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1、第2 5卷第3期市政技术V o l.2 5N o.32 0 0 7年5月M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g yM a y,2 0 0 7文章编号:1 0 0 9-7 7 6 7(2 0 0 7)0 3-0 1 8 3-0 5城镇污水处理厂污泥泥质标准及相关运营管理曹洪林(北京市市政工程管理处,北京1 0 0 0 4 4)摘要:城镇污水处理厂污泥泥质(C J 2 4 7-2 0 0 7)为城镇建设产业产品标准,经国家建设部批准自2 0 0 7年1 0月1日起实施。主要介绍了标准编写过程、标准价值、运营管理等,并对我国
2、污泥处理发展三个时间阶段、污泥处理工艺流程的三级划分,进行了初步探讨。该标准在我国填补了城镇污水处理厂的污泥处理无单独标准的空白,并从此将成为排水系统工程中专业化很强的一个分项。关键词:城镇污水处理厂;泥质标准;价值;运行管理;行政管理中图分类号:X 7 0 3文献标识码:BQ u a l i t y S t a n d a r d o f S l u d g e a n d R e l a t e d O p e r a t i n g Ma n a g e me n t o f T o w nS e w a g e T r e a t me n t P l a n tC A OH o n
3、g-l i n1概述2 0 0 7年2月,收到建设部转发“批准 城镇污水处理厂污泥泥质(C J 2 4 7-2 0 0 7)行业标准,自2 0 0 7年1 0月1日起实施”的公告。城镇污水处理厂污泥泥质 的出台它标志着一个新产品标准的诞生,填补了我国在污泥处理上无单独标准的空白。城镇污水处理厂污泥泥质 行业标准(以下简称 污泥泥质 标准)编写组由建设部委托北京市市政工程管理处为主编单位,青岛排水监测站、石家庄排水监测站、天津排水监测站、上海排水监测站、广州排水监测站、深圳排水监测站、成都排水监测站为参编单位。制定标准的原则有4项:(1)一致性。新标准与保留的标准技术要同步,与现行的技术法规保持
4、一致,要体现出支持现行的法律法规。(2)先进性。关注国际标准,代表国内污泥处理技术应用的先进水平。(3)科学性。综合考虑污泥处理技术、污泥排放时对环境的污染、污泥处理费用,形成制定标准的控制尺度。(4)可行性。执行标准时具有可操作性,以污泥安全处置技术为依据。按4项原则,编写组利用排水监测网站的优势,将全国具有代表性的4 4个大中城市的污水处理厂污泥处理工艺,和近5年左右的污泥处理后的监测数据进行了汇总、筛选、比较,形成初稿。在对污水处理厂和全国知名专家、学者征求意见的基础上,反复修改其稿,经1 3位评审专家对送审稿评审通过后,完成报批稿,并得到建设部的批准。全部标准编写过程用了一年半左右的时
5、间。在这段时间里,尤其是在讨论会上,笔者看到了我国的区域差别、经济发展差别,在排水工程行业中计划经济向市场经济过度与观念过度的差别,和各位专家对事业追求的执着和坦诚,往往因一个数、一个词,而热烈讨论,倍受感动。借此机会,谈一点对 污泥泥质 标准的认识,参加同行们的讨论,以便今后随着污泥处理这个专业的快速发展而修订现标准时,有一个基础平台。2 污泥泥质 标准的价值 污泥泥质 标准的价值可分为:基本价值、社会价值、经济价值。2.1 污泥泥质 标准的基本价值当前与城镇污水处理厂污泥有关联的标准有:收稿日期:2 0 0 7-0 3-0 2作者简介:曹洪林(1 9 5 3-),男,河北枣强县人,高级工程
6、师,硕士,北京市市政工程管理处副主任,一直从事北京市城近郊区的排水设施管理工作。市政技术第2 5卷 城市污水处理厂污水污泥排放标准(C J 3 0 2 5-9 3);城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 (G B1 8 9 1 8-2 0 0 2);农用污泥中污染物控制标准(G B4 2 4 8-8 4);医疗机构水污染物排放标准(G B1 8 4 6 6-2 0 0 5);土壤环境质量标准(G B1 5 6 1 8-1 9 9 5)等。其中:污水处理厂污水污泥排放标准 和 城镇污水处理厂污染物排放标准 与此次的 污泥泥质 标准关联度最高。这两个标准都是将污水污泥的排放标准放
