3,污泥陶粒售价可降低5%~10%。因此,利用污泥制陶粒可以降低生产成本,具有较好的经济效益。

 

第四节  污泥的填埋

 

污泥填埋有单独填埋、与垃圾合并填埋两种方式。国外有污泥单独填埋场的案例。目前

国内主要是与垃圾混合填埋。另外,污泥经处理后还可作为垃圾填埋场覆盖土。

 

 应用原则

污泥与生活垃圾混合填埋,污泥必须进行稳定化、卫生化处理,并满足垃圾填埋场填埋土力学要求;且污泥与生活垃圾的重量比,即混合比例应≤8%。

污泥用于垃圾填埋场覆盖土时,必须对污泥进行改性处理。可采用石灰、水泥基材料、工业固体废弃物等对污泥进行改性。同时也可通过在污泥中掺入一定比例的泥土或矿化垃圾,混合均匀并堆置4d以上,以提高污泥的承载能力并消除其膨润持水性。

 

 污泥与生活垃圾混合填埋

2.1混合填埋的泥质标准

污泥与生活垃圾混合填埋时,必须降低污泥的含水率,同时进行改性处理。改性处理可通过掺入矿化垃圾、黏土等调理剂,以提高其承载力,消除其膨润持水性。避免雨季时,污泥含水率急剧增加,无法进行填埋作业。混合填埋污泥泥质标准应满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》GB/T 23485和《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889要求。

2.2 混合填埋方法及技术要求

污泥与生活垃圾混合填埋应实行充分混合、单元作业、定点倾卸、均匀摊铺、反复压实和及时覆盖。填埋体的压实密度应大于1.0 kg/m3。每层污泥压实后,应采用黏土或人工衬层材料进行日覆盖。黏土覆盖层厚度应为20~30 cm。

混合填埋场在达到设计使用寿命后应进行封场。封场工作应在填埋体上覆盖黏土或其他人工合成材料。黏土的渗透系数应小于1.0×l0-7 cm/s,厚度为20~30 cm,其上再覆盖 20~30 cm的自然土作为保护层,并均匀压实。填埋场封场后还应覆盖植被,同时在保护层上铺设一层营养土层,其厚度根据种植植物的根系深浅而确定,一般不应小于20 cm,总覆土应在 80 cm以上。

填埋场封场应充分考虑堆体的稳定性与可操作性、地表水径流、排水防渗、覆盖层渗透性和填埋气体对覆盖层的顶托力等因素,使最终覆盖层安全长效,填埋场封场坡度宜为5%。

污泥与生活垃圾混合填埋场必须为卫生填埋场,具体建设标准及要求详见《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17。

 

 污泥作为生活垃圾填埋场覆盖土

3.1 用作覆盖土的污泥泥质标准

污泥用作覆盖土的污泥泥质标准应满足《城镇污水处理厂污泥处置  混合填埋用泥质》GB/T 23485和《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889 要求。

表 5-5  作为垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标

 

序号

控制项目

限值

1

含水率

<45%

2

臭度

<2级(六级臭度)

3

施用后苍蝇密度

<5只/(笼·日)

4

横向剪切强度

2

污泥用作垃圾填埋场终场覆盖土时,其泥质基本指标除满足表5-5 要求外,还需满足《城

镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918 中卫生学指标要求,同时不得检测出传染性病原菌。

3.2 用作覆盖土的方法及技术要求

1) 日覆盖应实行单元作业,其面积应与垃圾填埋场当日填埋面积相当。

2) 改性污泥应进行定点倾卸、摊铺、压实。覆盖层的厚度在经过压实后的应不小于20 cm,压实密度应大于 1000 kg/m3

3) 在污泥中掺入泥土或矿化垃圾时应保证混合充分,堆置时间不小于4 d,以保证混合材料的承载能力大于50 kPa。

4)  污泥入场用作覆盖材料前必须对其进行监测。含有毒工业制品及其残物的污泥、含生物危险品和医疗垃圾的污泥、含有毒药品的制药厂污泥及其他严重污染环境的污泥不能进入填埋场作为覆盖土,未经监测的污泥严禁入场。

5)其他技术要求及处理措施详见《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17。

 

 投资与运行成本的分析与评价

对于新建垃圾填埋场,总投资为16~26元/m3库容,按填埋期20年考虑,折合18万元/ t污泥(垃圾)。运行成本为70~80元/ t 污泥(垃圾);如按运输距离在50 km以内核算,总成本为100~125元/ t 污泥(垃圾)。

 

第六章  应急处置与风险管理

 

第一节  污泥的应急处置

 

目前,污泥处理处置设施的规划建设普遍滞后于污水处理设施。在污泥处理处置设施建成投入使用前,应采取适当的应急处置措施,严禁将污泥随意弃置。

 

 常用处理处置措施及采用原则

常用的污泥应急处置措施为简易存置。简易存置措施可分为两种:(1)在汛期降雨频繁,且场地开放、无围挡的条件下,将污泥直接堆置成有序的条垛,采取石灰和塑料薄膜双重覆盖的措施,最大限度的降低臭味散失和苍蝇孳生。(2)在旱季降雨较少,且场地封闭、有围墙的条件下,将污泥先自然摊晒5~7 d,降低含水率后再堆成条垛存置。摊晒过程中严密覆盖石灰,堆成条垛后严密覆盖沙土,以减小臭味散失。

简易存置后的污泥,经检测后如符合相关的泥质标准,如《城镇污水处理厂处置 混合填埋用泥质》GB/T 23485标准、《城镇污水处理厂处置 土地改良用泥质》CJ/T 290标准等,则可采用混合填埋、土地改良等方式进行最终处置,避免长期堆放。经检测后如无法满足相关的泥质标准,则应在污泥处理处置设施建成投产后,再将存置污泥回运,进行规范处置。

污泥应急处置措施仅限于污泥处理处置设施建成以前使用,一旦设施建成,必须立刻停止使用。

污泥应急处置的场地应选择在远离人群集聚区、农业种植区和环境敏感区域。当场地面积紧张、降雨频繁时,宜采用第(1)种操作方式;当场地面积宽敞,降雨较少时,宜采用第(2)种操作方式。

 

 简易存置方式(一)的操作及管理控制要点

2.1操作模式

1)在临时场地中规划好用于卸泥的区域,利用挖掘机依次挖出多条平行浅沟,沟深约0.5m、宽约 3~5m;

2)将挖出来的土方均匀堆置在浅沟两侧,压实后形成等高的挡墙;

3)引导运泥车将污泥依次卸入指定的浅沟内,形成条垛;

4)在条垛表面均匀覆盖生石灰,厚度约1~2 cm,覆盖必须彻底,不许有污泥外露;

    5)使用塑料薄膜将整个条垛严密覆盖,并将四边压紧,防止臭味外泄和苍蝇接触;

6)定期在薄膜表面喷洒灭蝇药剂,进一步控制苍蝇孳生。

2.2管理控制要点

1)浅沟之间至少留出0.5m的间隔,以便后续操作。

2)压实后的挡墙务必确保强度,防止堆置的污泥挤塌外溢。

3)在进行撒灰覆膜操作时应注意铺撒全面、覆盖严密,勿留死角。

4)每日进行场地巡查,发现薄膜损坏及时修补,避免污泥外露。

5)每日监测场地苍蝇密度,发现显著增加时立刻停止进泥,并在全场范围内进行集中、连续的喷药,直至苍蝇密度恢复正常后再开始进泥。

6)在揭膜将污泥取出时,需选择风量较大,气压较高的天气进行。揭膜人应站在上风口往下风口顺序揭膜,防止有毒气体瞬间释放致使操作人员中毒。

7)堆置后的污泥装车外运时,须严格控制操作面积,做到随揭膜随装车,装车完毕立刻重新严密覆盖,避免污泥外露。

 

 简易存置方式(二)的操作及管理控制要点

3.1操作模式

1)在场地中事先规划好用于卸泥的区域,一般为长方形; 

2)引导污泥运输车将污泥均匀、有序的卸入指定的区域内,利用机械设备将污泥均匀摊开至5~10 cm厚,;

3)在污泥表面均匀覆盖生石灰,厚度约1~2 mm,覆盖必须彻底,不许有污泥外露;

4)自然晾晒5~7 d,污泥含水率降至60%左右后,利用机械设备集中收拢,在指定位置堆成条垛;

5)条垛表面严密覆盖沙土,厚度约3~5 cm;

6)定期对操作场地喷洒灭蝇药剂。

3.2管理控制要点

1)污泥卸入场地后需立刻摊开,避免长期堆放产生臭味。

2)晾晒至含水率满足要求后,需立即堆成条垛,提高场地利用率。

3)将污泥收拢堆垛的过程中,要严格控制操作面积,减少臭味释放。

4)每日监测场地苍蝇密度,发现显著增加时立刻停止进泥,并在全场范围内进行集中、连续的喷药,直至苍蝇密度恢复正常后再开始进泥。

5)存置后的污泥装车外运时,须严格控制作业面积,逐个条垛依次操作。

 

