導(dǎo)讀：隨著我國(guó)自來(lái)水廠凈水量的不斷增加，不可避免地產(chǎn)生了大量?jī)羲勰啵摲N凈水污泥是給水處理過(guò)程中產(chǎn)生的富含鋁鐵絮凝劑的副產(chǎn)物，是一種相對(duì)清潔的泥，在歐盟廢棄物清單中其代碼是190902，近年來(lái)被認(rèn)為是一種可循環(huán)利用的物質(zhì)。但當(dāng)前國(guó)內(nèi)自來(lái)水廠傳統(tǒng)排泥水處理方式為污泥濃縮、離心脫水后填埋處置，脫水后污泥含水率為70%～85%，無(wú)法滿足《垃圾填埋場(chǎng)混合填埋泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 23485—2009)要求，填埋費(fèi)用也逐步增加，尋找凈水污泥減量化和再生利用技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。為了給國(guó)內(nèi)自來(lái)水廠凈水污泥處理與處置及資源化技術(shù)提供更多參考，對(duì)日本自來(lái)水廠污泥減量及再生化利用情況進(jìn)行了文獻(xiàn)調(diào)研，重點(diǎn)分析了日本自來(lái)水廠凈水污泥處置的工藝路線，同時(shí)根據(jù)國(guó)內(nèi)自來(lái)水污泥特性提出可行的資源化利用方案。
作者簡(jiǎn)介：馬順君(1983- )，男，上海人，碩士，給排水工程師，主要從事市政給排水處理及污泥處理技術(shù)研究工作。
01日本凈水污泥減量化措施
①對(duì)水廠進(jìn)水口的位置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新評(píng)估，通過(guò)優(yōu)化取水口位置及取水口結(jié)構(gòu)防止高濁度原水流入;取水口位置結(jié)構(gòu)無(wú)法改變，可通過(guò)調(diào)整取水閥門(mén)的開(kāi)度盡可能取表層水;原水濁度為500～1000NTU時(shí)可停止取水，但停止取水時(shí)間必須和凈水池、配水池的停留時(shí)間相銜接。
②利用前處理設(shè)備如格柵、曝氣生物濾池、管道過(guò)濾器等提高對(duì)原水的預(yù)處理和沉砂池處理能力，降低凈水廠進(jìn)水濁度。
③在日本為了消除出水感染性微生物影響，出廠水濁度需低于0.1NTU而有混凝劑過(guò)剩投加的傾向，但通過(guò)提高藥劑投加設(shè)備及流量計(jì)精度、提高設(shè)備維護(hù)管理水平防止機(jī)械故障、調(diào)整原水pH等措施能有效防止混凝劑的過(guò)量投加。
④減少污泥濃縮脫水藥劑投加量，濃縮污泥、脫水污泥須采用濃縮前處理(高分子凝聚劑、熱處理等)、脫水前處理(石灰處理、凝聚處理、污泥加溫處理或膜濃縮處理)方式提高處理效果，脫水預(yù)處理效果見(jiàn)表1，添加石灰雖然可使污泥脫水性提高，但會(huì)增加絕干污泥量15%～50%，且污泥堿度高，不利于污泥后續(xù)處置，一般較少采用。
表1 脫水預(yù)處理特性
⑤日本水源水質(zhì)較好，水廠均設(shè)有前置粉末活性炭投加工藝，凈水污泥有機(jī)物含量低，通過(guò)比較各種脫水工藝(日本凈水污泥脫水方法比較見(jiàn)表2)，當(dāng)前多采用無(wú)加藥濾布行走式板框機(jī)脫水，對(duì)凈水污泥有機(jī)物含量高的污泥則利用余熱進(jìn)行污泥加溫?zé)o加藥脫水將大幅改善脫水效果，減少設(shè)備投資費(fèi)用，降低泥餅含水率。圖1為日本東京都朝霞凈水廠、大分縣荏隈凈水廠采用濾布行走式板框機(jī)無(wú)加藥脫水，脫水后泥餅厚度3～5 mm。
圖1 日本凈水廠凈水污泥無(wú)加藥脫水
表2 脫水方法比較
⑥小型自來(lái)水廠可采用膜濃縮技術(shù)(濾布膜、超濾膜)替代原有的加藥重力濃縮工藝，提高濃縮污泥濃度，降低污泥曬場(chǎng)面積。但必須考慮濾布膜的材質(zhì)、抗污染特性及膜的化學(xué)清洗方法。
02污泥的再生利用
凈水污泥是以黏土細(xì)粒土為主的聚合物，有機(jī)物含量低，可以確保一定的強(qiáng)度，因此在日本凈水污泥再生處理后被廣泛用于農(nóng)業(yè)園林用土、建筑材料及窯業(yè)產(chǎn)品，但這種產(chǎn)業(yè)廢棄物必須嚴(yán)格按照廢棄物的處理和處置的相關(guān)法律進(jìn)行分類、保管、收集、搬運(yùn)再生，并對(duì)污泥中的特殊物質(zhì)進(jìn)行處理。再生土被利用于綠化農(nóng)業(yè)用地，必須嚴(yán)格執(zhí)行肥料取締法、地力增進(jìn)法、農(nóng)用地土壤污染防治的相關(guān)法律;再生土被利用于建設(shè)材料，必須嚴(yán)格執(zhí)行日本道路協(xié)會(huì)制定的道路土工面斜面安定指針、黑色路面鋪裝規(guī)定，土木學(xué)會(huì)制定的混凝土標(biāo)準(zhǔn)式樣對(duì)水泥原料的要求，土木研究中心制定的建筑再生土利用技術(shù)手冊(cè)對(duì)路床土、回填土、公園綠地土等要求。在日本凈水污泥無(wú)法作為爐窯產(chǎn)品原材料，但可再生用于制造水泥的原材料，而無(wú)加藥脫水設(shè)備的使用擴(kuò)大了凈水污泥再生利用的范圍。
