乡镇河道底泥处理途径分析与实施

乡镇河道底泥处理途径分析与实施

邢博,李鑫

中交一航局第五工程有限公司 河北省 秦皇岛 066002

摘要：本文结合唐山市全域治水清水润城县区工程PPP项目，迁安市河道综合治理工程，主要介绍乡镇河道底泥主要成分和特征，说明河道底泥对水体水质的危害，并对河道底泥处理处置途径进行了阐述和研究，指出了河道底泥资源化处置的方向和存在的问题。

关键词：河道底泥 处理 资源化

前言：河道底泥是城市、乡镇市政排水系统的副产品，主要来源于污水系统，包括排水管道、泵站和污水处理厂。以无机物为主要成分的称为“沉渣”，呈大颗粒，易脱水，不腐化且流动性差。以有机物为主要成分的称为“污泥”， 如污水处理厂的剩余污泥等。根据不同的处理方法和稳定化程度，污泥还可分为生物泥、熟污泥、化学污泥等。不同种类的污泥，其性状特点有着较大的差异，采取的最终处理处置措施也应具有针对性。

1、河道底泥分析及特点

污泥成分对处理方案的选择具有重要意义，一般以下指标是确定污泥性质的主要依据：含水率、有机物和无机物在干物质中的含量、无机物与惰性成分、挥发性成分（如氯等）的百分比、金属等重污染物的浓度。

含水率。污泥颗粒中水有不同的相性，包括可经重力沉淀和机械作用去除的自由水、必须通过较复杂或需要较高的能量才能去除的物理性结合水、间隙水、胶态表面吸附水、化学性结合水、生物细胞内的水和分子水等。水分在污泥中的存在形式与含量，直接影响具有重要减量化处理效果的污泥工艺的选择。市政污泥的亲水性较污水处理厂污泥低，相当部分的水分以自由间隙水的形式存在于污泥中，易于在机械脱水过程中去除，但由于无机砂含量较高，对脱水机械的磨损也较为严重。

有机物和无机物在干物质中的含量。污水经生物处理产生的污水污泥中很大一部分是微生物团，因污泥成分不同，未消化的市政污水污泥的有机物含量约占干物质的60%~75%，高效厌氧消化处理后可降至38%左右，其中有机硝酸盐构成污泥中的有机物有效成分，当施用到土壤，硝酸盐经生物降解可改善土壤。

在污水处理过程中，细菌及大部分寄生生物在初级和二级沉淀中沉积下来，并与污泥混合，病毒则吸附在污水中的颗粒上，再随颗粒的沉淀沉积在污泥中。大肠菌、大肠粪菌、粪链球菌由哺乳动物直肠正常排出，它们的数量在污水和污泥中均保持恒定。相对应的，各种病原菌如沙门氏菌、痢疾菌、肠道病毒和寄生生物在污水污泥中的比率同当地传染病的流行有关。

无机物与惰性成分。污泥中的无机物或矿物质主要由下列物质组成：矿物盐（硝酸盐、亚硝酸盐、氨盐等）、石灰（干CaO或含水的Ca(OH)2等）、砂(SiO2)和灰分。在污水处理厂中，生物处理的细菌种类并不影响污水和污泥中的矿物质成分。惰性成分来源于污水中的沙粒、灰分和盐分等。

挥发性成分。污泥中的挥发性成分如高浓度氯可导致污泥处理设备的腐蚀，而且腐蚀也会妨碍污泥作为燃料的应用。

2、河道底泥处理技术

2.1、传统处理技术

由于乡镇污水处理厂的普及率快速提高，针对污水处理厂污水污泥的传统处理技术发展较为完整、成熟，主要工艺包括：浓缩、消化、自然干化、机械脱水、消毒等，主要依据污水处理工艺技术特点和预测的污水污泥泥质特性加以选择确定。

污泥自然干化的目的在于进一步降低污水污泥的含水率，从而减小其体积。污泥自然干化过程的完成一般在污泥干化场内，根据泥质的不同，干化机理可分为渗滤作用、蒸发或撇除。污泥干化场占地面积较大，受环境气候条件影响严重，而且操作卫生条件恶劣，目前已基本被淘汰。

2.2、卫生填埋处置技术

污泥卫生填埋处置场中污泥的处置工艺采用卫生填埋技术，即在利用自然界代谢功能的同时，通过工程手段和环保措施，使污泥得到安全的消纳并逐步达到充分稳定无害的污泥处置效果，主要借鉴城市生活垃圾卫生填埋场的工程经验进行建设。

