城市污水處理廠污泥處置工藝研究與探討

陳今朝

（漯河市水務(wù)投資有限公司 河南漯河 462000）

當(dāng)前，我國(guó)城市污水處理總量不斷擴(kuò)大，污泥產(chǎn)量不斷增加，引發(fā)的環(huán)境污染、資源空置等問(wèn)題急需得到緩解和控制。新建現(xiàn)代化的污水處理廠，同時(shí)對(duì)達(dá)不到處理要求的污水處理廠升級(jí)改造，已成為我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中必不可少的組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2015年，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠總數(shù)近5000座，日處理能力累計(jì)約達(dá)2×108m3。大量污水處理廠的建成，為緩解我國(guó)的水污染危機(jī)起到了重大的作用。但同時(shí)，污水處理廠的建設(shè)投運(yùn)伴隨產(chǎn)生大量污泥，以含水率80%測(cè)算，到2020年，全國(guó)污泥產(chǎn)量將突破6000×104t。污泥問(wèn)題的日益突出，引起了各界的高度關(guān)注。

1 我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處置的現(xiàn)狀與問(wèn)題

污泥處理處置，就是通過(guò)某種自然或人工的方式，使污泥得到再利用或以不損害環(huán)境的形式重新返回自然。污泥處置的最終目的是實(shí)現(xiàn)污泥的減量、穩(wěn)定、無(wú)害，避免對(duì)環(huán)境二次污染；同時(shí)，對(duì)污泥中的有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行資源回收并合理利用。

我國(guó)的污泥處理處置行業(yè)起步較晚。受投資、技術(shù)、環(huán)境等多方面的約束，多數(shù)污水處理廠在污水污泥的凈化過(guò)程中往往“重水輕泥”[1]，在投資和建設(shè)之對(duì)污泥產(chǎn)量預(yù)見(jiàn)不足，污泥處置重視不足，污泥及污泥產(chǎn)品的最終去向認(rèn)識(shí)不足，污泥處理僅實(shí)現(xiàn)了污泥的初步減容。加之，污泥處置最終技術(shù)路線不明確，投資成本和運(yùn)行資金并不足以滿足污泥處置的要求，相關(guān)的規(guī)范要求不健全和約束性指標(biāo)考核不到位，導(dǎo)致建設(shè)和運(yùn)行單位在污泥處置方面缺少積極性，使污泥處置設(shè)施形同虛設(shè)。大量污泥的堆積，嚴(yán)重影響著城市污水處理廠的運(yùn)行和維護(hù)，造成了污水處理廠與污泥處置之間的惡性循環(huán)，甚至使部分污水處理廠面臨“停擺”的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，堆積的污泥中混雜的污水、病原體、腐殖質(zhì)等對(duì)周邊水源、生態(tài)環(huán)境又造成了巨大的隱患。

2 城市污水處理廠污泥處置工藝

2.1 焚燒

污泥焚燒就是將脫水污泥直接送入焚燒爐中焚燒。污泥中的全部有機(jī)質(zhì)、病原體、腐殖質(zhì)等經(jīng)過(guò)量空氣充分燃燒氧化，熱解并被徹底破壞。焚燒的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地面積小、處理速度快，不需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存，減容顯著，減輕了后續(xù)處置負(fù)擔(dān)，緩解了環(huán)境壓力。焚燒后的產(chǎn)品可直接或經(jīng)重金屬螯合劑處理后填埋，也可經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)合格后用作建材或鋪路等。但污泥焚燒設(shè)備投資大、處理費(fèi)用高，污泥焚燒質(zhì)量不易控制，同時(shí)污泥中的有機(jī)物燃燒易產(chǎn)生二惡英等劇毒物質(zhì)，對(duì)污泥焚燒的推廣應(yīng)用形成限制。

2.2 填埋

污泥填埋分為混合填埋和單獨(dú)填埋，目前，我國(guó)污泥填埋以混合填埋為主。污泥填埋易操作，成本低，容量大，成效顯著。經(jīng)脫水消化填埋后的污泥有機(jī)物含量減少，固化率增加，減小了對(duì)填埋體穩(wěn)定性的影響。同時(shí)，填埋將污泥與周圍環(huán)境隔絕，可以最大限度地避免因污泥堆積對(duì)公眾健康和環(huán)境安全造成的隱患，提振了公眾對(duì)環(huán)境健康的安全感[2]。

污泥混合填埋要求污泥本身的土力學(xué)性質(zhì)達(dá)標(biāo)且填埋后對(duì)環(huán)境的影響有限，但現(xiàn)階段采用普通工藝脫水率低，必須加入石灰等填充劑才能填埋，但加入填埋劑增加了填埋成本，縮短了填埋場(chǎng)的壽命。單獨(dú)污泥填埋廠投資大、占地廣、滲濾液處理困難，并可能影響地下水質(zhì)，存在著二次污染的隱患。