第二节  污泥处理处置的风险分析与管理

 

 安全风险分析与管理

1.1安全风险因素分析

污泥处理处置过程中,除机械伤害、触电事故等常见安全风险外,还存在一些特殊的安全风险,包括:

1)污泥中含有较丰富的有机质,在汇集、管道输送过程中,由于有机质的腐败,其中部分硫转化成硫化氢,在某些场合如通风不良,硫化氢积聚,造成空气中硫化氢浓度过高,危害作业(巡检)人员的健康。

2)湿污泥在储存过程中发生厌氧消化,生成甲烷等易燃气体,如不及时排除,在湿污泥储存仓中积累,有燃烧爆炸的危险。

3)干污泥在长期储存过程中,被空气中的氧缓慢氧化导致温度升高,温度升高反过来又促使氧化加快,当温度升到自燃温度(约180 ℃)之后就会引起干污泥自燃。

1.2安全风险管理措施

1)通风和防暑

为防范生产场合有害气体和高温,需采取以下通风和防暑降温措施:在生产厂房采取自然通风或机械通风等通风换气措施,中央控制室和值班室等设置空调系统。污泥焚烧炉炉壁和管道系统必须具有良好的耐温隔热功能,外表温度低于60 ℃。

2)防爆

脱水污泥储存设施和干污泥料仓均有一定量的尾气排出,当两条线的排出尾气汇入排出总管后,应避免尾气直接排放,污染环境。在工艺设计中,在可能有燃爆性气体的室内设自然通风及机械通风设施,使燃爆性气体的浓度低于其爆炸下限。

污泥消化池顶部、沼气净化房、沼气柜等构筑物内的电气和仪表、照明灯具应选用隔曝型。电缆采用铠装电缆支架明敷或桥架敷设,绝缘线穿钢管敷设。

3)防火

在正常生产情况下,污泥处理处置设施一般不易发生火灾,只有在操作失误、违反规程、管理不当及其他非常生产情况或意外事故状态下,才可能由各种因素导致火灾发生。因此,为了防止火灾的发生,或减少火灾发生造成的损失,根据“预防为主,消防结合”的方针,在设计上应根据《建筑设计防火规范》GB 50016 采取防范措施。

 

 环境风险分析与管理

2.1环境风险因素分析

污泥处理处置工程可使污泥予以妥善处置,但对工程周围环境也会产生一定的影响。

1)重金属和有机污染物

工业废水含量高的城镇污水处理厂污泥可能含有较多的重金属离子或有毒有害化学物质,如可吸附性有机卤素(AOX)、阴离子合成洗涤剂(LAS)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)等。

2)病原微生物和寄生虫卵

未经处理的污泥中含有较多的病原微生物和寄生虫卵。在污泥的应用中,它们可通过各种途径传播,污染土壤、空气、水源,并通过皮肤接触、呼吸和食物链危及人畜健康,也能在一定程度上加速植物病害的传播。

3)臭气

污泥处理处置很多环节都会有较强的臭气产生。污水处理厂内产生臭气的主要设施有污泥调蓄池、污泥浓缩脱水机房、污泥液调节池、污泥干化等设施。污泥填埋、污泥土地利用等厂外处置环节也会有臭气产生。在污泥运输和储存过程中,也不可避免会有臭味散发到大气中,势必会影响周围地区。

2.2环境风险管理措施

1)污泥重金属和有机污染物的控制

应加强污泥中重金属等有毒有害物质的源头控制和源头减量。监督工业废水按规定在企业内进行预处理,去除重金属和其他有毒有害物质,达到《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082标准的要求。污泥土地利用尤其应密切注意污泥中的重金属含量,要根据农用土壤背景值,严格确定污泥的施用量和施用期限。

2)病原微生物和寄生虫卵的控制

首先,应加强污泥的稳定化处理,使得污泥中的大肠菌群数等指标满足《城镇污水厂污染物排放标准》GB 18918等标准的要求,其次,为了保护公众的健康以及减少疾病传播的潜在危险,需建立一系列的操作规范和制度,如在污泥与公众可能接触的场合需设置警示标志等。

3)臭味对环境的影响及缓解措施

一般来说污泥散发的臭味在下风向100 m内,对人的感觉影响明显。在300 m以外,则臭

味已嗅闻不到。因此,必须满足300 m的隔距,才能有居住区。另外,为改善厂区工人的操作

条件,污泥接受仓在车辆卸泥完成后应及时封闭,防止臭气逸出。

 

附录  

 

编制依据

1、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》

2、《城市环境卫生设施设置标准》CJJ 27

3、《室外排水设计规范》GB 50014

4、《城镇污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》

5、《化学品生产单位受限空间作业安全规范》AQ 3028

6、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058

7、《石油化工企业设计防火规范》GB 50160

8、《粪便无害化卫生标准》GB 7959

9、《工业企业设计卫生标准》GBZ1

10、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2

11、《恶臭污染物排放标准》GB 14554

12、《污水综合排放标准》GB 8978

13、《城市区域环境噪声标准》GB 3096

14、《工业企业厂界噪声标准》GB 12348

15、《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889

16、《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17

17、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918

18、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)

19、《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485

20、《危险废物鉴别标准》GB 5085

21、《水泥工业大气污染物排放标准》GB 4915

22、《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484

23、《废物焚烧2000/76/EC指令》

24、《轻集料及其试验方法 第一部分:轻集料》GB/T 17431.1

25、《烧结普通砖》GB 5101

26、《烧结多孔砖》GB 13544

27、《烧结空心砖》GB 13545

28、《固化类路面基层和底基层技术规程》CJJ/T 80

29、《土壤固化剂》CJ/T 3073

30、《危险废物填埋污染控制标准》GB 18598

31、美国《污泥利用处置标准》

32、欧盟《污泥农用指导规程》

33、英国《污泥农业土地利用指南》

34、《地下水质量标准》GB 5750

35、《地下水环境监测技术规范》HJ/T 164

36、《土壤环境质量标准》GB 15618

37、《土壤环境监测技术规范》HJ/T 166

38、《安全色》GB 2893

39、《安全标志》GB 2894

40、《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223

41、《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082

42、《城镇污水处理厂污泥泥质》GB24188

43、《城镇污水处理厂污泥处置  园林绿化用泥质》GB/T 23486

44、《城镇污水处理厂污泥处置  混合填埋用泥质》GB/T 23485

45、《城镇污水处理厂污泥处置  单独焚烧用泥质》GB24602

46、《城镇污水处理厂污泥处置  土地改良用泥质》GB24600

47、《城镇污水处理厂污泥处置  制砖用泥质》CJ/T289

48、《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T309

49、《建筑设计防火规范》GB 50016

50、《城镇污水处理厂污泥处置 分类》GB/T23484

3 石灰稳定工艺与系统组成

3.1工艺流程

 

 

3.2系统组成

1)输送系统(包括湿泥及成品污泥输送)

一般可选择螺旋输送机或带式输送机,应采用全封闭结构,以防止污泥散发的臭气排放到大气中,影响操作环境,危害操作人员的健康。

2)石灰仓储与计量给料系统

石灰料仓用来暂时储存罐车运送来的石灰粉料。设有破拱装置、仓顶布袋除尘器、料位器等。

计量给料系统应确保在混合反应器开启后,石灰能持续、定量输送至混合反应器内。主要由进料斗、进料料位监测和出料装置、计量投加装置等组成。

3)干化混合反应系统

作为石灰干化稳定工艺的核心设备,其运行表现直接影响整个项目效果。目前一般选择传统卧式混合搅拌反应器,主要由混合圆筒、工作轴、搅拌元件、在线监测装置等组成。

4)废气收集及处理系统

污泥石灰稳定工艺中,废气主要特点是高温、高湿、高粉尘浓度、低有毒气体浓度。它的主成分为水蒸气、石灰粉尘、氨气,温度约为 30℃~50℃。针对该类废气,一般选择湿式喷淋塔或增加净化单元可满足处理需求。

 

 设计与运行控制

1)石灰掺混比例

根据污泥含水率、石灰活性及最终处置方式差异,石灰掺混比例可在30%以内调整。不同加钙量的脱水效果,见表4-5。

表 4-5  加钙处理后污泥温度、pH值及含固量变化(原始污泥含固率 22.7%)

编号

石灰与污泥的重量比(%)

温度(℃)(处理后 30分钟测量)

在相应时间后的含固率(%)

pH值

50小时

12.5

1

2

28

30.8

12.6

12.5

2

4.6

30

35.9

12.6

12.6

3

6.9

43

39.2

12.6

12.6

4

9

45

48.1

12.6

12.6

5

11

58

51.7

12.6

12.6

6

14.4

59

54.8

pH值

12.6

2)混合物料的后续反应

石灰—污泥在快速混合后反应仍将不同程度地持续数小时至数天,设计中应优化工艺条件有利于污泥的后续反应及水蒸汽的蒸发,可以通过设计混合物料堆置设施(一般为 5~10d混合物料的堆置空间)为其进一步的反应提供有利条件,但要考虑粉尘及有毒有害气体的控制。

 

