城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置現(xiàn)狀淺議

雒建偉　談進(jìn)　張安東

摘 要：隨著我國社會城市化的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水的產(chǎn)生量也隨之增加，其衍生產(chǎn)物污泥也大幅增長。而污泥中的有毒有害物質(zhì)，如妥善處理不當(dāng)，易造成二次污染，同時污泥也具有較高的潛在利用價值。本文就我國城市污泥處理現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行了闡述，并分析了污泥的特性及特征，同時簡要分析了主要的污泥處理處置的主要技術(shù)及其優(yōu)缺點，為實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污泥；處理處置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.002

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進(jìn)程步伐不斷加快，公眾對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，公眾的環(huán)保意識也在不斷增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)和治理是落實“五大發(fā)展”理念的重要工作[1]。據(jù)住建部統(tǒng)計，截止至2016年9月底，我國污水處理廠的數(shù)量3976座，日處理能力達(dá)1.7億立方米，我國污水處理廠興建以及污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)大幅度增長態(tài)勢。而污泥作為污水處理的“衍生品”，隨著污水處理量的增加而急劇增加，2015年我國市政污泥產(chǎn)量達(dá)3500萬噸，至2020年，市政污泥將達(dá)到6000萬噸～9000萬噸。

“重水輕泥”是我國污水處理過程中普遍存在的現(xiàn)象，城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)雖快速發(fā)展，污泥處理處置行業(yè)卻發(fā)展緩慢，與污泥產(chǎn)量連續(xù)遞增的趨勢相背，并且污泥的有效處理處置效率較低，直接傾倒和簡單填埋的方法是目前大多數(shù)污水廠采用的方式，污泥有效處理率遠(yuǎn)低于30%，大量污泥沒有得到規(guī)范化的處理，直接造成了“二次污染”[2]。但污泥濃縮后處置后可以作為制磚和水泥的原料，經(jīng)過適當(dāng)處理后可以作為肥料，焚燒后可以當(dāng)做能源發(fā)電。污泥具有環(huán)境危害性和資源性雙重屬性。所以要利用先進(jìn)技術(shù)來處理污泥，做好污泥的資源化利用，發(fā)揮污泥的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 污泥的特性及特征

（1）有害性：我國城鎮(zhèn)污水廠的污泥有機(jī)物和重金屬含量高，有機(jī)物含量高容易滋生細(xì)菌，并且發(fā)生腐臭，污泥中含有的有機(jī)污染物不易降解、毒性殘留時間長，這些有毒有害物質(zhì)進(jìn)入水體與土壤中將造成環(huán)境污染，污泥對環(huán)境的二次污染還包括污泥鹽份的污染和氮、磷等養(yǎng)分的污染，重金屬含量高將影響污泥的土地利用。

（2）含水率：污泥的含水率從99%下降1%時，污泥體積能減少一半，污泥含水率下降至85%左右時，污泥可用泵來輸送；含水率低于80%時，污泥呈不易流動的狀態(tài)，可用污泥運(yùn)輸外運(yùn)，污泥經(jīng)濃縮后含水率達(dá)到60%左右，多為固體狀態(tài)。熱干化、焚燒或熱處理等方法可進(jìn)一步除去污泥中的水分。

（3）污泥比阻：污泥比阻是描述污泥脫水的難易程度或污泥的脫水性能。通常污泥比阻越大，越難脫水，這與污泥脫水時濾布的特性和壓榨或離心程度有關(guān)。

2 污泥處理技術(shù)概述

城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)單元工藝組合處理，達(dá)到"減量化、穩(wěn)定化、無害化"目的的全過程稱為污泥處理。

2.1 污泥厭氧消化

污泥厭氧消化是指在無氧條件下，由兼性菌和厭氧菌將污泥中可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等穩(wěn)定物質(zhì)，同時減小污泥體積，去除臭味，殺死寄生蟲卵，回收利用消化過程中產(chǎn)生的沼氣的過程[3]。是污泥減量化、穩(wěn)定化的手段之一，一般分為三個階段：水解酸化階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，產(chǎn)甲烷階段，可以使污泥中有機(jī)物濃度降低30%～50%左右。但基建費(fèi)用較高，占地較大，適用于規(guī)模大產(chǎn)生污泥量多的污水處理廠。