2.3 制肥

污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及大量微量營(yíng)養(yǎng)元素，污泥制肥就是利用污泥中的好氧微生物菌對(duì)污泥中的有機(jī)物進(jìn)行生物氧化降解并轉(zhuǎn)化為易被植物吸收的類腐殖質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污泥中有益元素的再利用，達(dá)到資源節(jié)約和環(huán)境友好，形成一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但隨著近年來(lái)人們對(duì)肥料使用的警惕性和對(duì)綠色食品的要求不斷提高，污泥制肥的使用面受到了限制，同時(shí)，出于對(duì)污泥中重金屬離子、有毒有害動(dòng)植物病菌難以去除等方面的顧慮，該處置方式的推廣受限。

2.4 干化

污泥干化技術(shù)是指利用熱能來(lái)使污泥中的水分汽化，并將產(chǎn)生的蒸汽排出。干化可以使污泥大幅度縮減體積和質(zhì)量，便于運(yùn)輸和處置。污泥經(jīng)干化進(jìn)行了巴氏消毒，基本消除了病原體，干燥污泥性狀安全衛(wèi)生。干燥后的污泥可作為肥料、土壤改良劑、燃料或建材化工原料等。但干化處理工藝技術(shù)上還有待改良，能耗高、設(shè)備復(fù)雜、成本及運(yùn)行費(fèi)用高、減量化也不徹底，而且，還要對(duì)蒸發(fā)物采取冷凝、除臭等措施，綜合成本較高。干化后的污泥或送去焚燒或用作肥料，仍然存在出路問(wèn)題，一般使用較少。

3 污泥處置中的資源整合再利用

3.1 有機(jī)復(fù)合肥

城市污泥有機(jī)質(zhì)成分含量較高，同時(shí)富含多種植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，是制造有機(jī)復(fù)合肥的理想來(lái)源[3]。工藝是將污泥經(jīng)高溫烘干，以殺滅病菌、蟲(chóng)卵及有害菌，接入有益菌培養(yǎng)，消除污泥中的臭味，保存污泥中的有機(jī)成分，添加營(yíng)養(yǎng)元素添加氮、磷、鉀等有效成分，經(jīng)造粒、低溫烘干，制成具有生物活性、全營(yíng)養(yǎng)、無(wú)公害的有機(jī)復(fù)合肥。將污泥制成有機(jī)復(fù)合肥，可使污水處理廠省去污泥填埋或焚燒的費(fèi)用，節(jié)約占地，杜絕污泥焚燒或填埋對(duì)大氣、水源造成的二次污染，提高了資源的利用率，為污水處理廠、設(shè)備生產(chǎn)廠家?guī)?lái)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，減少了環(huán)境污染和生態(tài)破壞；農(nóng)作物產(chǎn)量的增加又提升了農(nóng)民種地的積極性，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.2 沼氣

將污泥進(jìn)行厭氧消化處理，消化過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣是一種可再生的清潔能源。當(dāng)前，環(huán)境的污染已成為公眾生活中的切膚之痛。將污泥凈化產(chǎn)生的沼氣作為能源使用，不僅可以減輕大氣污染的程度，同時(shí)，也是將能源來(lái)源多元化的一種有益探索。我國(guó)目前在北京市、天津市的部分污水處理廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將沼氣用于攪拌池的攪拌和發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了熱電聯(lián)供和資源的綜合利用。同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本和運(yùn)行成本，提升了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4 污泥處置工藝中的應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 污泥處理與處置的關(guān)系

污泥處理是污泥處置的前提，污泥處置是污泥處理的后續(xù)，兩者共同完成對(duì)污泥的減量無(wú)害化處理。污泥處理的效果直接影響污泥處置的效果。

目前，我國(guó)多數(shù)污水處理廠采用濃縮脫水[4]的方式處理污泥，但往往污泥的含水率較高。高含水率不僅增加了污泥在裝卸、運(yùn)輸中的困難，同時(shí)，運(yùn)輸沿線也要忍受污泥運(yùn)輸中散發(fā)的惡臭、病菌的傳播等威脅，后續(xù)處置頗為不易。含水率高污泥不易堆肥；填埋容易損害填埋場(chǎng)的穩(wěn)定，對(duì)地下水造成二次污染；不易燃燒。

因此，為盡量避免二次污染，努力實(shí)現(xiàn)減量無(wú)害化的最終目標(biāo)，將污泥處理處置方式總結(jié)如下：

（1）污泥消化穩(wěn)定，污水處理廠避免采用好氧低負(fù)荷處理工藝。（2）污泥填埋，污水處理廠避免采用污泥產(chǎn)量較多的高負(fù)荷污水處理工藝。（3）污泥焚燒，污水處理廠避免采用低負(fù)荷和對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化后處理工藝。