5 投资及运行成本的评价与分析

相对污泥热干化、焚烧等处置方式,污泥石灰稳定工艺基建投资较低,根据规模及混合设备选型不同,固定资产投资约为2~4万元/t 污泥(含水率80%)。

目前国内工程实例较少,工艺直接运行费用主要由石灰、电、人工、设备维护等费用组成。根据石灰掺混比例不同,单吨运行成本约为50~150元,其中,石灰消耗可占到总运行费用的70%~90%。

 

第六节  其他技术

 

 污泥热解处理技术

污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解,转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。根据污泥热解温度和产物的不同,污泥热解处理技术可以分为污泥气化技术、污泥油化技术和污泥炭化技术三大类。

污泥热解技术具有污泥中能量有效回收利用、温室气体排放减少、重金属得以固化、避免二噁英的产生、占地少、运行成本低等特点。

 

2 污泥水热处理技术

水热处理技术是将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,改善脱水性能和厌氧消化性能的技术,也称热调质。

水热处理技术按照处理过程是否通入氧化剂,把水热处理分成热处理(也称为热水解)和湿式氧化两种。热处理没有氧化剂通入,而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂。水热处理按照反应温度和压力的不同,又分为低压、中压、高压氧化以及超临界氧化。按照添加催化剂与否,分为催化氧化和非催化氧化。

水热处理技术可与多种污泥处理、处置技术直接对接、联合使用。经过水热处理后的污泥脱水性能大幅度提高,经机械脱水可获得低含水率的泥饼,为污泥的处理和处置提供了基础;水热处理后污泥可进行高效率的厌氧消化,将污泥中的有机质充分转化为沼气;同时,针对水热处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中,整体提高污泥处理系统效率;污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭。

 

第五章  污泥处置方式及相关技术

 

第一节  污泥土地利用

 

 原理与作用

经无害化和稳定化处理后的污泥及污泥产品,以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式可用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面,使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用,同时污泥也可得以有效处置。

 

 应用原则

污泥必须经过厌氧消化、好氧发酵等稳定化及无害化处理后,才能进行土地利用。

未经稳定化处理的污泥进行农用时,可造成烧苗现象。污泥经稳定化及无害化处理后,有机污染物得到部分降解,重金属活性得到钝化,通过无害化过程产生的热量将污泥中大肠杆菌、病原菌和虫卵等灭杀,杂草种子灭活,降低了污泥在进行土地利用时的卫生和环境风险,并提高了植保安全性。

 

3 泥质要求

1)养分与有机质

以有机肥料形式用于农业用途(包括农田、果园和牧草地等)的污泥,其氮磷钾(N+P2O5+K2O)含量应不低于20 g/kg,有机质含量不低于200 g/kg。以基质形式用于农业用途(包括草坪基质、容器育苗基质、苗木基质等)的污泥,其氮磷钾总量不低于40 g/kg,有机质含量不低于240 g/kg。用于园林绿化和林地用途的污泥,其氮磷钾总量不低于30 g/kg,有机质含量不低于 200 g/kg。用于土壤改良和植被恢复途径的污泥,其养分与有机质含量,原则上不做要求。

2)重金属

用于农业用途的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置  农用泥质》CJ/T309标准的要求,可分为A级和B 级污泥。A级污泥要求较为严格,可用于蔬菜和粮食作物等食物链作物和纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物;B 级污泥对重金属限量适度放宽,但只能用于纤维作物、饲料作物、油料作物等非食物链作物。用于园林绿化和林地的污泥重金属限值须符合《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GB/T 23486标准的要求。

用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥重金属含量应符合《城镇污水处理厂污泥

处置 土地改良用泥质》CJ/T 291标准的要求。

3)物理性质

用于农业用途的污泥,粒径不应高于10 mm,无粒径大于5 mm的杂物。用于育苗基质的污泥其容重应低于0.8 g/cm3 ,总孔隙度和持水孔隙度分别不低于60%和40%,电导率小于3 ms/cm,pH应在 6.0~8.0 之间。

4)腐熟度

以种子发芽指数作为污泥腐熟度的量化指标。用于农业用途的污泥种子发芽指数不低于60%。园林绿化和林地用途的污泥种子发芽指数不低于 50%。用于基质途径的污泥其种子发芽指数不低于75%。

5)卫生指标

进行土地利用处置的污泥蛔虫卵死亡率应不低于95%,粪大肠菌群值不低于0.01。

 

 土地利用的方式与方法

4.1 依据土地周围环境条件并结合处理方法选择具体的操作方式

湿污泥直接进行土地利用时,有耕作层施用、深层施用等操作方式。当用于污泥处置的土地远离人群,周围环境不敏感时,可在耕作层直接施用。如周围环境敏感,污泥在土地上摊铺后,应及时深翻至耕作层以下,避免恶臭污染。国外有的城市还将未经脱水的泥浆直接注入耕作层。好氧发酵的污泥施用条件较好,一般可在耕作层直接施用。

4.2 依据应用对象对养分的需求特性合理确定污泥施用量

污泥中的氮磷钾无机养分主要以有机态类型存在,因此污泥的养分释放特性以长效和缓释为主。同时,污泥有机态养分中又以易矿化态类型为主,在施用后速效养分释放较其他有机物料更为迅速,因此又兼具速效性。在进行土地利用时,建议考虑应用对象的养分需求特性,对于生长周期较长,特别是需要贮藏养分(如果树、林地等)的应用对象,适当提高污泥用量与添加比例。而对于生长周期较短的作物,适当降低污泥用量。涉及移栽环节的作物,在移栽后应适当增加污泥用量,保证缓苗的养分需求。以基质形式开展土地利用,适当提高污泥添加比例,甚至可全量使用污泥,以保证满足育苗期的充足养分需求。

4.3 不同应用对象的一般施用量

1)农用为主的有机肥料

以有机肥料形式进行污泥农业应用,其应用对象包括林木、果树、花卉,在一定的限制条件下,也可用于麦谷类粮食作物等,一般作为基肥(底肥)进行应用,也可作为追肥施用。

施用量应根据作物养分需求、土壤养分供应特性和土壤环境容量综合确定,一般作物年度施用量范围控制在4~8 kg/m2。对于由污泥制成的有机无机复合(混)肥,由于化肥成分的添加,可适当降低施用量。蔬菜和粮食作物在收获前30~40d不应再施用污泥有机肥料。

2)育苗基质

育苗基质的应用范围包括:蔬菜育苗、林木育苗、花卉育苗等适宜工厂化操作的容器育苗。

对于以育苗基质为途径的土地利用方式,可将污泥视为营养土使用,建议适量提高污泥添加比例,一般占育苗基质体积的50%~70%,特别是林木育苗基质,可全部采用腐熟污泥作为基质原料。

3)园林与公路绿化

园林绿化应用对象包括城市绿化带、公园绿化、行道绿化、公路护坡、隔离带及转盘绿化等。

一般园林绿化年度施用量应控制在4~8 kg/m2 ,对于公路绿化和树木类可适当提高至8~10 kg/m2 。施用方式以沟施和穴施为主。

4)林地

包括自然形成的森林和人工速生林等。

一般年度施用量控制在6~8 kg/m2 。施用方式以穴施为主。

5)草坪

适用于人工建植的带土生产和无土生产的草坪。

年度施用量一般应控制在5~10 kg/m2,最高不宜超过 12 kg/m2。施用方式以撒施为主。

6)生态修复与植被恢复

适合在矿山废弃地、退化土地和植被无法生长的沙荒地施用。

年度施用量一般应结合恢复工程条件而确定,一般不高于3 kg/m2 ,可在施用后的污泥覆盖层上种植恢复性植物。施用方式以覆盖和机械掺混为主。

 

 土地利用的环境风险与管理

对于污泥土地利用,应进行全过程的风险管理与控制。全过程风险控制流程,见图5-1。

 

图 5-1  污泥土地利用环境风险控制流程图

5.1 重金属与有机污染物风险

污水处理过程中约有 50%的污染物聚集在污泥中,特别是重金属一直以来成为公众对污泥担忧的问题所在。实际上,随着污水处理工艺的提高和时间推移,我国污泥重金属含量正呈现逐年降低趋势,污泥土地利用的重金属风险也在逐渐降低。区域内污泥土地利用,应结合土壤重金属背景信息开展,规划和分级适宜污泥土地利用的区域。同时,通过厌氧消化、好氧发酵或添加钝化剂等措施,可以有效降低污泥土地利用的重金属风险。多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、有机氯农药(OCPs)等有机污染物通过厌氧消化或好氧发酵可部分降解,减少土地利用时向土壤和作物的转移。因此,采取有针对性的预处理措施,可一定程度上降低重金属和有机污染物的土地利用风险。最重要的是要进一步强化源头控制和管理,严格限制有毒有害的工业废水排入市政下水道。

5.2 病原体

污泥中含有大量细菌、病毒、蛔虫卵,其中一部分为人畜共患病源,因此在污泥土地利用之前,需进行无害化处理。但大部分病虫害的致死温度均在 50℃~60℃,与污泥高温好氧及厌氧发酵的温度要求相符合,因此只要经过高温好氧及厌氧发酵等高温(55℃,5~7d)处理,污泥中病菌、虫卵均得以灭杀(活),实现土地利用病虫害风险最低化。

