【正文】 泥焚燒的費(fèi)用。同時由于焚燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)不斷完善和有關(guān)焚燒技術(shù)的突破，原來存在的煙氣二次污染問題也得到了妥善的解決。焚燒技術(shù)成為了一項(xiàng)十分環(huán)保的污泥處置技術(shù)。據(jù)預(yù)測，焚燒所占的比重將由1992年的10%提高到2005年的38%?？傊?，焚燒工藝的應(yīng)用前景則越來越被看好，這種技術(shù)在目前為止是處理污泥的最好方法之一。但是，焚燒工藝也存在著一些缺點(diǎn)和不足。焚燒效果不穩(wěn)定，有可能需要輔助燃料以提高焚燒的質(zhì)量，焚燒時動力消耗也較大。污泥經(jīng)過燃燒后，含水率可降到0，質(zhì)量與體積會大大降低，但焚燒殘?jiān)鼮橛泻ξ镔|(zhì)，仍需進(jìn)行運(yùn)輸和最后處理。另外，污泥焚燒廢氣可能含有致癌物質(zhì)二惡英，故需要配備去除二惡英的裝置，投資較高。因此，污泥焚燒所需的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，工藝操作復(fù)雜。由前述分析，每一種污泥處置方法都有其不足的一面，如填埋易造成二次污染，而且隨著泥量的增長，填埋場地越來越有限。焚燒工藝能較大幅度地減少重要的有害物質(zhì)和縮小廢物體積，因此它將會得到越來越多的應(yīng)用，但其缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生的污染(廢氣、噪聲、震動、熱和輻射)，嚴(yán)重影響了在我國的處置使用。而堆肥又由于污泥中可能含有的一些致癌物質(zhì)和重金屬化合物，人、動物、植物長期接觸后會造成慢性中毒，去除這些有害物質(zhì)往往需要很高的成本，同時較高要求的檢測也是必需的。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求，處理成本無法和經(jīng)濟(jì)效益相平衡，化肥普遍應(yīng)用造成銷售市場難以開發(fā)等，這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。表31 污泥處置工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較處置工藝主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)農(nóng)田綜合利用改良土壤結(jié)構(gòu)，提供植物生長必需肥分和微量元素，增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長存在重金屬污染，肥料銷售市場需要進(jìn)一步開發(fā)焚燒利用含水率可降至0%，迅速和交大程度地使污泥減容。焚燒產(chǎn)物既可用作新的產(chǎn)品原料，又可回收熱能工藝操作復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定，會產(chǎn)生一定的煙塵，基建及運(yùn)行費(fèi)用高昂，是其他處置方法的24倍低溫?zé)峤饫脽o害化、減量化和資源化徹底，可通過干餾提取油、氣等工藝和設(shè)備還需改進(jìn)，總體還在試驗(yàn)和討論階段建筑材料利用減少占用土地，減少了對自然資源的消耗，而且可以使資源得到循環(huán)利用，社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著由于與人密切接觸，除臭除毒滅菌等預(yù)處理工序嚴(yán)格，安全性受到懷疑；還需考慮制磚工藝和磚的銷售渠道土地填埋工藝成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，操作和管理簡單，經(jīng)濟(jì)節(jié)能不耗電，具有投資少、容量大、見效快的特點(diǎn)占地面積大，對污泥的脫水、填埋場的防滲層和填埋作業(yè)有較高要求 南昌市污泥應(yīng)急處置方案綜合評價(1)無論從經(jīng)濟(jì)因素還是從后續(xù)利用因素考評，污泥的土地利用是現(xiàn)實(shí)可行、收益可觀的處置方式，但前提必須滿足嚴(yán)格的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及污泥的安全控制指標(biāo)。南昌麥園垃圾填埋場具有有環(huán)境容量的大面積土地來對污泥進(jìn)行土地利用處理，但需對污泥進(jìn)行必要的預(yù)處理，使其滿足無害化、資源化利用的基本要求，并減少對環(huán)境的污染。(2)污泥堆肥雖然在遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)并有閑置土地的條件下是一種選擇，但堆肥處理后的污泥產(chǎn)品中病原體仍有可能存活，且產(chǎn)品的高含水率可使病原體復(fù)活，故堆肥法不足以保證安全性。