4.2 污泥處置的土地利用

為充分考慮資源節(jié)約和農(nóng)用污泥的安全性，我們建議對(duì)污泥使用作如下考慮：

（1）城市污水處理廠是城市污水污泥處理和處置的直接責(zé)任人，應(yīng)要求城市污水處理廠對(duì)農(nóng)用污泥的安全性、可操作性負(fù)責(zé)，具體責(zé)任應(yīng)明確到人。農(nóng)用污泥促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，但同時(shí)事關(guān)公眾健康，筆者建議應(yīng)將污泥農(nóng)用與其他形式的污泥利用區(qū)別對(duì)待，制定不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)入門檻，不僅可以消除公眾對(duì)污泥農(nóng)用的戒心，同時(shí)，利于污泥農(nóng)用的推廣。重視污泥在林業(yè)、綠化、土壤改良等方面的積極作用。(4）加強(qiáng)對(duì)污泥使用場(chǎng)地及周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)保護(hù)，嚴(yán)防因污泥使用而形成的二次污染。

4.3 污泥處置的費(fèi)用

污泥處置設(shè)施設(shè)備昂貴，市場(chǎng)機(jī)制不成熟，門檻高，經(jīng)濟(jì)效益層面的投入產(chǎn)出比低，導(dǎo)致我國(guó)目前的污泥處理處置行業(yè)有待開(kāi)發(fā)。污泥處理處置離不開(kāi)政策上的扶持和經(jīng)濟(jì)上的投入，政策上的扶持立法必不可缺，相關(guān)部門也可出臺(tái)相關(guān)的污泥處置獎(jiǎng)罰政策。對(duì)經(jīng)濟(jì)上的投入，可在污水處理費(fèi)征收中適量加入污泥處理費(fèi)，不足部分可通過(guò)財(cái)政或向社會(huì)募捐的形式多渠道加以解決。污泥處置功在當(dāng)代、利在千秋，決不可因當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)投入就畏首畏尾，逡巡不前，一旦污水處理廠因污泥處理成本而影響到其正常運(yùn)行，不僅是更大的資金浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境的影響和破壞也更不可估量[5]。相關(guān)部門應(yīng)充分重視污泥處理的重要性，多方位、多角度，合理規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，以期緩解和治理好我國(guó)的污泥污染問(wèn)題。

5 新技術(shù)在污泥處置中的應(yīng)用

5.1 添加菌劑減量技術(shù)

為充分實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化目標(biāo)，考慮到微生物在有機(jī)質(zhì)中的降解作用，通過(guò)在污泥中添加復(fù)合菌劑，以實(shí)現(xiàn)在污泥中的微生物強(qiáng)化、促進(jìn)酶的新陳代謝分解、生物降解等作用，調(diào)節(jié)優(yōu)化微生物群落組成，實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化處理[6]。

5.2 延時(shí)曝氣減量技術(shù)

該技術(shù)通過(guò)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，通常達(dá)1～3天，將微生物的生長(zhǎng)控制在內(nèi)源代謝階段，從而實(shí)現(xiàn)污泥的減量化處理。機(jī)理是使污泥較長(zhǎng)時(shí)間處于內(nèi)源代謝階段，消耗的是微生物自身合成的細(xì)胞物質(zhì)，有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，實(shí)現(xiàn)污泥減量。

5.3 水熱干化污泥處理技術(shù)

該技術(shù)是在污泥濃縮后，通過(guò)水熱干化破碎污泥中的細(xì)胞質(zhì)，使污泥脫水的比例大大提高。同時(shí)，滅菌并分解了有機(jī)物，并可以回收生物質(zhì)能[7]，實(shí)現(xiàn)了減量、無(wú)害和資源化，同時(shí)，又大大降低了運(yùn)行成本和能耗。

6 結(jié)論及展望

我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置起步較晚，市場(chǎng)巨大，情況復(fù)雜，任務(wù)繁巨。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和公眾環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，污泥處置必將會(huì)成為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。目前我國(guó)污泥處置技術(shù)尚不成熟，吸收西方發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮科技力量，積極進(jìn)行新技術(shù)開(kāi)發(fā)和利用，顯得勢(shì)在必行；同時(shí)，積極發(fā)揮政府在資源配置中的導(dǎo)向性作用、鼓勵(lì)扶持企、事業(yè)單位和其他社會(huì)團(tuán)體將技術(shù)和資金等生產(chǎn)要素向污泥處置行業(yè)傾斜，讓全社會(huì)看到污泥處置能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，就一定能控制、緩解并最終消除我國(guó)的污泥污染。

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