5.3 杂草

污泥中含有的杂草种籽较多,主要源于生活污水夹杂的果蔬种籽,其外壳坚硬,在污水处理过程中并未失活,因此沉淀在污泥中仍具有潜在发芽能力。在进行污泥土地利用,特别是在草坪和育苗基质上应用时,应考虑由此可能造成的生物风险。污泥中的杂草有可能成为入侵草种,影响土地利用效果。

5.4 盐害

污泥中盐离子成分复杂且含量较高,特别是氯化钠(NaCl)含量达到普通土壤的 20~40倍,已超过普通作物的盐分忍耐范围。因此,在污泥土地利用时,应考虑采取辅助措施,如淋洗脱盐、加大喷灌水量等,降低盐分含量,减少其应用对作物的负面影响。

5.5对水体的影响

在重要水源地类型的湖库周围1km范围内,不宜进行污泥土地利用。在洪水频繁爆发区域,不建议污泥进行土地利用。在饮用水源地周边和地下水位较高地区,污泥土地利用的施用量应遵循减半原则。在水、冰或雪覆盖地区进行污泥土地利用之前,应该确保径流得到有效控制。禁止在敏感性水体附近区域内,超量和过量施用污泥。

5.6 围挡与覆盖

污泥土地利用的场地平面与水平面角度不大于15°,在坡度大于15°的坡地上进行污泥土

地利用时,应在下坡处建立有效围挡措施,防治污泥溢流和雨水冲刷造成污染。用于生态修复和植被恢复的污泥,在施用后应进行土壤覆盖,避免污泥过度积累影响恢复效果。在园林绿化和林地等途径进行土地利用时,应将施用后的污泥翻入土内,混合覆盖。

5.7 定期监测

污泥进行土地利用,应委托有资质的环境评价机构对污泥土地利用进行土壤、水体和大气方面的长期定点监测,其监测数据记录保存时间不低于6年。监测指标应包括:重金属(主要为汞、砷、镉、铅、镍、铬、铜和锌)、化学需氧量(COD)、硝态氮、苯并(α)芘、矿物油和多环芳烃类(PAHs),还应包括苍蝇密度和大肠杆菌群总数等。监测频率应依据污泥施用量确定,原则上不低于每季度一次。

5.8 记录备案

污泥在进行土地利用时,污泥产出单位应记录污泥产品去向,同时污泥使用单位应定期向污泥监管单位汇报,建立和完善污泥土地利用登记制度和跟踪体系,保证污泥去向和使用有据可查。对污泥土地利用环境监测数据,应及时上报当地环保主管部门进行备案。

 

 土地利用成本分析与经济效益评价

污泥土地利用涉及的成本与经济效益因不同用途而异,具体可参见表5-1。表中并未考虑污泥无害化和稳定化处理成本,若增加此项处理成本,则其投入将相应增加 150~250 元/t 污泥(含水率80%);此表也未考虑污泥土地利用后的作物收获与产品产出收入,同时也不包括因未来物价水平波动可能造成的收支调整。总体而言,在条件许可的情况下,相比于污泥其他处置方式,土地利用是比较经济可行的途径之一。特别是污泥作为有机肥料、园林与公路绿化和林地等途径进行土地利用时,其经济效益较为明显。它可结合区域背景,作为污泥土地利用的推荐途径。如果将应用面积和规模考虑在内,草坪和生态与植被恢复,则是合适的污泥土地利用途径,其污泥消纳量较大,应用前景广泛。

表 5-1  污泥土地利用的成本分析与经济效益评价  单位:t污泥(含水率 45%~50%)

 

第二节  污泥焚烧与协同处置技术

 

污泥焚烧包括单独焚烧,以及与工业窑炉的协同焚烧。

 

 单独焚烧

1.1 原理与作用

污泥焚烧是利用污泥中的热量和外加辅助燃料,通过燃烧实现污泥彻底无害化处置的过程。单独焚烧是指单独建设焚烧设施对污泥进行的焚烧。与工业窑炉的协同焚烧是指利用已有的工业窑炉焚烧污泥。

1.2 应用原则

污泥单独焚烧应与热干化设施联建,充分利用污泥的热值和焚烧热量。单独焚烧设施应与人群聚居区保持足够的安全距离,符合城乡建设总体规划。

1.3 工艺与设备

1)一般工艺流程

污泥焚烧系统通常包括储运系统、干化系统、焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、电气自控仪表系统及其辅助系统等。污泥焚烧的一般工艺流程,如图5-2所示。

 

 

 

污泥干化系统和焚烧系统是整个系统的核心;储运系统主要包括料仓、污泥泵、污泥输送机等;烟气净化系统主要包括脱硫塔、自动喷雾系统、活性炭仓、除尘器、碱液系统等;电气自控仪表系统包括能满足系统测量控制要求的电气和控制设备;辅助系统包括压缩空气系统、给排水系统、通风采暖、消防系统等。对于较小规模的污泥处理处置设施,可采用污泥干化焚烧一体化设备。

2)主要工艺设备类型与参数

污泥焚烧炉主要包括流化床焚烧炉、回转窑式焚烧炉和立式多膛焚烧炉。立式多膛焚烧炉的焚烧能力低、污染物排放较难控制;回转窑式焚烧炉的炉温控制困难、对污泥发热量要求较高;流化床焚烧炉结构简单、操作方便、运行可靠、燃烧彻底、有机物破坏去除率高,目前已经成为主要的污泥焚烧设备。

流化床焚烧炉的基本工作原理是,利用炉底布风板吹出的热风,将污泥悬浮起呈沸腾(流化)状进行燃烧。一般采用惰性床料进行蓄热、流化,再将污泥加入到流化床中与高温的床料接触、传热进行燃烧。流化床污泥焚烧炉通常采用绝热的炉膛,下部设有分配气体的布风板,炉膛内壁衬耐火材料,并装有一定量的床料。气体从布风板下部通入,并以一定速度通过布风板,使床内床料沸腾呈流化状态。污泥从炉侧或炉顶加入,在流化床层内进行干燥、粉碎、气化等过程后,迅速燃烧。烟气中夹带的床料和飞灰,一般用除尘器捕集。床料可返回流化床内。

流化床焚烧炉的典型技术指标,应符合下列要求:(1)污泥处理量应满足设计要求,波动范围宜为 65%~125%;(2)流化床焚烧炉密相区温度宜为 850℃~950℃;(3)排烟温度大于180 ℃。

带式污泥干燥焚烧一体机是将带式污泥干化与焚烧镶嵌同一装置内,适用于较小规模的污泥处理处置。带式污泥干燥装置由上、中、下三层排列的输送带组成。脱水污泥由螺旋输送机送至泥条机,由泥条机旋转压制成泥条均匀地铺设在上输送带,污泥在上输送带的尾端被投至中输送带上,再由中输送带的尾端投到下输送带上,然后继续向前输送至出料口。在上输送带上方安装抽风装置,抽吸焚烧炉的热能和厢体外的干燥空气,使热能和空气从装置的下部进入,穿流整个输送带,带走污泥内的水分。用干化后的污泥进焚烧炉燃烧。污泥燃烧的热能输入干燥厢体用于干燥湿污泥所需的热能。

1.4 干化焚烧系统的能量平衡和余热利用

1)污泥的热值

实验室测试污泥热值结果多为空气干燥基低位热值Qad, net(kJ/kg),对于含水率为Mar(%)

的湿污泥,其热值按照式(5-1)进行换算:

 

2)干化后污泥量

经过干化后的污泥量通过式(5-2)计算:

3)热干化的耗热量

对于一个热干化系统,其耗热量按式(5-3)进行估算:

 4)辅助热量的计算

污泥焚烧后产生的热量可以通过式(5-4)计算:

 

 

如果焚烧炉产生热量qgl >  干化系统耗热量qgh,则不需要辅助燃料;如果焚烧炉产生热量qgl < 干化系统耗热量qgh,则需要的辅助热量为qgh- qgl (kJ/h),根据辅助燃料的热值可进一步计算辅助燃料的消耗量。

根据以上计算方法,若脱水污泥含水率80%,干化到含水率40%入炉焚烧,污泥干化机和污泥焚烧炉的热效率均为85%,则只有污泥干基低位热值达到约13510 kJ/kg(即3227 kcal/kg)才不需要辅助燃料。

5)余热利用

考虑到整个污泥干化焚烧系统的经济性和尾气处理的要求,焚烧炉产生的高温烟气应通过余热锅炉进行利用,可以加热水蒸汽、导热油和空气等干化热源和燃烧辅助热风。

1.5 设计与工艺控制

1)焚烧炉所采用耐火材料的技术性能应满足焚烧炉燃烧气氛的要求,质量应满足相应的技术标准,能够承受焚烧炉工作状态的交变热应力;