7、在一起,而 污泥泥质 标准是污水处理厂中,对污泥处理后的泥质要求,与污水处理后的污水水质要求分开,单独形成了一个标准,从而在污水处理厂中,对污泥处理的要求更加明确和严格。如:污水处理厂污水污泥排放标准中,对污泥处理是综合性和原则性的要求,第4.1条“城市污水处理厂污泥应本着综合利用,化害为利,保护环境,造福人民的原则进行妥善处理和处置”。第4.3条“在厂内经稳定处理后的城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理,其含水率宜小于8 0%”。在 城镇污水处理厂污染物排放标准 中,第4.3.1条对污泥稳定化处理给出了指标规定;第4.3.2条“城市污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理,脱水后污泥含水率应小于8 0
8、%”;第4.3.4条特别指出了当污泥农用时污染物控制标准的限值。在 污泥泥质 标准中,对污泥含水率的要求,没有“宜”,“应”等预期词句,而是采用了“基本控制项目和限值”,“选择性控制项目和限值”两部分标准。“基本控制项目和限值”带有强制性,污泥含水率小于8 0%的规定,不注重处理过程;同时,对新建改建、扩建的城镇污水处理厂还要达到“粪大肠菌群菌值”,“细菌总数”两个标准。“选择性控制项目和限值”是针对各地区经济发展状况不同,而有选择地对污泥检测的项目,而并非指污泥用于农用应采用的指标。至此,可以初步明晰,污泥泥质 标准带有明确的指标和较强的独立性。它将改变污泥处理依据于污水处理之中的状况,改善
9、由于标准的不完善而形成重污水处理的现象,使污泥处理在排水系统工程中,与污水处理并驾齐驱,又细分出一个专业性很强的项目,它的基本价值是填补了我国在污泥处理上无单独标准的一个空白。2.2 污泥泥质 标准的社会价值 污泥泥质 标准的社会价值,又可分为“社会存在价值”和“社会发展价值”。在分析 污泥泥质 标准的社会价值前,先回顾污水处理厂的污泥处理发展状况。上世纪8 0年代,在高校 排水工程 教科书中,对污泥处理工艺流程的一般描述是:“污泥处置的费用约占全厂(污水处理厂)运行费用的2 0%5 0%。所以污泥处置是污水处理工程的重要方面,必须予以充分注意。污泥处置的一般方法与流程,见图1。上述流程,可按
10、各地条件,进行取舍和组合。以上这段对污泥处理工艺流程的描述很精彩。可以说我国目前运行中的污水处理厂(包括以前建成并现在已报废的一级污水处理厂),其污泥处理部分都可以在这个污泥处理工艺流程图中,找到带有时代感的位置。例1:北京市高碑店污水处理厂,在1 9 9 3年建成二级污水处理厂一期工程前,是一级污水处理厂,它的污泥处理工艺流程是:一沉池污泥自然干化污泥利用(农用)一期工程(日处理污水量5 0万t)建成后,它的污泥处理工艺流程是:污泥浓缩污泥消化预处理机械脱水污泥利用(农用)污泥气利用例2:北京市酒仙桥污水处理(二级)厂建成前,也是一级污水处理厂,由于采用了双层沉淀地,带有浓缩作用,它的污泥处
11、理工艺流程是:一沉池污泥底层浓缩自然干化污泥利用(农用)2 0 0 0年酒仙桥污水处理(二级)厂建成后,它的污泥处理工艺流程与高碑店污水处理(二级)厂的污泥处理工艺流程相同。因此,如果将城镇污水处理厂污水处理按一级、二级厂的划分方式,也可将其污泥处理工艺流程分为一级、二级处理工艺流程,那么,干燥(或称干化)与焚烧就是污泥的第三级处理工艺流程。所以,可以认为北京市在2 0世纪9 0年代前(确切地说是1 9 9 0年,北小河污水处理厂建成,它的污泥处理工艺流程是二级处理工艺流程),污泥处理工艺流程为污泥一级处理。2 0世纪9 0年代初至现在污泥处理工艺流程为污泥二级处理,以后将形成污泥三级处理。此