圖2為日本大分市河合組凈水污泥處理設(shè)施(處理能力為32m3/d)對(duì)無(wú)加藥脫水后的凈水污泥采用曬干攪拌破碎工藝。
圖2 日本大分市河合組凈水污泥處置
1994年日本再生土利用預(yù)測(cè)見(jiàn)表3。
表3 再生土利用預(yù)測(cè)
脫水后的凈水污泥經(jīng)破碎造粒、干燥、碳化和篩分處理后達(dá)到相應(yīng)再生用土標(biāo)準(zhǔn)后可作為再生材料使用。具體流程見(jiàn)圖3-圖5。
圖6為日本岡山市水道局在2012年～2014年開(kāi)展的凈水污泥作為園藝材料回收利用的研究，采用了破碎、干燥及造粒設(shè)備。
圖6 日本岡山市水道局凈水污泥再利用設(shè)備
03國(guó)內(nèi)凈水污泥的利用前景
當(dāng)前國(guó)內(nèi)自來(lái)水廠為了避免出水中感染性微生物的影響，過(guò)量投加鋁鹽，確保出水濁度低于0.1NTU，脫水后污泥鋁離子含量高不適用于農(nóng)業(yè)用土，最有前景的凈水污泥資源化利用是作為園林綠化、建設(shè)材料及水泥原料，但脫水后污泥含水率必須小于60%，可采用按比例摻混方式進(jìn)行處置。對(duì)已采用離心機(jī)、帶機(jī)污泥脫水工藝的水廠，脫水后的污泥無(wú)法滿足城市生活垃圾填埋場(chǎng)對(duì)泥餅土力學(xué)性質(zhì)方面的要求，如當(dāng)?shù)赝恋刭Y源不緊張，可采用設(shè)置單獨(dú)自來(lái)水廠污泥填埋場(chǎng)或單獨(dú)污泥太陽(yáng)能干化場(chǎng)對(duì)脫水后的污泥進(jìn)行后續(xù)處理，太陽(yáng)能干化后的污泥可進(jìn)一步進(jìn)行污泥資源化處置;如土地資源緊張的大中城市，對(duì)離心脫水后的污泥可采用熱風(fēng)干燥工藝，含水率75%由降至50%，資源化利用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，且無(wú)需單獨(dú)設(shè)置凈水污泥填埋場(chǎng)。
對(duì)于國(guó)內(nèi)水廠新建的排泥水項(xiàng)目可根據(jù)泥質(zhì)、污泥粒徑分布及壓縮系數(shù)情況，壓縮系數(shù)大、黏土占比較大的污泥宜采用離心脫水;壓縮系數(shù)小、黏土占比小的污泥應(yīng)采用板框深度脫水，板框脫水后泥餅含固率高，可達(dá)到30%～45%，給泥餅的進(jìn)一步處置帶來(lái)便利，板框脫水后含水率低于60%的泥餅破碎后可直接進(jìn)行相應(yīng)的資源化利用，含水率高于60%的泥餅破碎后只需進(jìn)行太陽(yáng)能干化，無(wú)需采用熱風(fēng)干燥工藝，大幅減少泥餅儲(chǔ)存場(chǎng)地，降低處置費(fèi)用。由于凈水廠排泥水的黏性比較高，宜選用濾布行走式板框機(jī)，同時(shí)根據(jù)季節(jié)性污泥特性板框機(jī)可選用加藥(PAM)及加溫?zé)o加藥兩種模式，避免采用石灰和FeCl3工藝對(duì)泥餅資源化的影響，同時(shí)板框機(jī)需配有在線濾布化學(xué)及高壓清洗裝置(清洗壓力4-7MPa)，確保濾布堵塞后能有效恢復(fù)濾布透氣度，提高板框機(jī)處理效率及自動(dòng)化運(yùn)行水平。
有些地區(qū)自來(lái)水廠脫水后出現(xiàn)污泥重金屬及毒性有機(jī)物超標(biāo)的現(xiàn)象，該污泥無(wú)法資源化利用，需對(duì)污泥進(jìn)行熱干化后通過(guò)1000℃高溫?zé)Y(jié)處理，可將鋁、錳、砷等有害物質(zhì)無(wú)害化、安定化，并對(duì)燒結(jié)后污泥進(jìn)行安全填埋處置。
該文標(biāo)準(zhǔn)引用格式：
馬順君，李梅，高海燕，等.日本自來(lái)水廠污泥減量及再生利用處置綜述[J].中國(guó)給水排水，2019,35(6): 22-27.
Ma Shunjun, Li Mei,Gao Haiyan,et al.Introduction of sludge reduction and recycling in drinking water treatment plant in Japan[J]. China Water&Wastewater，2019,35(6)：22-27(in Chinese).
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