城市剩余污泥處理處置技術(shù)與途徑研究

續(xù)釗

摘? ?要：隨著城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市污水處理問題面臨巨大挑戰(zhàn)，尤其是城市剩余污泥的產(chǎn)量急劇增加，如何使城市剩余污泥得到有效的處置與處理成為研究熱點(diǎn)。按照污泥處理“無(wú)害化、減量化、資源化”的原則，本文介紹了城市剩余污泥的含義與特性，以及我國(guó)城市剩余污泥處理處置技術(shù)，指出城市剩余污泥資源化利用的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：污泥處理;剩余污泥;資源化

當(dāng)前，城市發(fā)展進(jìn)程加快，新建和擴(kuò)建許多污水處理廠來(lái)滿足生活需要，隨著日益增加的污水處理量和更高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理率，污水處理的水平顯著提高?；钚晕勰喾ㄗ鳛槟壳皯?yīng)用廣泛的處理技術(shù)，同時(shí)產(chǎn)生了大量的剩余污泥，而剩余污泥的處置與處理就成為污水處理必須考慮的問題，衛(wèi)生填埋、焚燒、土地利用、好氧堆肥等污泥處理處置技術(shù)，從不同的角度對(duì)剩余污泥的處理提供了方法與途徑，同樣為污泥的資源化利用指明了方向。

1? ? 城市剩余污泥

1.1? 污泥的含義

城市剩余污泥是在污水處理過程中，采用活性污泥法產(chǎn)生的混合態(tài)廢棄物，通過曝氣池、二沉池等多次循環(huán)過程最終形成，產(chǎn)生污泥數(shù)量巨大，每年增加較快，含水率較高、有機(jī)物含量豐富，含有大量的氮磷元素等營(yíng)養(yǎng)物，并且有重金屬元素以及各種致病菌和病原微生物，時(shí)常有刺鼻惡臭氣味，化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定。

1.2? 污泥的分類

根據(jù)污泥產(chǎn)生來(lái)源可以分為3類，主要包括工業(yè)污泥、生活污泥、河道污泥。以上污泥類型都是固液混合態(tài)，主要以菌膠團(tuán)組成。當(dāng)前剩余污泥的處理主要針對(duì)生活污水處理產(chǎn)生的污泥，通過生物技術(shù)方法使難以自然沉降的物質(zhì)得到處置，同時(shí)結(jié)合微生物的代謝分解使其化學(xué)性質(zhì)逐漸趨于穩(wěn)定。

1.3? 污泥的特性

1.3.1? 含水率高，脫水性能差

剩余污泥的產(chǎn)生主要是在污水處理過程中不斷產(chǎn)生的，是一種由固體、半固體、液體等多種形態(tài)組成的混合態(tài)物質(zhì)，由于其組分的復(fù)雜性和多樣性導(dǎo)致其本身的含水率很高，各種類型的水分組成不同。通常情況是污泥中70%左右的是自由水，成游離狀態(tài)，后期可以通過濃縮脫水去除掉;剩余30%的都是胞內(nèi)水和結(jié)合水，一般物理機(jī)械的方法比如壓濾、離心等很難將其去除掉，更多的需要通過添加絮凝劑、生物分離、熱處理等方法，并且脫水效果也不太理想。

1.3.2? 顆粒細(xì)，密度小，極易腐化

生活污水經(jīng)過初篩、厭氧消化、好氧分解、再沉淀等過程最后出水，在這些污水處理過程中各種物質(zhì)不斷地被分解氧化，通過沉淀的方式形成大量的剩余污泥，這些污泥經(jīng)過一系列的反應(yīng)后普遍存在顆粒細(xì)，密度小等特征，后期處理有較多困難，同時(shí)，由于在處理過程中存在分解不徹底，反應(yīng)不充分等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生的污泥化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)會(huì)發(fā)生腐化現(xiàn)象。

1.3.3? 重金屬污染存在致病菌和病原菌，對(duì)人體健康有危害

重金屬物質(zhì)通過吸附沉淀和生物富集等途徑進(jìn)入到剩余污泥當(dāng)中，當(dāng)前在我國(guó)的剩余污泥中重金屬含量較高，主要來(lái)自于工業(yè)廢水和生活污水等方面，比如鉻、鎘、銅、鋅等元素，這些重金屬性質(zhì)穩(wěn)定，極易通過污泥累計(jì)進(jìn)入到食物鏈中，進(jìn)而對(duì)人類健康產(chǎn)生危險(xiǎn)。另一方面，污泥中還有較多的治病菌和病原微生物，具有一定的傳染性和致病性，如果處理處置不當(dāng)，同樣會(huì)引起致病菌和病原微生物大量的繁殖，產(chǎn)生和傳染疾病。