2.2 污泥好氧消化

污泥好氧消化的實質(zhì)是生物污泥內(nèi)微生物有機(jī)體的內(nèi)源代謝，即細(xì)胞原生質(zhì)在有氧條件下的生物氧化作用[4]。好氧消化對有機(jī)質(zhì)的降解程度高，消化時間短，不產(chǎn)生臭氣，易脫水，運(yùn)營操作管理簡單，但運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，能夠消化污泥量較少，污泥降解程度隨溫度變化較大。

2.3 污泥脫水

將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。脫水后的污泥含水率可降低到80%以下，污泥具有固體特性，成泥塊狀，便于運(yùn)輸和最終處理處置。

（1）干化法。一般包括自然干化法，熱干化法，石灰石穩(wěn)定干化法等。自然干化是依靠下滲作用和蒸發(fā)作用來降低堆放在固定場所污泥的含水量。下滲作用可將污泥含水率降低到百分之八十五左右，蒸發(fā)作用數(shù)周后，污泥含水率可降到百分之七十五左右。污泥石灰石穩(wěn)定干化技術(shù)的原理是利用石灰和水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，形成較為穩(wěn)定的氫氧化鈣，從而實現(xiàn)對污泥中的含水的化學(xué)處理，起到吸水干化的效果[5]。熱干化是指將污泥通過直接加熱的方式進(jìn)行烘干處理，這能夠?qū)崿F(xiàn)污泥含水的有效降低，通過能夠降低內(nèi)部細(xì)菌等的滋生和繁殖，實現(xiàn)對污泥氣味的改善。

（2）機(jī)械脫水法。利用離心分離、帶式壓濾、板框式壓濾、管式壓濾真空過濾、污泥增稠等機(jī)械進(jìn)行脫水的方法。投加無機(jī)鹽或高分子混凝劑是目前普遍的預(yù)處理方法是。過濾是將濕污泥用濾層經(jīng)過重力濃縮、壓榨后過濾污泥，水分（濾液）滲過濾層而回用，脫水污泥（濾餅）則被截留在濾層上，然后通過輸送機(jī)外運(yùn)。離心法是利用污泥中固、液比重不同而產(chǎn)生的不同離心力達(dá)到泥水分離的效果。

3 污泥處置技術(shù)概述

在我國，由于經(jīng)費(fèi)和技術(shù)上的原因，目前污泥尚無穩(wěn)定而合理的出路，總的狀況還是以土地填埋、農(nóng)業(yè)利用和綠化的土地利用方式為主。農(nóng)業(yè)利用占比44.83%，土地填埋占比31.03%，焚燒、綠化和與垃圾一塊填埋共占比10.35%，而未經(jīng)處理的占比達(dá)13.79%[6]。

3.1 填埋法

國內(nèi)對污泥進(jìn)行處置最常見的方法是利用城市生活衛(wèi)生垃圾廠進(jìn)行填埋。它具有投資較少、容量大、見效快的特點，但污泥中含有的有毒有害物質(zhì)會以滲濾液和臭氣的方式污染地下水和大氣[7]，造成二次污染。隨著近年來污水廠剩余污泥量的大量產(chǎn)出，可供衛(wèi)生填埋的填埋廠容積越來越有限，并且隨著土地資源緊張和高昂的污泥運(yùn)輸費(fèi)用也是制約污泥衛(wèi)生填埋的一個重要問題。因此我國采用衛(wèi)生填埋處置污泥技術(shù)的比例逐漸減少，但仍占很大一部分比例。endprint

3.2 土地利用

污泥的土地利用是污泥處理的一種有效方式。剩余污泥中含有豐富的有機(jī)物和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素和鈣、鎂、銅、鐵、鋅等微量元素，它們有改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)植物生長的作用[8]。但污泥土地利用的不足是容易產(chǎn)生惡臭等廢氣，影響周邊的環(huán)境，對附近居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生一定影響。污泥土地利用受到其泥質(zhì)特性的影響，尤其是土攘中的重金屬含量影響，在采用這一處置技術(shù)時，要做好相關(guān)的風(fēng)險防范，為了減少對土壤的二次污染，堆肥時通常加人稻草、木屑等作為調(diào)理劑和膨脹劑，不僅能增加發(fā)酵的能源物質(zhì)，也對污泥中的重金屬起稀釋作用[1]。

