污水處理廠污泥處理資源化利用技術(shù)探究

文_徐正巧 南京江寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)總公司

1 污泥處置的應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

城市污水處理廠的污泥處置工作目標(biāo)為“三化”，即減量化、無(wú)害化、資源化。通過(guò)減量化、無(wú)害化處理將污泥中的有毒有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響作用降到最低，減少其進(jìn)一步的擴(kuò)散。污泥的資源化則是在對(duì)污泥中物質(zhì)進(jìn)行有效分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇性的開(kāi)發(fā)與利用，實(shí)際的工作過(guò)程中需要結(jié)合污泥的性質(zhì)特征，對(duì)技術(shù)、成本、環(huán)境影響等方面進(jìn)行綜合性的分析。在目前的污泥處置工作中，發(fā)達(dá)地區(qū)的資源化處理工作比較多，而不發(fā)達(dá)地區(qū)以無(wú)害化、減量化為當(dāng)下的主要工作目標(biāo)。當(dāng)下的發(fā)展過(guò)程中不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平、發(fā)展程度不同，因此，因地制宜、因時(shí)制宜的污泥處理和資源化的工作是十分重要的。污泥可以在土地肥料、建材等方面得到綜合化的應(yīng)用，如果不具備資源化的處理?xiàng)l件則可以實(shí)行有效的固化、填埋。在污泥土地利用的過(guò)程中，要對(duì)經(jīng)過(guò)處理的污泥進(jìn)行全面的檢測(cè)和分析，保證其符合土地利用標(biāo)準(zhǔn)之后再進(jìn)行厭氧處理和好氧發(fā)酵，對(duì)于污泥中的氮磷鉀物質(zhì)進(jìn)行利用。在污泥填埋處置的過(guò)程中，則采用以石灰為基礎(chǔ)的穩(wěn)定手段進(jìn)行處理，還可以選擇加入粉煤灰改良污泥性質(zhì)。污泥如果符合建筑材料再利用的標(biāo)準(zhǔn)，則可進(jìn)行焚燒、干化等一系列處理，將污泥的性質(zhì)改良后加工再利用。在現(xiàn)階段的處理過(guò)程中，大型、中型的污水處理廠都對(duì)污泥實(shí)施以焚燒或再利用為主的資源化處置；規(guī)模小一點(diǎn)的中型污水處理廠采取厭氧發(fā)酵實(shí)現(xiàn)堆肥資源化；小型的污水處理廠則選擇技術(shù)要求不高的好氧發(fā)酵進(jìn)行污泥處理和減量化。

2 傳統(tǒng)污泥處理方式及存在問(wèn)題

2.1 污泥填埋

污泥填埋處理是一種目前較為成熟的處理技術(shù)，分為單獨(dú)填埋和混合填埋兩種方式。混合填埋應(yīng)用比較廣泛，可應(yīng)用性較高，常用于工業(yè)垃圾、生活垃圾、建筑垃圾處理，具有投資小、容量大的特征。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也存在著一些問(wèn)題。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的逐步深入，污泥的處理總量在不斷加大，這種污泥處理方式的不足逐漸體現(xiàn)出來(lái)。第一，污泥填埋的工作需要利用大量的土地，而土地資源也是一種十分寶貴的資源。第二，污泥填埋的技術(shù)要求較高，不僅需要進(jìn)行嚴(yán)格的前期預(yù)處理，還需要對(duì)填埋土壤進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)方面的分析。第三，單純的填埋僅是控制污泥中的污染物質(zhì)擴(kuò)散，延緩污染物質(zhì)影響時(shí)間，并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行妥善的處理，這并不是長(zhǎng)期的處理手段，還需要改進(jìn)。

2.2 污泥焚燒處理技術(shù)