1.3.4? 有機(jī)物污染，氮磷元素含量高

剩余污泥中含有豐富的有機(jī)物，容易造成污染，還會(huì)存在有毒有害物質(zhì)，如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等，尤其是一些不易降解的物質(zhì)，對(duì)人體危害大。同時(shí)，污泥中氮磷元素含量高，可以通過一些生物處理方式將其中的氮磷元素充分利用，為固體廢棄物污染資源化利用提供了方向。

2? ? 污泥處理處置技術(shù)

污泥處理處置是污水處理過程中的重要組成部分，通過不同的處置處理方式最終實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無(wú)害化、資源化的目標(biāo)。在污泥處置處理過程中，由于受到環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、法律等多方面因素的影響，每個(gè)國(guó)家和地區(qū)都要自己的處置方式和標(biāo)準(zhǔn)，與之適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐，結(jié)合國(guó)情和實(shí)際情況等方面，目前采用較多的處置方式主要有衛(wèi)生填埋、污泥焚燒、土地利用、好氧堆肥等。

2.1? 衛(wèi)生填埋

污泥衛(wèi)生填埋技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間較早，是早期污泥處理的主要手段之一，經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，處置技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。衛(wèi)生填埋主要是通過前期的選址，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行必要的防護(hù)和封閉處理，防止污泥在填埋的過程中發(fā)生二次污染，通過堆置和填埋，使污泥天然降解穩(wěn)定的處置方法。這種方法特點(diǎn)是對(duì)場(chǎng)地要求較低、成本廉價(jià)、應(yīng)用方便、整個(gè)流程和操作簡(jiǎn)單，同樣也存在一些問題，污泥中的病原微生物和致病菌以及重金屬元素很容易通過滲透污染土壤和地下水，進(jìn)而對(duì)人體健康造成危害，而且未經(jīng)處理的污泥沒有經(jīng)過穩(wěn)定化和無(wú)害化處理，易腐化發(fā)臭，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成更大危害。

2.2? 污泥焚燒

污泥焚燒是目前污泥處置處理中最徹底的方法，通過高溫燃燒直接使污泥中的有機(jī)物全部碳化，并殺死其中的病原微生物和致病菌，可達(dá)到污泥減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化的目標(biāo)。目前污泥焚燒主要有直接焚燒和干化焚燒兩種方式。

污泥的直接焚燒就是直接將含水率很高的濕物料再添加一些助燃劑直接進(jìn)行焚燒的過程。由于污泥含水率高，在焚燒過程中會(huì)消耗大量的熱能，后續(xù)排放的尾氣處理面臨較多問題，操作復(fù)雜;干化焚燒是現(xiàn)將污泥干化后再進(jìn)行焚燒的，建設(shè)投資和運(yùn)行資本都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直接焚燒。目前，我國(guó)污泥處理中直接焚燒的應(yīng)用要多于干化焚燒，尤其是在一些電廠分布較多的地區(qū)。

污泥焚燒過程中由于存在一定比例的有機(jī)物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生如二噁英、二氧化硫等有毒氣體，對(duì)當(dāng)?shù)刂苓吘用窈痛髿猸h(huán)境造成污染，需要增加有毒氣體處理的流程和工藝來(lái)優(yōu)化污泥焚燒這種處置處理方式?，F(xiàn)階段我國(guó)污泥處理的能力有限，污泥的增加量較快，直接焚燒的方式是最徹底、經(jīng)濟(jì)便捷的方法。

2.3? 土地利用

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中，如何實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化利用已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。剩余污泥里面含有豐富的有機(jī)物和大量的氮磷元素，以及植物生長(zhǎng)所必須的一些微量元素，對(duì)于改良土壤，提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)都有非常重要的意義，可以作為緩效肥料來(lái)使用，效果非常理想。剩余污泥的土地利用已經(jīng)在農(nóng)田、林地、園林綠化等方面進(jìn)行應(yīng)用和推廣，已基本實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化利用的目標(biāo)。

