市政污泥處理現(xiàn)狀及新工藝研究進展

何慶坤 李同華 郉士波

摘 要：隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進，污泥處理這一難題越來越顯著。概述了當(dāng)前國內(nèi)污泥處理的現(xiàn)狀及國家相關(guān)政策，介紹了當(dāng)前污泥處理方法，以及目前國內(nèi)外對于污泥處理工藝的最新研究，并根據(jù)污泥處理方式原理的分析，簡述了各種處理工藝的優(yōu)缺點。最后根據(jù)“減量化、無害化、穩(wěn)定化、資源化”污泥處理的這一原則展望了污泥處理及工藝研究的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：污泥處理；填埋；焚燒；射流干化

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2015）25-0287-02

城市污泥是指城市污水處理廠在污水處理過程中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)廢棄物（城市污泥處理研究）是一種成分復(fù)雜的混合物。隨著城市的急劇擴張以及對環(huán)保的日益重視，城市污水處理問題愈來愈嚴峻，為解決以上問題，國家提出了一系列政策及大量的資金投入，根據(jù)《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，到2015年年底，省會直轄市的污泥處理率要求達到80%，其它城市需要達到70%，縣城、城鎮(zhèn)要求達到30%以上。新出的“水十條”更是要求在2020年前城市的污泥處理率達到90%。新的環(huán)保政策要求污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥應(yīng)進行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置。

污泥作為污水處理的副產(chǎn)物，其需處理量隨著城市污水處理廠的建設(shè)而急劇增加。根據(jù)中國環(huán)境報報道：截止到2014年，我國共建成3717座污水處理廠，日處理1.57億立方米污水，伴隨著污水的處理，有大量的污泥需要進行處理。未來，我國城市污水處理規(guī)模還將持續(xù)擴大，污泥產(chǎn)量將大幅增長，預(yù)計到“十二五”末，中國城市每年污泥產(chǎn)生量將達到3300萬噸以上。城市污水處理的副產(chǎn)物污泥，因其具有數(shù)量多，成分復(fù)雜，黏稠度高、含有重金屬物質(zhì)及多種微生物等特質(zhì)。因此如何安全有效、低耗的完成污泥的處理，避免對環(huán)境造成二次污染，成為一項重要的研究課題。

污泥處理的關(guān)鍵是減量化、無害化、穩(wěn)定化?，F(xiàn)階段我國的污泥處理正處于起步階段，如何經(jīng)濟有效同時兼顧環(huán)境保護的條件下，做好污泥處理工作是非常重要的。

1 傳統(tǒng)處理方式

1.1 衛(wèi)生填埋

污泥的填滿方式是最早的現(xiàn)代化污泥處理方式之一、最早出現(xiàn)于上世紀60年代，衛(wèi)生填埋是原始的埋方式的改進，目前該填埋方式比較成熟，該工藝具有無需深度脫水、投資少、見效快、容量大的優(yōu)點。同時，由于工藝措施簡單，具有占用土地多，安全隱患大，存在較大的環(huán)境二次污染風(fēng)險。因此，該種處理方式適合于少量的污泥處理。

1.2 堆肥

污泥中含有大量的養(yǎng)分，包括生物生長所需的氮、磷、硫、鉀等多種營養(yǎng)元素，具有很高的利用價值；同時，污泥中含有重金屬物質(zhì)及有害化學(xué)物質(zhì)。因此，污泥的堆肥處理一直被科研工作者廣泛關(guān)注、研究，又飽含爭議。堆肥處理是將有機質(zhì)含量較高、重金屬含量較少的污泥連同稻草、木屑等物質(zhì)共同利用微生物進行發(fā)酵，發(fā)酵過程需要一定的升溫階段，而污泥中大量的水分影響了升溫的進行，限制了污泥發(fā)酵的進行。降低含水率的方式有污泥干化和添加稻草、木屑等物質(zhì)的含量，這些措施降低污泥處理效率，提高了污泥處理成本。重金屬及含水率高是制約此種方式推廣的兩個主要原因。

1.3 焚燒

污泥的焚燒處理方式是一種很好的完成減量化、穩(wěn)定化的處理方式。污泥的焚燒是將脫水污泥或者脫水、干化的污泥于污泥焚燒爐中，控制給予充足的空氣及一定的溫度范圍內(nèi)進行焚燒，該方式可以充分燃燒污泥中有機物、殺死污泥中的微生物、蟲卵、病毒，同時焚燒會致使部分重金屬物質(zhì)固結(jié)，形成穩(wěn)定物質(zhì)。由于污泥中成分非常復(fù)雜，燃燒過程中的會產(chǎn)生的粉塵、有毒物質(zhì)（如二噁英），投資強度大、技術(shù)要求高限制了此種方式的應(yīng)用。