污泥焚燒處理技術(shù)是一種優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)并存的技術(shù)。污泥焚燒可以有效地清除污泥中有機(jī)物和有毒病菌，將污泥的污染性能降到最低，從而保證對(duì)污染源的控制。但是焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳等有毒有害的物質(zhì)，這些污染物質(zhì)進(jìn)入到大氣中，對(duì)空氣造成污染，嚴(yán)重影響整體環(huán)境質(zhì)量。由于空氣的流動(dòng)性比較大，許多有害氣體延伸到更遠(yuǎn)處，造成更嚴(yán)重的空氣污染，影響人們的正常生活。

2.3 土地利用

污泥作為肥料在土地中進(jìn)行利用是一種十分常見(jiàn)的處理方式，是十分有利的污泥處理方法。污泥中含有大量的有機(jī)物質(zhì)和氮磷鉀等植物所必須的生長(zhǎng)元素，可以使土壤中的微量元素和土壤的組成發(fā)生變化，增加土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)建設(shè)。但是傳統(tǒng)的土地利用的過(guò)程中通常直接攤鋪污泥，對(duì)污泥中有利物質(zhì)的利用率低，還使許多難降解的有毒有害物質(zhì)滲入地下，對(duì)土壤和地下水資源產(chǎn)生較大的危害。因此，現(xiàn)有土地利用方式需要升級(jí)，增加科學(xué)化、合理化的污泥預(yù)處理環(huán)節(jié)。

3 污水處理廠的污泥資源化利用途徑

3.1 污泥堆肥

污泥堆肥是當(dāng)前的污水處理廠污泥資源化利用的重要方式，在傳統(tǒng)的污泥利用方法中缺乏對(duì)于污泥的預(yù)處理工作，導(dǎo)致許多重金屬、病菌、有毒有害物質(zhì)在利用的過(guò)程擴(kuò)散，加重污染。在當(dāng)下的農(nóng)業(yè)利用和堆肥化的過(guò)程中首先需要分析污泥成分（表1），然后除去重金屬物質(zhì)，將污泥中的有機(jī)物、生活垃圾等進(jìn)行堆肥，減少污染物質(zhì)的擴(kuò)散，也減少了在污泥利用過(guò)程中的惡臭氣體散發(fā)。

表1 污水處理廠污泥有效成分部分指標(biāo)

3.2 城市污水污泥在農(nóng)業(yè)方面的資源化利用

經(jīng)過(guò)對(duì)污泥的元素分析可知，城市污泥中的氮磷鉀元素含量十分豐富，具有農(nóng)業(yè)資源化利用前景。通過(guò)對(duì)污泥元素成分進(jìn)行分析，保留對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有益的物質(zhì)，清除有毒有害的物質(zhì)，然后進(jìn)行污泥耗氧、厭氧處理等一系列的操作，可以使污泥變成營(yíng)養(yǎng)肥料進(jìn)行利用。

具體流程為：第一步，進(jìn)行污泥的脫水干化的工作，讓原本在污泥中依附的病原體失去生存的空間，將有機(jī)物質(zhì)進(jìn)一步熟化和分解。第二步，根據(jù)污泥成分的不同摻和一定比例的粉煤灰等物質(zhì)，提升有機(jī)肥的活性質(zhì)量。經(jīng)過(guò)以上步驟處理的產(chǎn)物已經(jīng)具備了良好的殺菌、殺蟲(chóng)的效果，與土壤改良劑等配合進(jìn)行使用，可以切實(shí)改善土壤肥力。污泥混合肥在綠化和林區(qū)使用時(shí)，可以幫助植物實(shí)現(xiàn)吸熱和保水，保障植物的生命力，提升其存活率。

3.3 熱解制油

污泥低溫?zé)峤馐且环N制造污泥衍生燃料的生產(chǎn)技術(shù)，可以產(chǎn)生油、木炭、可燃性的氣體，在高溫條件下通過(guò)熱裂解實(shí)現(xiàn)了污泥中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。通過(guò)雙流化床中的污泥熱解提油-半焦燃燒工藝，實(shí)現(xiàn)金屬?gòu)难趸瘧B(tài)到氯化態(tài)的轉(zhuǎn)變，使得污泥中的殘?jiān)靡匀コ?。目前，在投加氯化劑?shí)現(xiàn)重金屬的轉(zhuǎn)化方面研究已經(jīng)非常深入，是一種比較成熟的技術(shù)手段。