在農(nóng)田利用方面，剩余污泥對(duì)農(nóng)田的理化性狀有改良作用，通過微生物的新陳代謝可以使農(nóng)田的空隙增多，增加通氣性和含水率，生物間的物理化學(xué)反應(yīng)對(duì)農(nóng)田的酸堿性有緩沖作用，另外，對(duì)于豐富土壤的微生物數(shù)量和類型有重要作用，大大提高了細(xì)菌和放線菌的數(shù)量和比例，土壤代謝強(qiáng)度提高;在林地利用方面，由于遠(yuǎn)離城市和人口聚集區(qū)，不會(huì)對(duì)食物鏈造成影響，可以將剩余污泥用于造林和成林施肥，森林環(huán)境中由于林地荒山缺乏養(yǎng)料，從而可以使剩余污泥的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素得到充分釋放和利用;在園林綠化和花卉種植方面，剩余污泥同樣可以作為生物肥料來(lái)使用，既遠(yuǎn)離人類生物鏈，也可以消化部分剩余污泥，減少化學(xué)肥料的使用。

2.4? 好氧堆肥

污泥好氧堆肥是目前資源化處理有機(jī)固體廢棄物最有效的途徑之一。剩余污泥與木屑、秸稈等物質(zhì)混合攪拌，在堆肥車間進(jìn)行堆置，保持好溫度、濕度，通過鼓風(fēng)設(shè)備不斷向堆肥內(nèi)沖入氧氣，保證微生物的新陳代謝能夠保持較高的活性，使其有機(jī)物能夠得到充分分解和反應(yīng)，經(jīng)過一段時(shí)間后形成性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)農(nóng)作物無(wú)毒害的堆肥產(chǎn)品。而且被堆肥處理后的污泥通過高溫發(fā)酵可以殺死病原菌和致病菌，達(dá)到無(wú)害化和穩(wěn)定化的目的。

好氧堆肥過程中要充分把握好通風(fēng)量、C/N等因素，通過控制通風(fēng)量和調(diào)節(jié)C/N使整個(gè)發(fā)酵過程能夠得到充分反應(yīng)，后期堆肥產(chǎn)品的腐熟度就比較高，性質(zhì)穩(wěn)定。同時(shí)要優(yōu)化工藝，在預(yù)處理階段和設(shè)備方面下功夫，控制好運(yùn)行成本和環(huán)境污染因素，多方面來(lái)提高好氧堆肥的過程，保證堆置效果。由于污泥發(fā)酵工藝占地面積大，存在重金屬污染等因素，好氧堆肥的一些問題還需要不斷研究，處置處理方式要不斷完善和改進(jìn)。

高溫好氧堆肥所產(chǎn)生的堆肥產(chǎn)品通過檢測(cè)穩(wěn)定度和腐熟度等指標(biāo)和簡(jiǎn)單處理可以作為生物肥料來(lái)使用，在農(nóng)田利用方面有較好的推廣和示范作用，建立和完善產(chǎn)業(yè)的指標(biāo)體系，進(jìn)行合理有效的評(píng)價(jià)，保證其堆肥產(chǎn)品安全施用，可以更好地將污泥資源化利用的途徑拓展好。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

城市剩余污泥的處理一直以來(lái)都是城市污水處理的重要組成，從目前來(lái)看城市剩余污泥產(chǎn)量巨大，增長(zhǎng)速度極快，如何實(shí)現(xiàn)剩余污泥的無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化已經(jīng)成為亟需解決的問題。衛(wèi)生填埋技術(shù)應(yīng)用最早，深度脫水后操作方便易處理，同樣會(huì)產(chǎn)生重金屬污染和致病菌微生物傳染;污泥焚燒可以使剩余污泥分解最徹底，效率較高，可能會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，造成二次污染;土地利用可以使污泥作為生物肥料，充分利用有機(jī)物和氮磷營(yíng)養(yǎng)元素，就近消化污泥;高溫好氧堆肥可以產(chǎn)生堆肥產(chǎn)品，通過建立標(biāo)準(zhǔn)體系和處理實(shí)現(xiàn)污泥的有效利用，一些關(guān)鍵技術(shù)仍需要不斷完善。

城市剩余污泥的處理處置已成為環(huán)境綜合治理工作中的新難點(diǎn)、新挑戰(zhàn)。污泥產(chǎn)量在未來(lái)的幾年中還將有大量增長(zhǎng)，但是，國(guó)內(nèi)污泥處置水平很低，各地區(qū)要結(jié)合自身的實(shí)際情況盡快找到符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的處理處置方式，充分發(fā)揮各種處置方式的優(yōu)點(diǎn)，不斷突破新難點(diǎn)，解決新問題，真正按照污泥的減量化、無(wú)害化、資源化利用的原則將可持續(xù)發(fā)展的觀念落實(shí)好，解決好。

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