2 污泥處理的新技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和環(huán)保要求的不斷提高，世界各國的科研人員爭取找到更經(jīng)濟、更合理的處理方案。

2.1 堿性穩(wěn)定化處理污泥

堿性穩(wěn)定化常用方式是將石灰和水泥窯灰通過攪拌的方式與污泥進行混合，堿性穩(wěn)定化的過程中，石灰等堿性物質(zhì)污泥中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，促使大部分臭味氣體和重金屬離子反應(yīng)，生成活躍度低的物質(zhì)。同時該過程中pH值大于12，反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，殺死蟲卵、細菌、病原體。該種方式操作簡單，自動化程度高。

2.2 污泥的炭化處理

所謂污泥碳化就是通過在一定的溫度、壓力下，破壞污泥中的細胞壁，使其中的水分分離出來，最大限度的保留污泥的燃燒值。

上世紀90十年代，日本三菱、ORGANO公司，美國Thermo Energy公司開始了小規(guī)模的試生產(chǎn)階段、揭開了污泥碳化處理的序幕，污泥碳化的大規(guī)模應(yīng)用是在2000年以后，主要的運行公司有日本的荏原公司、三菱公司等；美國的Enertech Environmental Co.；澳大利亞的ESI公司。

污泥碳化根據(jù)碳化的溫度劃分為三類：

2.2.1 高溫碳化

碳化溫度為649-982℃，碳化過程中無需加壓，在碳化前需將污泥干化至含水率30%，然后在炭化爐中進行炭化處理，因其熱值含量較低，目前并未大規(guī)模應(yīng)用。

2.2.2 中溫碳化

溫度范圍為426-537℃，不需要外加壓力，干燥前需要先將污泥干化至含水率90%，在炭化爐中分解形成水、油、碳化物、氣體等多種物質(zhì)。因經(jīng)濟效益不明顯，目前只有澳大利亞有一座日處理100噸的處理廠。

2.2.3 低溫碳化

低溫碳化的溫度為315℃，碳化前無需干化處理，碳化時壓力范圍為6-8MPa左右，碳化后的產(chǎn)物為液態(tài)形式，經(jīng)過干化后含水量可降至50%，僅通過機械法即可脫除污泥中75%的水分，碳化過程中保留了大部分污泥中熱值，可用作低級燃料。

2.3 射流干化技術(shù)

該技術(shù)類同與污泥的碳化，是利用“激波”原理在常溫下完成污泥“細胞壁”的破壞，無需加熱的狀態(tài)下實現(xiàn)污泥含水率從90%降至30%以下，最大限度的保留了有機質(zhì)的含量，目前已在山東進行此種干化技術(shù)的試生產(chǎn)。

3 污泥的處理的發(fā)展趨勢

我國人口眾多，城市化發(fā)展速度快，每年需要處理的污泥量急劇增加，污泥的合理處置是我國發(fā)展中急需解決的一項難題。污泥處理的“減量化、穩(wěn)定化、無害化及資源化”是當(dāng)前及以后污泥處理處置工藝要遵循的主要原則，這一原則也是污泥處理以后的發(fā)展方向。污泥成分復(fù)雜，含水率高，處理成本及產(chǎn)物價值不成正比，易造成二次污染，是目前污泥處理存在的主要幾個難點。

污泥的合理處理，不僅需要進行新的工藝研究，降低污泥的處理成本及處理效率，而且需要加強不斷開發(fā)污泥處理副產(chǎn)物的利用價值，不斷提高無你的資源化利用程度，總之，污泥的處理不能僅局限于污泥或者污水的處理，要從大局觀出發(fā)，從環(huán)境的二次污染、人們的衛(wèi)生安全、社會的長期效益等多方面進行綜合考慮，不斷的開發(fā)污泥的處理處置工藝，降低污泥處理成本，開發(fā)污泥的可利用價值。

參考文獻

[1]王雅婷.城市污水廠污泥的處理與綜合利用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36（1）：90-94.

[2]甄光印，趙由才，宋玉等.污泥處理處置[J].技術(shù)研究，2010，31（5）：41-45.

[3]王嵐.我國污泥處理處置概述[J].特別策劃，2010，（8）：11-12.

[4]彭琦，孫志堅.國內(nèi)污泥處理與綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].能源與環(huán)境，2008，（8）：47-50.

[5]戴小虎.國內(nèi)外污泥處理處置技術(shù)比較[J].水工業(yè)市場，2012，（4）：11-17.