(3)污泥的熱干化不僅占地面積小，而且其尾氣經(jīng)嚴(yán)格除塵除臭后才排放，廠房內(nèi)的氣體也進(jìn)行除臭處理，可滿足嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。其高溫滅菌作用使產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性，有較高的安全性。同時，又具有靈活性、廣泛性。污泥焚燒或者干餾制油都需先熱干化處理。但干化處理投資、能耗、運(yùn)行成本都較高，且干化設(shè)備不適宜大規(guī)模污泥處理，一般的干化床處理能力不超過20t/d。(4)污泥焚燒法往往由于高成本和產(chǎn)生的污染，抑制其在類似于我國這樣的發(fā)展中國家的發(fā)展。但污泥高位熱值其實(shí)是比較高的，只是由于含水率太高，使得低位熱值較低，無法自持燃燒。其高昂的運(yùn)行費(fèi)主要花在對污泥的干化或添加輔助燃料上，如采用一種低成本的脫水、提高熱值的方法對污泥進(jìn)行預(yù)處理，其焚燒處理運(yùn)行成本將大幅下降，當(dāng)熱值提高到一定程度并控制焚燒污染物時，完全可作為一種再生燃料使用，可直接應(yīng)用于電廠、窯廠、蒸汽鍋爐中，不必投資建設(shè)專有的污泥焚燒設(shè)備，大大減少投資。 根據(jù)上述綜合評價以及南昌市的實(shí)際情況，我公司根據(jù)多年污泥處理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，提出污泥藥劑固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)，通過采用同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的脫水固化劑低成本地降低污泥含水率并控制污染，達(dá)到減量化無害化的要求進(jìn)行填埋。后期可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，進(jìn)行進(jìn)一步資源化處理，如作回填土、建筑材料等。 穩(wěn)定化/固化技術(shù)（S/S技術(shù)）污泥固化處理是近年來污泥的工業(yè)處理上普遍重視和使用較多的一種方法。它是指用物理一化學(xué)方法將污泥顆粒膠結(jié)、摻合并包裹在密實(shí)的惰性基材中，形成整體性較好的固化體的一種過程。其中固化所用的惰性材料叫固化劑，污泥經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物為固化體。穩(wěn)定化是將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)過程。穩(wěn)定化一般可分為化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化?；瘜W(xué)穩(wěn)定化是通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，使其在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動；物理穩(wěn)定化是將污泥與一種疏松物料(如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒的固體。污泥的固化和穩(wěn)定化一般同時進(jìn)行，其機(jī)理是向污泥中加入固化劑，通過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)（如水化反應(yīng)），將有毒有害的物質(zhì)固定在固化形成的網(wǎng)鏈（晶格）中，使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強(qiáng)度很大的固體，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化處理技術(shù)既可用作特殊工業(yè)污泥，如含重金屬污泥，含油污泥，電鍍污泥、印染污泥等危險廢物的固化處理，也可用于城市污水處理廠產(chǎn)生的普通污泥的固化處理。 水泥固化水泥是一種無機(jī)膠結(jié)劑，經(jīng)水化反應(yīng)后可形成堅(jiān)硬的水泥塊，能將砂、石等添加料牢固地粘結(jié)在一起。水泥固化有害廢物就是利用水泥的這一特性。對有害污泥進(jìn)行固化時，水泥與污泥中的水分發(fā)生水化反應(yīng)生成凝膠，將有害污泥微粒分另包容，并逐步硬化形成水泥固化體。這種固化體的結(jié)構(gòu)主要是水泥的水化反應(yīng)產(chǎn)物3CaOSiO3，水化結(jié)晶體內(nèi)包進(jìn)了污泥微粒．使得污泥中的有害物質(zhì)被封閉在固化體內(nèi)，從而達(dá)到無害化、穩(wěn)定化的目的。水泥固化法的優(yōu)點(diǎn)主要有：對含重金屬廢物的處理十分有效；設(shè)備和工藝簡單，設(shè)備投資、動力消耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，固化劑水泥和其它添加劑價廉易得；操作條件簡單，且常溫下即可進(jìn)行，尤其是對電鍍污泥處理十分有效；并且固化體強(qiáng)度高、長期穩(wěn)定性好，對受熱和風(fēng)化也有一定的抵抗力，因而其利用價值較高；對于含有有害物質(zhì)的污泥固化方法中，水泥固化法是最經(jīng)濟(jì)的。