3.3 焚燒法

污泥焚燒是利用污泥的有機(jī)成分較高，具有一定熱值等特點來處置污泥。污泥焚燒的技術(shù)方法及工藝流程具有多種方式，從燃料方面包括單一焚燒（在焚燒爐內(nèi)單獨(dú)處置污泥）和混合焚燒（污泥或污泥衍生燃料與其他可燃物混合進(jìn)行燃燒）兩種形式。目前，污泥焚燒技術(shù)已得到了迅速發(fā)展，尤其在發(fā)達(dá)國家已成為主流污泥處置技術(shù)。在2016年以前，美國的污泥焚燒占所有污泥處置技術(shù)的比例約22%，日本約68%，歐盟國家約20%-40%，而中國的污泥焚燒比例僅為3%[9]。焚燒法可最大化的減少污泥的體積，減量率可達(dá)95%左右，并且污泥中的有機(jī)物焚燒時均被完全氧化，病原體和細(xì)菌均被完全殺死，另外污泥在焚燒時，可利用余熱發(fā)電或供熱，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。但焚燒法的投資和操作費(fèi)用較高，焚燒時產(chǎn)生的二噁英有毒氣體、飛灰、爐渣和煙氣可引起二次污染。

3.4 建材利用

污泥的資源化利用是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的最終趨勢。污泥的建材利用主要包括以下出路：污泥制瀝青；污泥制磚；污泥制陶粒；污泥制生態(tài)水泥；污泥制混凝土；污泥制吸附劑等。但從經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)品適用角度看，污泥制磚和制水泥是目前比較可行的建材利用方法[10]。2001年4月日本第一座“生態(tài)水泥廠”在千葉縣正式投產(chǎn)，以污水廠污泥、下水道淤泥和垃圾焚燒飛灰殘渣等作為原料，每年生產(chǎn)“生態(tài)水泥”的最大產(chǎn)能達(dá)11萬噸[9]。但污泥中磷含量較高會引起磚塊或水泥熔點降低，其產(chǎn)品不得用作高層建筑材料，污泥中存在重金屬有害成分，德國等國家規(guī)定，污泥制磚和制水泥的建材產(chǎn)品不得參與飲用水建設(shè)。

4 污泥處理處置技術(shù)對比研究

表1例舉了污水處理廠常用的污泥處置技術(shù)及其優(yōu)缺點，表2例舉了污泥處置技術(shù)的建設(shè)成本及其運(yùn)營成本?？梢缘贸瞿壳拔勰嘤捎谔幹觅M(fèi)用和處置技術(shù)的問題，用于垃圾填埋的污泥占很大一部分。而土地利用作為污泥處置的發(fā)展趨勢，如處置得當(dāng)，則具資源效率較高，能耗較低的優(yōu)點，有可以將污泥資源化利用發(fā)揮到最佳水平。

5 結(jié)語

污泥處理處置問題已成為社會各界高度重視的新的環(huán)境問題。不同的污泥處理處置技術(shù)都有其不同的用處，針對不同的污水處理廠，制定更加合理的污泥處理處置路線，加大新技術(shù)新設(shè)備的研發(fā)，才能使污泥處理效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張立偉.城市污水廠污泥處理/處置技術(shù)概述[J].環(huán)境與發(fā)展， 2017，29（04）：34-35.

[2]中國投資咨詢網(wǎng).“十三五”期間污泥處理市場規(guī)模分析[EB/OL]http：//www.h2o-china.com/news/245132.html，2016-08-24.

[3]王剛.國內(nèi)外污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].環(huán)境工程， 2013（s1）：530-533.

[4]高會亮.城市污水處理廠污泥處理處置方法研究[J].科技視界， 2014（05）：279-279.

[5]尹雷鳴.城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)的應(yīng)用[J].工業(yè)，2017（02）：00059.

[6]嚴(yán)迎燕.淺談我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置現(xiàn)狀[J].廣東化工，2016，43（11）：204-205.

[7]王學(xué)魁，趙斌，張愛群等.城市污水處理廠污泥處置的現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].天津科技大學(xué)學(xué)報，2015，30（04）：1-7.

[8]黃雅曦，李季，李國學(xué).污泥處理與資源化利用現(xiàn)狀分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2003，22（06）：765-768.

[9]朱南文.土地填埋、干化焚燒、資源利用--我國城鎮(zhèn)污水廠污泥處理處置技術(shù)應(yīng)用的路線思考[J].凈水技術(shù)，2016，35（05）：1-5.

[10]陳艷萍.淺析污泥處理與處置工藝技術(shù)[J].低碳世界，2017（23）.

作者簡介：雒建偉（1992-），男，河南武陟人，碩士，研究方向：水污染控制及其防治。endprint