2)焚烧炉的设计应保证其使用寿命不低于10万运行小时;焚烧炉应有适当的冗余处理能力,进料量应可调节;

3)焚烧炉应设置防爆门或其它防爆设施;

4)必须配备自动控制和监测系统,在线显示运行工况和尾气排放参数;

5)确保焚烧炉出口烟气中氧气含量达到6%~10%(干气);

6)焚烧炉密相区温度宜为850℃~950℃;

7)由于污泥焚烧烟气中含湿量较大,为有效防止积灰和腐蚀,焚烧炉排烟温度宜大于180 ℃。

1.6二次污染控制要求

为有效控制二次污染,污泥焚烧泥质须满足《城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质》CJ/T 290的规定。焚烧产生的烟气、炉渣、飞灰及噪声均应进行监测与控制。

1)烟气

污泥焚烧后的烟气成分与污泥成分密切相关。常规污染物主要有NOx、SO2和烟尘等。污泥中的氯含量较生活垃圾更低,污泥焚烧所产生的二噁英通常低于生活垃圾。污泥焚烧后重金属大多数都富集在飞灰中。

对SO2的控制,有多种方法可供选择,主要有炉内脱硫,以及湿法、干法和半干法等尾部

脱硫方法。污泥焚烧的脱硫方法可采用“炉内脱硫+半干法脱硫”。根据国外使用经验,也可以

采取湿法脱硫。

用于烟尘控制的除尘设备主要有旋风除尘器、静电除尘器和布袋除尘器。污泥焚烧尾气除尘推荐使用布袋除尘器。

控制污泥焚烧重金属排放的主要方法有:通过余热利用系统使烟气降温,烟气中的重金属自然凝聚成核或冷凝成粒状物质,随后,采用除尘设备捕集;将尾气通过湿式洗涤塔,除去其中水溶性的重金属化合物;通过布袋除尘器可吸附部分重金属颗粒,另一部分重金属可喷射活性炭等粉末,吸附重金属形成较大颗粒后,被除尘设备捕集。

控制污泥焚烧烟气中二噁英排放的主要方法有:在燃料中添加化学药剂阻止二噁英的生成;在燃烧过程中提高“3T”(湍流Turbulence、温度Temperature、时间Time)作用效果,通过旋转二次风等布置方式使污泥与空气充分搅拌混合,维持足够的燃烧温度和3 s以上的停留时间,减少二噁英前驱物的生成;在尾气处理过程中喷射活性炭粉末等吸附二噁英类物质而被除尘设备捕集;布袋除尘器对二噁英也有一定的吸附作用。

流化床污泥焚烧炉通常不需采用额外的脱硝技术即可满足相关标准要求的限值。如需进一步控制NOx的排放,推荐采用选择性非催化还原法(SNCR),能达到30%~70%的脱除效率。

应严格控制焚烧工艺过程,并对烟气必须采取综合处理措施,其烟气排放浓度须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

2)炉渣与飞灰

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置。符合要求的炉渣可进行综合利用。

飞灰应按《危险废物鉴别标准》GB 5085.1-3的规定进行鉴定后,妥善处置;属于危险废物的,

应按危险废物处置;不属于危险废物的,可按一般固体废物处理。

3)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348的规定,对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GB J87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

4)臭气

焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。焚烧生产线运行期间,应采取有效控制和治理恶臭物质的措施。焚烧生产线停止运行期间,应采取相应措施防止恶臭扩散到周围环境中。

1.7 投资及运行成本的评价与分析

投资成本是由系统复杂程度、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若干化和焚烧系统均采用国产设备,干化焚烧项目的投资成本在30~50万元/ t污泥(含水率80%);若干化设备采用进口设备,焚烧等其他设备均采用国产设备,干化焚烧项目的投资成本在50~70万元/t污泥(含水率80%)。若采用更多的进口设备,投资成本将增加。

国内污泥干化焚烧实际运行的项目较少,采用的设备和配套的烟气处理设施标准差异较大,因此,目前的运行费用统计尚不具有典型性。一般而言,若采用进口的流化床干化机和国产的流化床焚烧系统,运行成本约为170~250元/ t污泥(含水率以80%计,不包括固定资产折旧),其中燃煤和用电的消耗约占55%~65%,导热油、自来水、石灰石、消石灰、石英砂、活性炭、氮气等损耗费用共计约5%。若采用国产的空心浆叶式干化机和国产的流化床焚烧系统,运行成本约为120~200元/ t污泥(含水率以80%计,不包括固定资产折旧),其中燃煤和用电的消耗约占65%~70%。

 

 污泥的水泥窑协同处置

2.1 原理与作用

污泥的水泥窑协同处置是利用水泥窑高温处置污泥的一种方式。水泥窑中的高温能将污泥焚烧,并通过一系列物理化学反应使焚烧产物固化在水泥熟料的晶格中,成为水泥熟料的一部分,从而达到污泥安全处置的目的。

利用水泥窑对污泥进行协同处置,具有以下作用:

有机物彻底分解,污泥得以彻底的减容、减量和稳定化;燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分,无残渣飞灰产生,不需要对焚烧灰另行处置;回转窑内碱性环境在一定程度内可抑制酸性气体和重金属排放;水泥生产过程余热可用于干化湿污泥;回转窑热容量大、工作状态稳定,污泥处理量大。

2.2 应用原则

利用水泥窑协同处置污泥必须建立在社会污泥处置成本最优化原则之上,如果在生态和经济上有更好的回收利用方法时,则不要将污泥使用在水泥窑中。同时,污泥的协同处置应保证水泥工业利用的经济性。

水泥窑协同处置污泥应确保污染物的排放,不高于采用传统燃料的污染物排放与污泥单独处置污染物排放总和。协同处置污泥水泥窑产品必须达到品质指标要求,并应通过浸析试验,证明产品对环境不会造成任何负面影响。

利用水泥窑协同处置污泥作为跨行业的协同处置方式,应保证从产生到处置完成良好的记录追溯,在全处置过程确保污染物的达标排放和相关人员健康和安全,确保所有要求符合现有的国家法律、法规和制度。能够有效地对废物协同处置过程中的投料量和工艺参数进行控制,并确保与地方、国家和国际的废物管理方案协调一致。

2.3 水泥窑协同处置的主要方式

城镇污水处理厂污泥可在不同的喂料点进入水泥生产过程。常见的喂料点是:窑尾烟室、上升烟道、分解炉、分解炉的三次风风管进口。污泥焚烧残渣可通过正常的原料喂料系统进入,含有低温挥发成分(例如烃类)的污泥必须喂入窑系统的高温区。

通常,湿污泥经过泵送直接入窑尾烟室;利用水泥窑协同处置干化或半干化后的污泥时,在窑尾分解炉加入;外运来的污泥焚烧灰渣,可通过水泥原料配料系统处置。

利用水泥窑废热干化污泥,与通常的污泥热干化系统相同。

2.4 利用水泥窑直接焚烧处置湿污泥

含水率在60%~85%的市政污泥可以利用水泥窑直接进行焚烧处置利用水泥窑直接焚烧污泥可在水泥窑窑尾端烟室或上升烟道设置喷枪。水泥窑应进行如下改造:(1)窑尾烟室耐火材料改用抗剥落浇注材料;(2)水泥窑窑尾上升烟道增设压缩空气炮,以便清理结皮;(3)水泥窑窑尾分解炉缩口应做相应调整;(4)对窑尾工艺收尘器进行改造;(5)窑内通风面积扩大5%~10%。

2.5 利用水泥窑焚烧处置干化或半干化的污泥

干化或半干化后的污泥发热量低、着火点低、燃烧过程形成的飞灰多、燃烧时间短,不适合作为原料配料大规模利用,应当尽可能在分解炉、窑尾烟室等高温部位投入,以保证焚毁效果。

来自干污泥储存仓的污泥经皮带秤计量后,经双道锁风阀门进入分解炉,分解炉内部增设污泥撒料盒,在撒料盒下方设置压缩空气进行吹堵和干污泥的抛洒分散。如干污泥仓布置离窑尾较远,也可采用气动输送,利用罗茨风机作为动力,经管道输送进入分解炉,干污泥燃烧采用单通道喷管即可。

2.6 污泥焚烧灰渣替代水泥生产原料利用

在污泥焚烧灰渣作为替代原料利用之前,应仔细评估硫、氯、碱等物质可能引起系统运行稳定性有害元素总输入量对系统的影响。这些成分的具体验收标准,应根据协同处置污泥性质和窑炉具体条件,现场单独进行确定。

2.7 二次污染控制要求

利用水泥窑直接焚烧湿污泥主要的环境问题为烟气的排放。污染物的排放控制应符合《生

活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

 

 污泥的热电厂协同处置

3.1 原理与作用

采用热电厂协同处置,既可以利用热电厂余热作为干化热源,又可以利用热电厂已有的焚烧和尾气处理设备,节省投资和运行成本。

3.2 应用原则

在具备条件的地区,鼓励污泥在热力发电厂锅炉中与煤混合焚烧;热电厂协同处置应不对原有电厂的正常生产产生影响;混烧污泥宜在35 t/h以上的热电厂(含热电厂和火电厂)燃煤锅炉上进行。在现有热电厂协同处置污泥时,入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%;对于考虑污泥掺烧的新建锅炉,污泥掺烧量可不受上述限制。