其缺點(diǎn)是由于空隙率較高，仍會有較高的浸出率，通常為l04～l06g/(cm2d)；其次是固化后增容比例高。雖然如此，水泥固化在工程中仍被廣泛應(yīng)用。 石灰固化石灰污泥固化法也稱SSD工法。固化劑的主要成分是生石灰，當(dāng)石灰與水反應(yīng)生成一種類似火山巖混凝土的硬物質(zhì)，即俗稱的“火山灰混凝土”。而實(shí)際應(yīng)用上，石灰固化法常以飛灰、鼓風(fēng)爐渣、水泥窯灰等為添加劑。 其原理是污泥遇到石灰后會發(fā)生下列反應(yīng)，進(jìn)而致使污泥固化。 ①水化反應(yīng)以生石灰為主要成分的石灰固化劑與污泥中的水分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量(溫度升至60～80℃)致使污泥中的水分蒸發(fā)。②離子交換反應(yīng)帶負(fù)電荷的土顆粒與石灰中的鈣離子(正離子)發(fā)生結(jié)合，使懸浮的土顆粒發(fā)生沉淀凝聚。③普查蘭(灰結(jié))反應(yīng)凝聚土顆粒與鈣離子反應(yīng)形成結(jié)晶產(chǎn)生硬化。④碳化反應(yīng)石灰與土中的碳酸和空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成固化碳酸鈣。由于碳酸鈣基本不溶于水，一旦產(chǎn)生碳酸鈣化，則污泥就不再泥化。石灰固化法的優(yōu)點(diǎn)為：我國石灰產(chǎn)量多，是極易取得的固化材料；可使固化物的韌性隨時間而增加；凝固時間短，操作方便。然其主要缺點(diǎn)則為：，形成另一個處置上的考慮因素；固化物易受強(qiáng)酸性液破壞固化結(jié)構(gòu)。 熱塑型固化法本法系用固化劑的熱塑(thermoplastic)原理將廢棄物包結(jié)固化，而所謂熱塑性系指物體（多為高分子體）經(jīng)加熱處理后，物性改變成具有“可塑性”或利于加工。此種固化法常用的固化劑有：石臘(paraffin)、聚乙烯(polyethylene)、瀝青或柏油(asphalt)等 此方法的優(yōu)點(diǎn)為：①不會使固化后的廢棄物體積增加太大；②內(nèi)容物的滲出率遠(yuǎn)低于其它方法；③固化后產(chǎn)物對大部分溶液具抵抗性；④熱塑性物質(zhì)易與廢棄物形成良好的結(jié)合。此方法的缺點(diǎn)為：①需要較貴的設(shè)備及較高技術(shù)；②廢棄物中若含易揮發(fā)的物質(zhì)需特別小心；③通常熱塑性物質(zhì)為可燃性；④廢棄物需先干燥后，才能與熱塑物質(zhì)混合。 聚合型固化法聚合型固化法是將廢棄物與固化劑（為有機(jī)單體物），在某些催化劑的催化作用(catalysis)下，攪拌混合使有機(jī)單體在聚合作用中，順便將廢棄物包結(jié)其間。當(dāng)攪拌混合完成后，所形成的固化物，亦即聚合物(polymer)有如具有彈性的橡皮終產(chǎn)物。目前常用于此法的固化劑有尿素甲醛聚酯(ureaformalde hydepolyester)和聚乙烯樹脂(polyvinyl resin)等此方法之優(yōu)點(diǎn)為：①不會增加固化后之廢棄物體積；②只需極少劑量即可使混合物凝固，降低處理成本；③可應(yīng)用于干或濕污泥；④與其它固定技術(shù)比較，產(chǎn)物之密度較小。此方法的缺點(diǎn)：①廢棄物夾存于固化體中，僅形成松散的結(jié)構(gòu)；②因大部分聚合觸媒為強(qiáng)酸物，且金屬成份易溶于強(qiáng)酸中，故極易隨水滲出；③有些有機(jī)聚合物易被微生物分解，不利最后掩埋處理。 固化劑 污泥固化處理的設(shè)計(jì)原則① 對污水處理廠污水處理過程中產(chǎn)生的全部污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理，使污水處理廠全面達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，便于實(shí)現(xiàn)資源化。② 污泥處理工程的設(shè)計(jì)充分考慮到污水處理工藝運(yùn)行工況的變化。污泥處理兼顧污水處理工程現(xiàn)狀、考慮不同污泥的性質(zhì)差異，污泥處理流程做到可分可合，靈活切換。③ 有害廢物經(jīng)固化處理后所形成的固化體應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干濕性、抗融凍性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度等；④ 可以控制污泥中臭氣的揮發(fā)，爭取達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB189182002）中規(guī)定的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。