3.4 脫水干化處置技術(shù)

污泥處理的干化技術(shù)在處理過(guò)程中先對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，目的是在于降低污泥中的含水率，減少其體積，便于進(jìn)行后期的運(yùn)輸和處理。干化處理的工作手段包括了以太陽(yáng)能、生物質(zhì)能為核心的新能源技術(shù)，也包括水熱、真空脫水、超聲波等處理技術(shù)。以水化熱干化技術(shù)為例，將污泥在密閉容器中進(jìn)行放置和加熱，使得溫度和壓力都達(dá)到預(yù)定的工作狀態(tài)，此時(shí)污泥內(nèi)部的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了明顯的變化，污泥中的間隙水、毛細(xì)水都可以得到明顯的去除。在壓濾機(jī)的作用之下可以得到含水率較低的泥餅，從而保證后續(xù)利用工作的穩(wěn)定性。

3.5 制作化工原料

對(duì)于污泥中的成分進(jìn)行研究和分析之后，可以人工提取其中的有用物質(zhì)并將其投入到化工生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行再利用。利用污泥制作的化工原料可在以下幾個(gè)方面得到利用：一是通過(guò)氣體活化處理技術(shù)和藥物活化處理技術(shù)，將污泥進(jìn)行熱化處理，將其中的有機(jī)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，利用污泥本身多孔的特點(diǎn)作為活性炭制作的原料，有效地解決活性炭造價(jià)高的問(wèn)題；二是借助污泥碳化處理技術(shù)和水蒸氣物理活化技術(shù)，將污泥轉(zhuǎn)化為絮凝劑進(jìn)行使用，從而將活性污泥轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)進(jìn)行資源化利用；三是作為粘合劑和生物降解塑料使用，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中大大提升生產(chǎn)的效率，保證工作的有效性。

3.6 城市污水處理中污泥在建材領(lǐng)域的資源化利用

城市污水的污泥中許多物質(zhì)與建筑領(lǐng)域的水泥材料相同，在進(jìn)行污泥的資源化利用的過(guò)程中可以利用以上特點(diǎn)，將其應(yīng)用到建筑水泥的制作過(guò)程中。利用廢棄物進(jìn)行建筑材料的制作工作已經(jīng)成為了一種常見(jiàn)的技術(shù)，而利用綠色環(huán)保技術(shù)和污泥資源制作的水泥被稱(chēng)為生態(tài)水泥。此項(xiàng)應(yīng)用可促進(jìn)建筑纖維板等其他建材的使用，降低木材的消耗，為整個(gè)建筑行業(yè)的綠色發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前制作技術(shù)方面依然存在著一些問(wèn)題，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

3.7 原位減量處置技術(shù)

原位減量技術(shù)的原理是利用微生物的呼吸、代謝降解污泥中的物質(zhì)，提升污泥處理的整體效率，可在污水處理廠的二沉池內(nèi)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的減容減量技術(shù)僅僅通過(guò)降低水分子的含量來(lái)降低污泥的數(shù)量，需要長(zhǎng)時(shí)間的曝氣和大量的處理時(shí)間，不能完全滿足當(dāng)下對(duì)處理速度和質(zhì)量的要求。近年來(lái)在微生物內(nèi)源代謝、生物捕食等理論研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)行污泥原位減量技術(shù)在好氧、沉淀、厭氧三個(gè)階段中對(duì)污泥中微生物代謝和分解過(guò)程進(jìn)行控制，使污泥的產(chǎn)量大大降低。

4 結(jié)語(yǔ)

城市污水的污泥資源化利用是當(dāng)下發(fā)展過(guò)程中的必然工作需求，可以將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建筑、能源等行業(yè)中，成為可持續(xù)發(fā)展的重要力量。污泥的資源化利用之后可以使得原本具有污染性和有毒有害的物質(zhì)得到相應(yīng)的處理，減少污染物的擴(kuò)散和進(jìn)一步的影響，促進(jìn)整體行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。