12、次 污泥泥质 标准就订到了第二级污泥处理。有4项指标为强制性(以正式出版的标准为准)。如:含水率 8 0%。要达到此标准,首先要考虑污泥的机械脱水,如果选污泥自然干化,就要认真比较占地面积、图1污泥处理的一般方法与流程1 8 42 0 0 7年第3期空气污染、运行费用等。如再加上细菌菌群、粪大肠杆菌指标,污泥处理要考虑高温消化、高温堆肥,或热干化及焚烧。3项指标强制执行时,污泥处理工艺流程应首选污泥的二级处理或污泥的三级处理。按教科书的指导,可按各地条件,进行取舍组合。因涉及到了污泥的三级处理,所以标准体现出了它的先进性。又因标准是以污泥的二级处理为起点,在目前城镇污水厂中又有广泛的可操作性,
13、这可理解为标准的社会存在价值。体现 污泥泥质 标准的先进性涉及到了污泥的三级处理,那么三级处理的内容及我国污泥处理与国外污泥处理相比,其差距有多大,下面以法国为例。1 9 9 0年,笔者有幸参加了赴法国进行“城市污水监测分析与污水处理”的考察学习。在法国的3个月期间,参观了6座城市的1 6座污水处理厂和1 3座污水分析化验室;还参加了当时的河系管理委员会、仪器生产厂家、下水道管网控制中心,组织的座谈会、报告会;还在阿希尔污水处理厂和哥伦布研究中心进行学习。在赴法国培训的总结报告原稿中,对其污泥处理的印象描述是:“污泥处理工艺流程:我国目前情况和法国相比,还有相当差距。我国污泥处理工艺流程一般是
14、:污泥浓缩消化脱水。脱水污泥含水率在6 5%7 0%左右。法国污泥处理工艺流程,中小污水处理厂和我国基本相同;中型处理厂一般是脱水后焚烧,含水率在5%;大中型处理厂则分别是:消化后,热调质(即将污泥加热到1 9 5,使胶状污泥进一步改变其性质,再泥水分离后脱水,使污泥含水率为6 0%左右)和污泥脱水后热处理,污泥含水率可达到7%。学习和参观后的印象是:法国污泥处理工艺,根据处理规模、污泥最终的使用,其设计灵活、多样化,很有现实的参考价值。”中型污水处理厂,一般日处理量在1 0万t左右,其污泥处理设备当时在我国还没有。即使是现在,虽然近几年各地区大力开展这方面研究,并进行生产性试验,与法国1 9
15、 9 0年状况相比,近似于空白。可以说在污泥三级处理方面,落后近2 0年。这正说明,我国在深度处理污泥的技术方面,有很广阔的前景,有很大的发展空间。污泥泥质 标准为今后的发展提供了基础平台,这是标准的社会发展价值。同时,随着污泥处理技术的不断发展,标准自身也会不断被修订、充实、提高。图2和图3分别是法国污水处理厂污泥焚烧后,污泥含水率5%以下的存泥渣斗和待外运的污泥泥渣。2.3 污泥泥质 标准的经济价值污泥处理的一般原则是减量化、稳定化、无害化、资源化。处理工艺流程一般是结合当地条件,经2个或2个以上的方案对比后,选择低成本的污泥处理工艺流程。方案的构思是污泥的稳定化为减量化和资源化服务,稳定
16、化和资源化为无害化服务,而无害化的污泥,作为资源,才能体现出它的经济价值,才是污泥最终处置的目标。而降低污泥处理成本首选是以减量化为中心,减量化的处理过程,主要是含水率降低的过程,在这个过程中,稳定化为减量化服务。减量化是污泥的体积随污泥含水率的降低而降低。它们之间的关系,可按下列公式求得:V2=V11 0 0-P11 0 0-P2式中:V1为初始污泥的体积;P1为初始污泥的含水率;V2为减量处理后的污泥体积;P2为减量处理后的污泥含水率。例1:设初始污泥的体积V1为1 0 0 m3,初始污泥的含水率P1分别为9 9%、9 8%、9 7%、9 6%,经用公式计算后,P2与V2的值见表1。图2存
17、泥渣斗图3待外运的污泥泥渣城镇污水处理厂污泥泥质标准及相关运营管理1 8 5市政技术第2 5卷当V1m3的污泥,含水率为9 9%,需要降到含水率9 8%、9 7%、9 6%时,V2m3的污泥分别依次为:12V1,13V1,14V1。例2:设初始污泥的体积V1为3 0 0 m3,初始污泥含水率P1为9 9%,当浓缩至含水率P2为9 7%,V2为1 0 0 m3;机械脱水至P2为8 5%,V2为2 0 m3;机械脱水至P2为8 0%,V2为1 5 m3;干燥处理达到垃圾场填埋P2为6 0%,V2为7.5 m3。再除以3,在表上便可查到:当P1为9 9%时,P2为6 0%时,V2为2.5 m3。此例