⑤ 固化過程中材料和能量消耗要低，增容比要低；⑥ 固化工藝過程簡單、便于操作；固化劑來源豐富，價廉易得；處理費(fèi)用低。⑦ 盡量利用各類廢渣制備固化劑，做到以廢治廢。⑧ 污泥固化體對環(huán)境友好，穩(wěn)定后能夠再利用，如用于填海造地、圍堤、筑路等。 固化劑的開發(fā)及性能根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則，同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過系統(tǒng)研究，配制了一種新型的污泥膠凝固化劑。針對目前污水處理廠污泥的固化處理，與其他固化劑相比，該固化劑的優(yōu)點(diǎn)如下：⑴固化時間短，可以在短期內(nèi)（48h）使污泥凝固，達(dá)到填埋要求；⑵添加量少（5％～10％），對污泥pH改變較小，同時可以抑制臭氣的產(chǎn)生；⑶一種綠色的污泥調(diào)理劑，不對污泥造成二次污染，促進(jìn)污泥的穩(wěn)定化進(jìn)程，并有一定阻燃脫硫效果；⑷固化過程簡化，易于生產(chǎn)和施工；⑸固定化處理的污泥經(jīng)過一定時間的降解穩(wěn)定后，形成一種類土壤物質(zhì)，可進(jìn)行資源化利用。選用不同的固化劑進(jìn)行不同添加比例的污泥固化對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖31所示。水泥固化劑的添加量在20％，但是固化后體積增加明顯，；石灰固化的污泥強(qiáng)度較差，20kPa，并且在添加量較大時使污泥的pH值偏堿性，污泥的惡臭氣味增加；M1固化劑的固化效果較好，添加量為5％時的抗壓強(qiáng)度就達(dá)到了52 Mpa，并且增加污泥的體積，對污泥pH值的影響也較小。圖31 不同固化劑對化學(xué)污泥固化的固化效果在污泥固化過程中，固化劑與化學(xué)污泥中Al，Ca，F(xiàn)e，Mg等離子發(fā)生膠凝反應(yīng)后形成晶體，晶體形態(tài)主要為針狀，長柱狀，并且彼此相互交叉連結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（見圖32），縮短了固化時間，對于含水率在80％以下的污泥，固化劑添加量為5％時，固化時間小于2d，可滿足污泥填埋要求，當(dāng)固化劑添加增至30％時，固化污泥甚至能達(dá)到免燒磚的抗壓強(qiáng)度，不同固化劑添加量的固化強(qiáng)度見圖33。 圖32 污泥＋固化劑的SEM圖圖33 污泥＋固化劑的固化時間對污泥浸出毒性的實(shí)驗(yàn)如表32所示，隨著固化劑比例的增加，金屬離子浸出濃度也會降低。使用固化劑固化處理后的污泥浸出毒性均低于《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中要求的標(biāo)準(zhǔn)。 表32 固化污泥浸出液中重金屬離子濃度（mg/L）比例CuZnCdCrNiPbHgSi化學(xué)污泥:固化劑＝95：5化學(xué)污泥:固化劑＝90：10化學(xué)污泥:固化劑＝80：20化學(xué)污泥:固化劑＝70：30根據(jù)上述綜合比較及分析，本方案通過固化劑對污泥進(jìn)行調(diào)理，并采用污泥壓濾出水調(diào)整污泥含水率至85%后泵送到特制的耐壓彈性板框壓濾機(jī)，就使污泥含水率從80%下降到50%以下。調(diào)理后的污泥從開始泵送至泥餅解脫，僅需4050分鐘。壓濾后的泥餅堅(jiān)硬，可直接填埋或焚燒。使用的固化劑可使污泥中的細(xì)胞水釋放，從而有利于壓濾。其次，采用的耐壓彈性板框壓濾機(jī)，其板框內(nèi)設(shè)彈性介質(zhì)，在承受壓力時可收縮，可快速使泥餅充分壓榨脫水。4 污泥調(diào)理壓濾固化處理工程方案 處理規(guī)模的確定本工程設(shè)計(jì)日處理污泥量150t/d。 污泥調(diào)理壓濾固化處理目標(biāo)污泥調(diào)理壓濾脫水實(shí)質(zhì)上是通過添加固化劑對污泥進(jìn)行改性后，再用耐壓彈性板框壓濾機(jī)快速壓濾脫水，以降低污泥的含水率和臭度。產(chǎn)品指標(biāo)如下：臭度降低到三級以下，含水率≤60%，抗壓強(qiáng)度≥50 kPa，抗剪強(qiáng)度≥25 kPa。臥式攪拌系統(tǒng)高壓壓濾系統(tǒng)含水率60%污泥堆置存放原生污泥調(diào)理劑污水處理廠填埋處理再利用 工藝流程 圖41 污泥脫水工藝流程圖污泥調(diào)理壓濾的工藝流程如圖41，處理的核心是通過工程設(shè)施和手段，將污泥和調(diào)理劑快速有效地混合均勻，混合物泵入彈性板框壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾深度脫水，使出料污泥達(dá)到改性要求，便于最終處置或后續(xù)資源化利用。本設(shè)計(jì)包括污泥進(jìn)料系統(tǒng)、污泥攪拌系統(tǒng)和高壓壓濾系統(tǒng)。（1） 污泥進(jìn)料