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全方位解讀《城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準》
【發布日期: 2017-09-19 09:43:45 】【來源: 中國水網】【閱讀次數:

 導讀:根據住房和城鄉建設部建標函[2015]274號文下達的編制任務,通過研究國內外污泥穩定處理工藝和要求,上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司主編了《城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準》(CJ/T510-2017,以下簡稱“標準”),于2017年9月1日起正式實施。

 1、污泥穩定的定義

污泥穩定主要包含兩方面的含義:一是降低污泥有機物含量,使其不易腐敗發臭;二是減少污泥中的病原體。“標準”對污泥穩定的定義為:污泥通過生物、化學或物化處理,使處理產物達到不易腐敗發臭、控制病原體等要求。

2、污泥穩定工藝

污泥穩定處理工藝包括生物、化學或物化方法,生物處理工藝包括厭氧消化、好氧發酵和好氧消化等;化學或物化處理工藝包括熱堿分解、石灰穩定、熱干化和焚燒等。“標準”的污泥穩定處理工藝包括厭氧消化、好氧發酵、好氧消化、熱堿分解和石灰穩定。其中,石灰穩定工藝需要消耗大量石灰,污泥減量化程度較差,也不利于后續資源利用,但考慮到污泥用于生產水泥熟料、路基建材或填埋時,石灰穩定仍是可選擇的處理方法之一,為規范現有設施的運行,仍將石灰穩定納入標準范圍。

    此外,當污水處理工藝采用長泥齡方式運行時,產生的污泥在污水處理階段就能達到穩定。參照污泥好氧消化工藝的穩定指標,當污泥的比耗氧速率低于2.5mgO2/(gVSS˙h)時,可判定該污水處理系統產生的污泥達到穩定要求。

 3、污泥穩定指標

污泥穩定指標根據污泥處置利用途徑、穩定處理工藝的不同而有所區別,因此無法提出類似污水污染物排放一級A、一級B、二級這樣統一的標準,需針對不同的穩定處理工藝提出各自適用的指標。

    “標準”將污泥穩定指標分為產物控制和過程控制兩類:前者是對污泥穩定處理產物的控制要求,結合污泥穩定定義,主要從有機物去除率和糞大腸菌群兩方面提出控制指標;后者是污泥穩定處理過程中的控制參數,包括溫度、時間、脂肪酸、總堿度等指標。可以根據具體情況,選擇其中一類指標進行穩定評價。同時,考慮到技術進步的可能,對于改良工藝要求處理產物達到控制指標,對過程控制指標則不作要求。

3.1厭氧消化控制指標

污泥厭氧消化控制指標如表1所示。

水工業

污泥經常規厭氧消化處理后,控制指標包括有機物去除率和糞大腸菌群菌值。

常規污泥厭氧消化的過程控制指標包括溫度、固體停留時間、脂肪酸(VFA)、總堿度(ALK)以及脂肪酸和總堿度之比(VFA/ALK)。常規厭氧消化的溫度應控制在(35±2)℃,固體停留時間大于20d。脂肪酸和總堿度反映了產酸菌和產甲烷菌的平衡狀態,是厭氧消化系統是否穩定的重要指標。根據國內外運行經驗,厭氧消化污泥的VFA應小于300mg/L,ALK應控制在2000~5000mg/L,VFA/ALK控制在0.1~0.2。

 污泥經高溫熱水解-厭氧消化處理后,控制指標及限值與常規厭氧消化一致。但由于高溫熱水解的厭氧消化進泥含固率通常更高,有時還含有餐廚垃圾等成分,其過程控制參數與常規厭氧消化相比更為寬泛。“標準”規定高溫熱水解的污泥厭氧消化溫度控制在35~55℃,固體停留時間大于15d。由于消化污泥脂肪酸和總堿度與消化池內污泥濃度有關,過程指標中對高溫熱水解厭氧消化的脂肪酸和總堿度不作要求,只保留VFA/ALK比例要求。

3.2好氧發酵控制指標

污泥高溫好氧發酵控制指標如表2所示。

水工業

污泥經高溫好氧發酵處理后,控制指標包括耗氧速率、糞大腸菌群菌值和種子發芽指數。耗氧速率是指微生物消耗氧氣的速度,它直接反映微生物分解有機物的快慢和有機物的降解狀況。在高溫好氧發酵的升溫階段前期,耗氧速率呈迅速增加的趨勢;升溫階段后期和高溫階段前期,耗氧速率維持相對穩定;高溫階段中后期,耗氧速率下降并逐漸趨于穩定。高溫好氧發酵處理后,污泥耗氧速率應小于0.1(O2%)/min。

在糞大腸菌群方面,我國的污泥高溫好氧發酵運行條件與PART503進一步減少病原體數量的方法(PFRP)中的堆肥相當,即可以達到A級標準。加拿大《好氧發酵質量導則》要求好氧發酵污泥糞大腸菌群小于1000MPN/gDS。我國現行標準和技術指南則提出了更為嚴苛的要求:糞大腸菌群菌值大于0.01,即糞大腸菌群小于100個/gDS。根據對國內生產性好氧發酵設施的取樣結果,好氧發酵污泥很難達到這一要求,但鑒于調研數據有限,為保持與現行標準的一致性,“標準”仍采用糞大腸菌群菌值大于0.01這一限值。