填埋体中有机物的厌氧降解受多方面因素的影响。对于污水处理厂消化污泥在填埋过程中的情况而言，具有如下特点：①污泥富含大量微生物和各种微生物菌种，有机物的降解比较完全；②污泥中含有的N、P等物质为有机物的降解提供营养；③污泥较高的含水率为微生物的生命活动创造了有利的条件；④由于污泥堆体稳定性的需要覆盖土层较厚，特别是由于污泥自身高粘度性状的影响，对厌氧降解过程起到了一定的抑制作用；⑤由于经历过污水处理厂的中温厌氧消化过程，填埋污泥中易降解物质量较少，一般不会出现明显的快速降解过程，可不考虑由于甲烷气体的过量集聚造成的危害，因此可对填埋气体采取自然排逸的方式；⑥污泥中重金属离子的存在对降解过程也会产生一定的抑制影响。

2.3、堆肥处理技术

堆肥化，即土地利用法，是利用自然界广泛存在的微生物，有控制地促进固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。1933年在丹麦出现的丹诺（DANO）发酵器标志着污泥连续性机械化发酵工艺的开端，利用迴转仓完成中温、高温发酵过程，高效、防臭，成品质量高，在美国、日本、欧洲广为采用。目前世界各国采用的方法有：自然堆肥法，圆柱形分格封闭堆肥法，滚筒堆肥法，竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完善。污泥的土地利用能耗低，是一种符合我国国情的安全积极的污泥处置方式，土地利用将是一个主要的发展方向。但是，污泥中也含大量病原菌、寄生虫（卵），以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后（一般采用高温堆肥），才能作土地利用，否则，污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。

2.4、热干化与焚烧处理技术

污泥的干式热处理，包括污泥干化、焚烧、熔融三种方式。

污泥的干化处理，是指通过直接或间接加热方式，进行低温热处理，使污泥脱水、减容，同时泥性趋于稳定化。早在20世纪40年代，日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥。经过几十年的发展，污染干化技术的优点正逐渐显现出来：污泥显著减容，体积可减少4～5倍；形成颗粒或粉状稳定产品，污泥性状大大改善；产品无臭且无病原体，减轻了污泥有关的负面效应，使处理后的污泥更易被接受；产品具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥干化都往往是重要的第一步，这使污泥干化在整个污泥管理体系中扮演越来越重要的角色。20世纪90年代以来，运用污泥干化技术处理城市污泥得到迅速发展。

焚烧是将污泥作为固体燃料投入焚化炉中，使其与氧发生剧烈的化学反应，释放出能量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。最早的固体废物焚烧装置是1974年建于英国的间歇式固定床垃圾焚烧炉。目前应用最广的焚烧设备是流化床焚烧炉，已成为集各种高新技术于一身的现代工业化装置。通过焚烧可使污泥达到最大程度的减容，从而减轻后续处置过程对环境的影响。焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭、有毒有害的有机残余物被氧化分解。焚烧处理效率高，占地面积小，适于土地资源紧张的大中城市采用。燃烧气可作为热能回收利用，焚烧灰可用作生产水泥、砖、陶粒等的原料，使重金属被固定在建筑材料中而避免其重新进入环境。不足之处在于一次性投资大，资金占用时间长，能耗和运行维护费用高，且其焚烧过程中会产生二恶英等空气污染物，因而在一定程度上制约其在国内的发展。

3、河道底泥资源化存在问题

由于河流河段不同，污染源差异较大，因此底泥的污染程度和成分也有一定的区别，所以应加强对河流河段底泥成分和污染程度的相关性研究，以确保在资源化过程中取得最优配方；此外，还应加强产品的成本分析，推进底泥产品的产业化进程，不仅要实现底泥的资源化，还要产生一定的经济效益，达到循环经济的要求。

因此，底泥资源化，不仅能够达到河道污泥减量化、无害化、稳定化的目的，基本避免二次污染，还可变废为宝，获取经济效益，具有着其它方法所不具备的优势。同时，也只有建材行业才能及时消纳数量如此之大的以无机物为主要成分的河道底泥，从而保证清淤工程的顺利进行。

结束语：乡镇河道底泥本身的特性，决定了其以建材资源化途径为处置方案的优越性。污泥回用于建材，能够彻底达到污泥稳定化、无害化，不但可以消纳污泥，保护自然资源，利废增效，节约耕地，同时还能完善建筑材料的革新。国家为保护耕地，采取的禁止使用实心黏土砖的政策，更为利用河道底泥生产环保砖提供了良好的契机。排污河道底泥建材资源化如能得到广泛应用，必将取得明显的社会效益、环境效益和经济效益。

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