18、体现出污泥处理工艺流程中,污泥体积随含水率降低而降低。污泥泥质 标准将含水率规定为小于8 0%有两个原因:一是由表1可看出,8 0%是由大到小变化的转折点,也是由机械脱水向干燥或焚烧等工艺转变的技术参数的要求,涉及到是本厂处理还是外运集中处理方案的成本比较。如果是大厂,涉及处理规模大小(经济规模)问题;如果是小厂,污泥量少,会产生间断运营,造成设备间隔时间的浪费,使成本提高。二是污泥在含水率达到8 0%时,不易再自然渗出污水,在向外运输当中,不会产生污水遗洒。这是在一般地区污泥处理涉及的经济效益问题。北京市、上海市现在已开始大都市建设,将原有郊区都已列入城市规划中,形成大北京市、大上海市特大城
19、市概念;在南方,广州与深圳之间,由于东莞市的发展,已形成城市集群区域,这种城市化的发展,使土地资源非常稀缺。所以,无害化的污泥作为资源才是今后发展的目的。北京市酒仙桥污水处理厂在污泥机械脱水后,设计含水率为8 2%,这次如果按 污泥泥质 标准要求,其机械设备要淘汰,迫使生产厂家的产品更新换代;如果按表查,含水率由8 2%降至8 0%,其体积差乘以运行时间乘以外运费再减去符合标准的设备费与原设备费(都包含设备运行费)差,即可比较出机械脱水的成本高与低。污泥泥质 标准中的指标,实际是一个社会化的基础平台。在基础平台以下,不符合标准的产品遭淘汰;符合标准的产品将得到发展。如果按大城市化和城市集群区域
20、的发展,其污泥处理要走向干燥或焚烧的三级处理。在这方面,我国近几年刚开始研究和试生产,与法国相比,可以说是空白,今后将会有很多专业技术人员向污泥处理的设计、设备生产、设备运营这条产业链上汇集。在此产业链上游,将有咨询、投资业,在下游将有政府监管,污泥资源的商品销售渠道。当这个产业链接近完整时,就显示出该标准给社会所贡献的经济价值。3 污泥泥质 标准对运营管理的影响运营管理可以分为:污水处理厂内部对污泥处理运营的管理和政府对污水处理厂污泥处理的行政管理。即:以标准为准则,实施监督管理,协调管理。3.1污泥处理的运营管理污水处理厂(如果今后发展污泥集中处理,将是污泥处理厂)对污泥处理的运营管理,主
21、要体现在按设计要求,制定一套安全运行的操作规程。当设备出现问题,要有修复的应急处理预案,使事故损失降到最低程度。运行正常时要做好值班记录,为今后的大修提供依据,为更新改造提供设计参数的修正数据。但 污泥泥质 标准的使用,只是体现在操作规程的最后一项,对污泥泥质进行检测。通过检测,如发现指标有超标项目,要及时向上级领导反映。当污泥含水率超标,要查明情况,是设备故障,还是部件磨损需更换,这项指标直接关系到运营成本问题。当细菌类指标超标,反应在操作中出现了问题要及时查找,纠正。如果是重金属类指标超标,它不是操作出现了问题,是污水厂上游出现问题,应立即向政府主管部门报告。3.2污泥处理的行政管理行政管
22、理指政府的主管部门对污水处理厂(污泥处理厂)污泥处理的监管行为。有三种情况:第一、是污泥处理后由污水处理厂自报检测污泥的泥质数据与主管部门的监测数据一致并符合 污泥泥质 标准,属污泥处理运行正常。第二、是当双方数据不一致,并有超标项目发生时,则在双方同意基础上,由第三方检测单位检测,并以第三方检测数据为准,如有超标(不包括重金属项目),则根据当地政府管理规定或是(下转第1 9 2页)P2/%V2/m3P1=9 6%P1=9 7%P1=9 8%P1=9 9%8 52 6.72 01 3.36.78 42 51 8.81 2.56.38 32 3.51 7.61 1.85.98 22 2.21 6
23、.71 1.15.68 12 1.11 5.81 0.55.38 02 01 51 057 91 91 4.39.54.87 81 8.21 3.69.14.56 01 07.552.54 06.753.31.73 05.74.32.91.474.33.22.21.154.23.22.11.1表1 P2与V2值表注:V1=1 0 0 m3(污泥含水率很高,其比重近于1)1 8 6市政技术第2 5卷(上接第1 8 6页)特许经营权的合同规定,由政府部门对污泥处理的当事法人进行处罚和限期改正。第三、是污泥泥质的超标项目为重金属,则政府主管部门应协调其他主管部门,核查排水管网检测数据,尽快找到污染源