種子發芽指數是一項綜合性的生物學指標。當未穩定化的污泥施用到土壤中,通過微生物降解產生的一些低分子有機酸會對植物產生毒害作用,通過測定污泥的種子發芽指數,可反映好氧發酵污泥的腐熟度和穩定化程度。我國現行標準對污泥種子發芽指數的要求基本介于60%~70%。由于不同土地利用方式對于污泥腐熟度的要求也不盡相同,“標準”規定,當高溫好氧發酵處理后的污泥用于農用地時,種子發芽指數應大于70%;用于園林綠化或林地時,應大于60%。

3.3好氧消化控制指標

污泥經高溫好氧消化處理后,控制指標包括有機物去除率和糞大腸菌群菌值。高溫好氧消化的有機物去除率穩定邊界一般認為是38%~40%。美國PART503對于好氧消化污泥的病媒吸引減少要求與厭氧消化相似:污泥可揮發性固體降解率應大于38%,若未達到這一目標,則通過小試試驗,將少量此好氧消化后的含固率不高于2%的污泥在20℃溫度下再消化30d,若可揮發性固體降解率不超過15%,則達到了對病媒吸引減少的要求。此外,PART503還將污泥高溫好氧消化列入進一步減少病原體數量的方法(PFRP),出泥可以達到A級標準。“標準”要求污泥高溫好氧消化處理后,有機物去除率應達到40%以上,糞大腸菌群菌值應大于1.0×10-3。

污泥高溫好氧消化的過程控制指標包括溫度和時間。當處理過程的溫度達到55~60℃,固體停留時間達到10d以上,該處理過程達到了穩定標準。

3.4熱堿分解控制指標

污泥熱堿分解是指在堿性條件下,污泥在一定溫度和壓力作用下發生分解反應的過程,加熱能加速污泥有機物的分解,同時堿的加入加快了污泥細胞的破解進度。污泥經熱堿分解處理后,有機物去除率應達到40%以上。在高溫和強堿性條件下,污泥中的病原體也將大大減少,根據實際運行經驗,熱堿分解處理后污泥的糞大腸菌群菌值應大于1.0×10-3污泥熱堿分解的過程控制指標包括溫度、壓力、pH和時間。當處理過程的溫度達到110~140℃,壓力達到0.15~0.40MPa,pH達到10~12的持續時間大于1h,該處理過程達到了穩定標準。

3.5石灰穩定控制指標

石灰穩定作用機理主要是通過投加石灰造成強堿性的環境條件,殺死和抑制病原體的生長,減少臭氣,同時該過程中溫度的升高也可以起到殺菌作用。因此,對于石灰穩定后的污泥,控制指標主要考察糞大腸菌群菌值。污泥石灰穩定的過程控制指標包括pH和時間。石灰穩定過程中,pH的升高可以起到滅菌和抑制污泥腐化的作用,一般來說,污泥的pH應通過投加石灰升高至12以上并保持2h,之后在11.5以上再保持22h,即pH達到11.5以上的持續時間應超過24h。

4、污泥取樣和監測

我國一般僅要求采用多點取樣,樣品具有代表性,自所取樣品難以真實反映泥質情況。“標準”參考國內外標準規范和運行經驗,針對5種污泥穩定處理工藝和長泥齡污水處理工藝的污泥,分別規定了取樣方法。對于以反應器形式運行的厭氧消化、好氧消化、熱堿水解等工藝,明確了進、出泥取樣點的位置;對于以堆體形式運行的靜態好氧發酵工藝,則提出根據堆體長度均勻選擇取樣斷面,在每個斷面上均勻設置取樣點,并對所取樣品進行四分法縮分的取樣方法。“標準”還明確規定了采樣方式(瞬時/混合泥樣)、采樣量、保存條件和其他注意事項,具有很強的可操作性,對于我國污泥取樣可起到規范、引導的作用。

5、評價標準和方法

“標準”還明確提出了污泥穩定的評價標準和方法,對于不同污泥穩定工藝的產物控制指標和過程控制指標,分別給出了穩定達標率的計算公式。穩定達標率是達標天數與運行天數的比值,其中達標天數按照不同指標達標天數的加權平均得出。“標準”針對不同的污泥穩定工藝,分別規定了評價周期,評價周期內設施運行天數不應小于評價周期的80%。當滿足這一基本條件,表明該設施在正常運行,才有進行穩定評價的意義。對于穩定達標率達到多少可判定污泥達到穩定處理要求,“標準”則不設統一限值,各地管理部門可以根據當地實際需求確定限值,對污泥穩定處理設施運行效果進行評價。

6、結語

污泥穩定化程度是否能夠達到要求,不僅直接關系到污泥的處理處置效果,而且對生態環境和公眾健康也有重要影響。“標準”針對不同污泥穩定處理工藝,提出了具備可操作性的控制指標、取樣、監測方法以及評價方法,用于指導城鎮污水處理廠污泥穩定處理設施的建設和運行管理,有助于提高我國污泥處理的管理水平。在實施過程中,將根據相關科研成果、運行經驗和反饋建議,及時修訂完善,以提高其實用性。

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