3.3 热电厂协同处置的主要方式

热电厂协同处置的主要方式有:湿污泥(含水率80%)直接加入锅炉掺烧,和干化或半干化(含水率40%以下)后的污泥进入循环流化床锅炉或煤粉炉焚烧。

选用电厂余热作为干化热源,与通常热干化系统相同。

3.4 湿污泥直接掺烧

1)工艺流程

湿污泥直接掺烧的主要工艺流程,见图5-3。

 

 

2)设计与运行控制

湿污泥给入炉膛的位置宜采用炉顶给料;若采用炉膛中部给料,给料器需设置水冷装置。湿污泥直接掺烧须对原锅炉的尾部受热面进行适当改造,以防止烟气中灰分、酸性气体和湿含量升高导致的受热面积灰、磨损和腐蚀。

掺烧后焚烧炉膛温度不得低于850℃。由于烟气中湿含量增加,为防止尾部积灰和腐蚀,排烟温度应适当提高。

3.5 污泥干化后混烧

1)工艺流程

污泥干化后入炉混烧的主要工艺流程,见图5-4。

 

2)设计与运行控制

污泥干化后可进入电厂原有的输煤系统。为防止污泥混入后造成原有给煤系统堵塞,污泥需干化至半干化(含水率40%以下),干化后污泥形态应疏松。为防止污泥干化污染原有电厂的烟气,推荐采用间接式污泥干化设备。

掺烧后焚烧温度不得低于850 ℃。

3.6 二次污染控制要求

为有效控制二次污染,污泥焚烧泥质须满足《城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质》CJ/T 290的规定。焚烧产生的烟气、炉渣、飞灰及噪声均应进行监测与控制。

1)臭气

污泥储存仓应密闭,并采用微负压设计,将臭气送入炉膛高温分解。为防止污泥干化过程中臭气外泄,干化装置必须全封闭,污泥干化机内部和污泥干化间需保持微负压。干化后污泥应密封储存,以防止由于污泥温度过高而导致臭气挥发。干化后分离出的不可凝气体(臭气)须送入炉膛高温分解。

焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。

2)烟气

对于排放的烟气,应核算大气污染物排放限值。

热力发电厂燃煤锅炉掺烧污泥时,各种大气污染物排放限值可通过污泥和煤的烟气份额进行换算,对烟气中排放的二噁英应进行总量控制。

3)灰渣

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置;符合要求的炉渣可进行综合利用。飞灰应按《危险废物鉴别标准》GB 5085 进行鉴定后,妥善处置。属于危险废物的,应按危险废物处置;不属于危险废物的,可按一般固体废物处理。

4)废水

污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后处理。焚烧厂的废水经过处理后应优先回用。当废水需直接排入水体时,其水质应符合《污水综合排放标准》GB 8978的规定。

5)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096 和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348 的规定,对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

3.7 投资与运行成本的评价与分析

干化后污泥在热电厂协同处置,投资成本是由干化设备的选型、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若湿污泥储存仓、污泥泵和干化系统均采用国产设备,投资成本在10~15万元/ t 污泥(含水率80%)左右;若干化设备采用进口设备,投资成本在30~40万元/ t污泥(含水率80%)左右。

若采用国产的空心浆叶式干化机,运行成本约为100~180元/ t 污泥(含水率80%,不包括固定资产折旧),其中电耗约55~60 kWh/污泥(含水率80%)。

 

 污泥与生活垃圾混烧

4.1 原理与作用

污泥干化后具有一定热值,将污泥干化后与生活垃圾混烧,既可以利用垃圾焚烧厂的余热作为干化热源,又可以利用垃圾焚烧厂已有的焚烧和尾气处理设备,节省投资和运行成本。

4.2 应用原则

污泥和生活垃圾混合焚烧,应采用干化技术将污泥含水率降至,与生活垃圾相似的水平,不宜将脱水污泥与生活垃圾直接掺混焚烧。

优先考虑采用生活垃圾焚烧余热干化污泥,不宜选用一次优质能源作为干化热源。

4.3 干化后污泥与垃圾混烧

1)工艺流程

混烧污泥的生活垃圾焚烧厂,除建设满足国家规定的生活垃圾焚烧系统外,污泥焚烧的主要工艺流程,见图5-5。

2)设计与运行控制

采用污泥与生活垃圾混合焚烧,应为污泥的输送和给料配备专门的设备,不宜与生活垃圾共用。污泥干化推荐采用间接式污泥干化设备。采用污泥和生活垃圾混合焚烧,应选择流化床焚烧炉进行处理。焚烧炉的设计应考虑污泥焚烧飞灰量大,对尾部受热面和烟气净化系统的影响。

混烧的焚烧温度不得低于850℃。

 

 

 

4.4 二次污染控制要求

污泥与生活垃圾混合焚烧产生的废气、废水、废渣和噪声均应进行监测与控制。

1)臭气

污泥储存仓应密闭,并采用微负压设计,将臭气送入炉膛高温分解。为防止污泥干化过程中臭气外泄,干化装置必须全封闭。污泥干化机内部和污泥干化间需保持微负压。干化后污泥应密封储存,以防止由于污泥温度过高而导致臭气挥发。干化后分离出的不可凝气体(臭气)须送入炉膛高温分解。焚烧厂恶臭污染物控制与防治应符合《恶臭污染物排放标准》GB 14554的规定。

2)焚烧烟气

最终排入大气的烟气中污染物排放限值,应取污泥单独焚烧污染物排放限值和生活垃圾单独焚烧污染物排放限值中的低者。目前参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定。

3)灰渣

炉渣与飞灰应分别收集、贮存、运输,并妥善处置;符合要求的炉渣可进行综合利用。

飞灰参照《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的规定进行处理。

4)废水

污泥干化产生的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离。水蒸汽通过冷凝装置冷凝后进行废水处理。焚烧厂的废水经过处理后应优先回用,高浓度的废液也可采取喷入焚烧炉膛进行焚烧处理。经处理后的废水需直接排入水体时,其水质应符合《污水综合排放标准》GB 8978的规定。

5)噪声

焚烧厂的噪声应符合《城市区域环境噪声标准》GB 3096 和《工业企业厂界噪声标准》GB 12348 的规定。对建筑物内直接噪声源控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87的规定。焚烧厂噪声控制应优先采取噪声源控制措施。厂区内各类地点的噪声控制宜采取以隔音为主,辅以消声、隔振、吸音的综合治理措施。

4.5 成本分析

投资成本是由新增设备的选型、设备国产化率等因素决定的。一般情况下,若污泥储存仓、污泥干化机、污泥输送和给料设备等均采用国产设备,投资成本在10~15万元/ t 污泥(含水率80%)左右;若干化设备采用进口设备,投资成本在30~40万元/ t 污泥(含水率80%)

左右。

若采用干化污泥与生活垃圾混合焚烧,采用国产的空心浆叶式干化机时,视干化后污泥含固率不同,其运行成本约为 100~180 元/ t 污泥(含水率 80%计,不包括固定资产折旧),其中电耗约55~60kWh/ t 污泥(含水率80%)。

 

第三节  建材利用技术

 

污泥的建材利用主要是指以污泥作为原料制造建筑材料,最终产物是可以用于工程的材料或制品。建材利用的主要方式有:污泥用于水泥熟料的烧制(即水泥窑协同处理处置)、污泥制陶粒等。污泥用于水泥熟料的烧制详见本章第二节《污泥焚烧与协同处置技术》的内容,本节主要介绍制陶粒技术。

 

 污泥制陶粒

1.1原理与作用

污泥是一种粘土质资源,用来配料生产陶粒(用作轻骨料配制轻骨料混凝土),可在高温焙烧过程中使污泥得以彻底稳定,并固化重金属,充分利用污泥中的土质资源。

1.2 应用原则

污泥陶粒不宜用于人居及公共建筑。

污泥陶粒在烧制过程中固化了污泥中的重金属,应当限制其中的重金属含量和浸出毒性。

重金属浸出限制值可参照表 5-2 的要求执行。其他有害物质含量应符合表 5-3 的规定。污泥陶粒的技术要求应符合国家标准《轻集料及其试验方法 第1部分:轻集料》GB/T17431.1的有关规定。

表 5-2  污泥建材利用重金属浸出限制建议值

 

检验项

浸出液最高允许浓度,ug/L

严格环境条件(地下水防护等)

特殊环境(公园、工业区等)