24、。如果是单一超标污染源,则采取环保法的管理规定;如果污染源都不超标,是重金属最后的累积超标,此时政府主管部门要向政府领导,甚至向人大提出产业结构调整或凡污染源都应建预处理设备的建议。政府的主管部门进行行政管理的依据就是 污泥泥质 标准。4结语(1)污泥泥质 标准是一个工具,对设计是选用设计参数的依据,对处理厂运营是一项经营管理的制度,对政府是对排水管网及污染源管理的要求,对社会是提高整体生活质量的基础。(2)对 污泥泥质 标准的自身管理是动态的,应随着社会的发展、国家经济实力的提高、人民对生活质量的要求,随时积累资料,定期修订。(3)文中对污泥处理的三个时代的划分,是以北京市为基础,带有局限性
25、;对污泥处理的三级划分,是个人的看法,只是想把 污泥泥质 标准的地位说清楚一点,有不妥之处,请批评指正。参考文献:1 哈尔滨建筑工程学院.排水工程(下册)M .北京:中国建筑工业出版社,1 9 8 1.2 中华人民共和国建设部.C J 3 0 2 5-9 3城市污水处理厂污水污泥排放标准 S .北京:中国建筑工业出版社,1 9 9 3.3 国家环保总局.G B1 8 9 1 8-2 0 0 2城镇污水处理厂污染物排放标准 S .北京:中国环境科学出版社,2 0 0 2.固方案作为推荐方案。5.5新浇混凝土收缩自应力对主梁应力的影响分析不同厚度的新浇混凝土整体化层产生的自应力不同,新浇混凝土收缩
26、对T梁下缘产生拉应力(表3)。随着铺装层厚度的增加,应力也会增加。在主梁正常使用阶段的应力计算过程中,应考虑由于混凝土的收缩引起的T梁底缘应力的变化。由于收缩会引起新浇混凝土整体化层较大的拉应力,因此建议:采用钢纤维混凝土,纵向分段浇筑,设置断缝。6病害处理关键东莞北大桥发生病害的主要部位是T梁之间的现浇桥面板开裂、渗水、塌陷、泛白等现象。病害发展的趋势较为迅速,且病害的类型普遍化、涉及面广,已危及结构使用的安全性。从根本上改善存在普遍病害的桥面板受力状态,提高桥面板承载能力,提高桥梁整体耐久性是该桥加固设计的目标。并且在加固过程中尽可能不改变原结构受力状态,不增加结构恒载。因此不论采用何种加
27、固方案,关键要先根除局部有病害的现浇桥面板部分,特别对于现浇桥面板开裂、渗水、塌陷、泛白严重的局部,应将桥面板凿除,重新浇筑桥面板,从而确保加固设计的安全可靠性。7结语通过对东莞北大桥病害现状的调查分析、原设计的理论分析和基于检测结果的理论分析,找到了产生病害的成因,明确了加固设计的思路和控制因素。依据加固设计思路和控制因素,对加固方案进行分析研究,选定了7 c m整体化层+4 c m沥青铺装层不增加横隔板的加固方案。鉴于温度梯度是影响桥面板内力的主要因素,加固方案加铺沥青铺装以降低温度梯度的影响是合适的。此外,该项目病害处治工程巨大,桥段长1 5 3 8 7 m,近5 0 0孔桥,工期长,影
28、响很大,应采取有效施工措施缩短工期,并采用交通导流方式疏导交通,然后将待加固的桥段进行交错式半封闭。参考文献:1 交通部公路规划设计院.J T GB 0 1-2 0 0 3公路工程技术标准 S .北京:人民交通出版社,2 0 0 4.2 交通部公路规划设计院.J T J 0 2 1-8 9公路桥涵设计通用规范 S .北京:人民交通出版社,1 9 8 9.3 交通部公路规划设计院.J T GD 6 0-2 0 0 4公路桥涵设计通用规范 S .北京:人民交通出版社,2 0 0 4.4 交通部公路规划设计院.J T J 0 2 3-8 5公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 S .北京:人民交通出版社,1 9 8 5.5 四川省建设厅.G B5 0 3 6 7-2 0 0 6混凝土结构加固技术规范 S .北京:中国建筑工业出版社,2 0 0 6.6 范立础.桥梁工程(上册)M .北京:人民交通出版社,2 0 0 1:2 2 5-2 5 9.位置7 c m8 c m1 0 c m桥面顶-6.3 7-6.1 5-5.7 0上结合面-6.4 7-6.2 7-5.8 7下结合面2.1 42.3 42.7 4梁底缘-1.0 7-1.1 3-1.3 6表3不同桥面加铺厚度混凝土收缩自应力对主梁应力的影响M P a1 9 2