一般环境

Hg

0.2

0.5

10

Cd

2.0

10

50

As

10

10

100

Cr

15

30

350

Pb

20

40

100

Cu

50

100

300

Zn

50

100

300

Ni

4

50

200

表 5-3  有害物质规定

项目名称

指标规定

备注

含泥量,%

≤3

结构用轻集料≤2

泥块含量,%

≤1

结构用轻集料≤0.5

煮沸质量损失,%

≤5

烧失量,%

≤5

硫化物和硫酸盐含量(按 SO3计),% 

≤1.0

有机物含量

不深于标准色

如深于标准色,按 GB/T 17431.2中 19.6.3的规定执行

氯化物(以氯离子含量计)含量,%

≤0.02

放射性

符合

1.3 工艺流程与运行控制

1)配料

污泥中二氧化硅等成分含量少,有机质含量较高,不宜直接烧制陶粒。因此,要烧制出合格的陶粒制品,应根据不同类型污泥的化学成份与特性,通过与粘土、粉煤灰、页岩等其它原料混合配料,使陶粒原料化学组成满足表5-4的要求。

表 5-4  陶粒原料的化学成分要求

化学成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO+MgO

K2O+Na2O

含量,%

48~79

8~25

3~12

1~12

0.5~7

此外,原料的化学组成还应满足下式的要求:

有关陶粒用污泥技术标准和规范可暂参考现行标准,如《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》CJ/T 289等。

2)工艺流程

污泥制陶粒的典型生产工艺流程如下:

    原料计量→混碾搅拌→造粒→过筛→进窑→烘干→预热→焙烧→冷却→分级→入库→检验→出厂

3)运行控制

在一般情况下,宜控制污泥含水率不大于80%,并调整配料用水量;含水率80%的污泥掺量不宜超过30%。

在污泥制陶粒的生产过程中,应控制好预热和焙烧这两个关键工序。预热可避免直接焙烧导致陶粒炸裂,并可利用污泥中有机质的燃烧热值;陶粒焙烧工序直接影响陶粒产品的性能,烧制温度在1100℃~1200℃之间为宜。

1.4 二次污染控制要求

污泥烧制陶粒过程中,污泥中一些重金属容易造成污染。生产过程中应进行技术控制,并制定控制性标准;污泥中可能存在其它污染物,如放射性污染物、有机污染物等,应建立安全生产制度并制订控制性标准。污泥焚烧的烟气排放控制要求,应满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485的要求。

1.5 成本评价及分析

利用污泥制陶粒可以免加有机质材料,减少粘土的用量,且污泥成本低廉;当工业废料(包括污泥)掺量超过30%时,产品可以享受国家一定的税收优惠政策。目前市场普通陶粒售价为250~300元/m3,污泥陶粒售价可降低5%~10%。因此,利用污泥制陶粒可以降低生产成本,具有较好的经济效益。

 

第四节  污泥的填埋

 

污泥填埋有单独填埋、与垃圾合并填埋两种方式。国外有污泥单独填埋场的案例。目前

国内主要是与垃圾混合填埋。另外,污泥经处理后还可作为垃圾填埋场覆盖土。

 

 应用原则

污泥与生活垃圾混合填埋,污泥必须进行稳定化、卫生化处理,并满足垃圾填埋场填埋土力学要求;且污泥与生活垃圾的重量比,即混合比例应≤8%。

污泥用于垃圾填埋场覆盖土时,必须对污泥进行改性处理。可采用石灰、水泥基材料、工业固体废弃物等对污泥进行改性。同时也可通过在污泥中掺入一定比例的泥土或矿化垃圾,混合均匀并堆置4d以上,以提高污泥的承载能力并消除其膨润持水性。

 

 污泥与生活垃圾混合填埋

2.1混合填埋的泥质标准

污泥与生活垃圾混合填埋时,必须降低污泥的含水率,同时进行改性处理。改性处理可通过掺入矿化垃圾、黏土等调理剂,以提高其承载力,消除其膨润持水性。避免雨季时,污泥含水率急剧增加,无法进行填埋作业。混合填埋污泥泥质标准应满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》GB/T 23485和《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889要求。

2.2 混合填埋方法及技术要求

污泥与生活垃圾混合填埋应实行充分混合、单元作业、定点倾卸、均匀摊铺、反复压实和及时覆盖。填埋体的压实密度应大于1.0 kg/m3。每层污泥压实后,应采用黏土或人工衬层材料进行日覆盖。黏土覆盖层厚度应为20~30 cm。

混合填埋场在达到设计使用寿命后应进行封场。封场工作应在填埋体上覆盖黏土或其他人工合成材料。黏土的渗透系数应小于1.0×l0-7 cm/s,厚度为20~30 cm,其上再覆盖 20~30 cm的自然土作为保护层,并均匀压实。填埋场封场后还应覆盖植被,同时在保护层上铺设一层营养土层,其厚度根据种植植物的根系深浅而确定,一般不应小于20 cm,总覆土应在 80 cm以上。

填埋场封场应充分考虑堆体的稳定性与可操作性、地表水径流、排水防渗、覆盖层渗透性和填埋气体对覆盖层的顶托力等因素,使最终覆盖层安全长效,填埋场封场坡度宜为5%。

污泥与生活垃圾混合填埋场必须为卫生填埋场,具体建设标准及要求详见《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17。

 

 污泥作为生活垃圾填埋场覆盖土

3.1 用作覆盖土的污泥泥质标准

污泥用作覆盖土的污泥泥质标准应满足《城镇污水处理厂污泥处置  混合填埋用泥质》GB/T 23485和《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889 要求。

表 5-5  作为垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标

序号

控制项目

限值

1

含水率

<45%

2

臭度

<2级(六级臭度)

3

施用后苍蝇密度

<5只/(笼·日)

4

横向剪切强度

2

污泥用作垃圾填埋场终场覆盖土时,其泥质基本指标除满足表5-5 要求外,还需满足《城

镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918 中卫生学指标要求,同时不得检测出传染性病原菌。

3.2 用作覆盖土的方法及技术要求

1) 日覆盖应实行单元作业,其面积应与垃圾填埋场当日填埋面积相当。

2) 改性污泥应进行定点倾卸、摊铺、压实。覆盖层的厚度在经过压实后的应不小于20 cm,压实密度应大于 1000 kg/m3

3) 在污泥中掺入泥土或矿化垃圾时应保证混合充分,堆置时间不小于4 d,以保证混合材料的承载能力大于50 kPa。

4)  污泥入场用作覆盖材料前必须对其进行监测。含有毒工业制品及其残物的污泥、含生物危险品和医疗垃圾的污泥、含有毒药品的制药厂污泥及其他严重污染环境的污泥不能进入填埋场作为覆盖土,未经监测的污泥严禁入场。

5)其他技术要求及处理措施详见《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17。

 

 投资与运行成本的分析与评价

对于新建垃圾填埋场,总投资为16~26元/m3库容,按填埋期20年考虑,折合18万元/ t污泥(垃圾)。运行成本为70~80元/ t 污泥(垃圾);如按运输距离在50 km以内核算,总成本为100~125元/ t 污泥(垃圾)。

 

第六章  应急处置与风险管理

 

第一节  污泥的应急处置

 

目前,污泥处理处置设施的规划建设普遍滞后于污水处理设施。在污泥处理处置设施建成投入使用前,应采取适当的应急处置措施,严禁将污泥随意弃置。

 

 常用处理处置措施及采用原则

常用的污泥应急处置措施为简易存置。简易存置措施可分为两种:(1)在汛期降雨频繁,且场地开放、无围挡的条件下,将污泥直接堆置成有序的条垛,采取石灰和塑料薄膜双重覆盖的措施,最大限度的降低臭味散失和苍蝇孳生。(2)在旱季降雨较少,且场地封闭、有围墙的条件下,将污泥先自然摊晒5~7 d,降低含水率后再堆成条垛存置。摊晒过程中严密覆盖石灰,堆成条垛后严密覆盖沙土,以减小臭味散失。

简易存置后的污泥,经检测后如符合相关的泥质标准,如《城镇污水处理厂处置 混合填埋用泥质》GB/T 23485标准、《城镇污水处理厂处置 土地改良用泥质》CJ/T 290标准等,则可采用混合填埋、土地改良等方式进行最终处置,避免长期堆放。经检测后如无法满足相关的泥质标准,则应在污泥处理处置设施建成投产后,再将存置污泥回运,进行规范处置。

污泥应急处置措施仅限于污泥处理处置设施建成以前使用,一旦设施建成,必须立刻停止使用。

污泥应急处置的场地应选择在远离人群集聚区、农业种植区和环境敏感区域。当场地面积紧张、降雨频繁时,宜采用第(1)种操作方式;当场地面积宽敞,降雨较少时,宜采用第(2)种操作方式。

 

 简易存置方式(一)的操作及管理控制要点

2.1操作模式

1)在临时场地中规划好用于卸泥的区域,利用挖掘机依次挖出多条平行浅沟,沟深约0.5m、宽约 3~5m;

2)将挖出来的土方均匀堆置在浅沟两侧,压实后形成等高的挡墙;

3)引导运泥车将污泥依次卸入指定的浅沟内,形成条垛;

4)在条垛表面均匀覆盖生石灰,厚度约1~2 cm,覆盖必须彻底,不许有污泥外露;

    5)使用塑料薄膜将整个条垛严密覆盖,并将四边压紧,防止臭味外泄和苍蝇接触;

6)定期在薄膜表面喷洒灭蝇药剂,进一步控制苍蝇孳生。

2.2管理控制要点

1)浅沟之间至少留出0.5m的间隔,以便后续操作。

2)压实后的挡墙务必确保强度,防止堆置的污泥挤塌外溢。

3)在进行撒灰覆膜操作时应注意铺撒全面、覆盖严密,勿留死角。

4)每日进行场地巡查,发现薄膜损坏及时修补,避免污泥外露。

5)每日监测场地苍蝇密度,发现显著增加时立刻停止进泥,并在全场范围内进行集中、连续的喷药,直至苍蝇密度恢复正常后再开始进泥。

6)在揭膜将污泥取出时,需选择风量较大,气压较高的天气进行。揭膜人应站在上风口往下风口顺序揭膜,防止有毒气体瞬间释放致使操作人员中毒。

7)堆置后的污泥装车外运时,须严格控制操作面积,做到随揭膜随装车,装车完毕立刻重新严密覆盖,避免污泥外露。

 

 简易存置方式(二)的操作及管理控制要点

3.1操作模式

1)在场地中事先规划好用于卸泥的区域,一般为长方形; 

2)引导污泥运输车将污泥均匀、有序的卸入指定的区域内,利用机械设备将污泥均匀摊开至5~10 cm厚,;

3)在污泥表面均匀覆盖生石灰,厚度约1~2 mm,覆盖必须彻底,不许有污泥外露;

4)自然晾晒5~7 d,污泥含水率降至60%左右后,利用机械设备集中收拢,在指定位置堆成条垛;

5)条垛表面严密覆盖沙土,厚度约3~5 cm;

6)定期对操作场地喷洒灭蝇药剂。

3.2管理控制要点

1)污泥卸入场地后需立刻摊开,避免长期堆放产生臭味。

2)晾晒至含水率满足要求后,需立即堆成条垛,提高场地利用率。

3)将污泥收拢堆垛的过程中,要严格控制操作面积,减少臭味释放。

4)每日监测场地苍蝇密度,发现显著增加时立刻停止进泥,并在全场范围内进行集中、连续的喷药,直至苍蝇密度恢复正常后再开始进泥。

5)存置后的污泥装车外运时,须严格控制作业面积,逐个条垛依次操作。

 

第二节  污泥处理处置的风险分析与管理

 

 安全风险分析与管理

1.1安全风险因素分析

污泥处理处置过程中,除机械伤害、触电事故等常见安全风险外,还存在一些特殊的安全风险,包括:

1)污泥中含有较丰富的有机质,在汇集、管道输送过程中,由于有机质的腐败,其中部分硫转化成硫化氢,在某些场合如通风不良,硫化氢积聚,造成空气中硫化氢浓度过高,危害作业(巡检)人员的健康。

2)湿污泥在储存过程中发生厌氧消化,生成甲烷等易燃气体,如不及时排除,在湿污泥储存仓中积累,有燃烧爆炸的危险。

3)干污泥在长期储存过程中,被空气中的氧缓慢氧化导致温度升高,温度升高反过来又促使氧化加快,当温度升到自燃温度(约180 ℃)之后就会引起干污泥自燃。

1.2安全风险管理措施

1)通风和防暑

为防范生产场合有害气体和高温,需采取以下通风和防暑降温措施:在生产厂房采取自然通风或机械通风等通风换气措施,中央控制室和值班室等设置空调系统。污泥焚烧炉炉壁和管道系统必须具有良好的耐温隔热功能,外表温度低于60 ℃。

2)防爆

脱水污泥储存设施和干污泥料仓均有一定量的尾气排出,当两条线的排出尾气汇入排出总管后,应避免尾气直接排放,污染环境。在工艺设计中,在可能有燃爆性气体的室内设自然通风及机械通风设施,使燃爆性气体的浓度低于其爆炸下限。

污泥消化池顶部、沼气净化房、沼气柜等构筑物内的电气和仪表、照明灯具应选用隔曝型。电缆采用铠装电缆支架明敷或桥架敷设,绝缘线穿钢管敷设。

3)防火

在正常生产情况下,污泥处理处置设施一般不易发生火灾,只有在操作失误、违反规程、管理不当及其他非常生产情况或意外事故状态下,才可能由各种因素导致火灾发生。因此,为了防止火灾的发生,或减少火灾发生造成的损失,根据“预防为主,消防结合”的方针,在设计上应根据《建筑设计防火规范》GB 50016 采取防范措施。

 

 环境风险分析与管理

2.1环境风险因素分析

污泥处理处置工程可使污泥予以妥善处置,但对工程周围环境也会产生一定的影响。

1)重金属和有机污染物

工业废水含量高的城镇污水处理厂污泥可能含有较多的重金属离子或有毒有害化学物质,如可吸附性有机卤素(AOX)、阴离子合成洗涤剂(LAS)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)等。

2)病原微生物和寄生虫卵

未经处理的污泥中含有较多的病原微生物和寄生虫卵。在污泥的应用中,它们可通过各种途径传播,污染土壤、空气、水源,并通过皮肤接触、呼吸和食物链危及人畜健康,也能在一定程度上加速植物病害的传播。

3)臭气

污泥处理处置很多环节都会有较强的臭气产生。污水处理厂内产生臭气的主要设施有污泥调蓄池、污泥浓缩脱水机房、污泥液调节池、污泥干化等设施。污泥填埋、污泥土地利用等厂外处置环节也会有臭气产生。在污泥运输和储存过程中,也不可避免会有臭味散发到大气中,势必会影响周围地区。

2.2环境风险管理措施

1)污泥重金属和有机污染物的控制

应加强污泥中重金属等有毒有害物质的源头控制和源头减量。监督工业废水按规定在企业内进行预处理,去除重金属和其他有毒有害物质,达到《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082标准的要求。污泥土地利用尤其应密切注意污泥中的重金属含量,要根据农用土壤背景值,严格确定污泥的施用量和施用期限。

2)病原微生物和寄生虫卵的控制

首先,应加强污泥的稳定化处理,使得污泥中的大肠菌群数等指标满足《城镇污水厂污染物排放标准》GB 18918等标准的要求,其次,为了保护公众的健康以及减少疾病传播的潜在危险,需建立一系列的操作规范和制度,如在污泥与公众可能接触的场合需设置警示标志等。

3)臭味对环境的影响及缓解措施

一般来说污泥散发的臭味在下风向100 m内,对人的感觉影响明显。在300 m以外,则臭

味已嗅闻不到。因此,必须满足300 m的隔距,才能有居住区。另外,为改善厂区工人的操作

条件,污泥接受仓在车辆卸泥完成后应及时封闭,防止臭气逸出。

 

附录  

 

编制依据

1、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》

2、《城市环境卫生设施设置标准》CJJ 27

3、《室外排水设计规范》GB 50014

4、《城镇污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》

5、《化学品生产单位受限空间作业安全规范》AQ 3028

6、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058

7、《石油化工企业设计防火规范》GB 50160

8、《粪便无害化卫生标准》GB 7959

9、《工业企业设计卫生标准》GBZ1

10、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2

11、《恶臭污染物排放标准》GB 14554

12、《污水综合排放标准》GB 8978

13、《城市区域环境噪声标准》GB 3096

14、《工业企业厂界噪声标准》GB 12348

15、《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889

16、《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ 17

17、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918

18、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)

19、《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485

20、《危险废物鉴别标准》GB 5085

21、《水泥工业大气污染物排放标准》GB 4915

22、《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484

23、《废物焚烧2000/76/EC指令》

24、《轻集料及其试验方法 第一部分:轻集料》GB/T 17431.1

25、《烧结普通砖》GB 5101

26、《烧结多孔砖》GB 13544

27、《烧结空心砖》GB 13545

28、《固化类路面基层和底基层技术规程》CJJ/T 80

29、《土壤固化剂》CJ/T 3073

30、《危险废物填埋污染控制标准》GB 18598

31、美国《污泥利用处置标准》

32、欧盟《污泥农用指导规程》

33、英国《污泥农业土地利用指南》

34、《地下水质量标准》GB 5750

35、《地下水环境监测技术规范》HJ/T 164

36、《土壤环境质量标准》GB 15618

37、《土壤环境监测技术规范》HJ/T 166

38、《安全色》GB 2893

39、《安全标志》GB 2894

40、《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223

41、《污水排入城市下水道水质标准》CJ 3082

42、《城镇污水处理厂污泥泥质》GB24188

43、《城镇污水处理厂污泥处置  园林绿化用泥质》GB/T 23486

44、《城镇污水处理厂污泥处置  混合填埋用泥质》GB/T 23485

45、《城镇污水处理厂污泥处置  单独焚烧用泥质》GB24602

46、《城镇污水处理厂污泥处置  土地改良用泥质》GB24600

47、《城镇污水处理厂污泥处置  制砖用泥质》CJ/T289

48、《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T309

49、《建筑设计防火规范》GB 50016

50、《城镇污水处理厂污泥处置 分类》GB/T23484



内容参考:http://www.charmsbuy.com/html/2016/0506/42114646.shtm  
 
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