城鎮(zhèn)污水污泥的處理處置現(xiàn)狀分析

賈新寧

截至2011年3月底，我國(guó)累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠2 996個(gè)，日處理能力達(dá)1.33億m3，在建城鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目約1 500個(gè)，日處理能力約3 600萬(wàn)m3。隨著污水排放量快速增長(zhǎng)，污水污泥的有效處理處置問題突顯出來，成為難以解決的難題。按目前的污水處理能力計(jì)算，2010年年底我國(guó)每天產(chǎn)生濕污泥達(dá)到17.5萬(wàn)t，全年濕污泥產(chǎn)生量約為6 387.5萬(wàn)t[1］，如果對(duì)污泥進(jìn)行深度處理，污泥產(chǎn)生量還會(huì)增加0.5倍～1.0倍。污泥處理處置的成本通常占污水處理廠總運(yùn)行成本的20%～50%，甚至可以高達(dá)70%[2］。由于環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，隨著污水處理率的增加，污泥產(chǎn)生量也將不斷增加，污水處理廠的污泥的處理處置問題日趨嚴(yán)峻，因此，研究污水污泥的處理處置對(duì)策迫在眉睫。

1 污水污泥的組成及特性

污水處理過程中，污水中大部分的污染物轉(zhuǎn)化為可沉降物質(zhì)，這些沉降物質(zhì)就是以固液混合為特征的城鎮(zhèn)污水污泥。污泥含有多種有毒有害物質(zhì)，顆粒較細(xì)，容易腐化發(fā)臭，而且相對(duì)密度較小(約1.01 g/cm3～1.02 g/cm3)，含水率極高不易脫水，屬于膠體狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)[3］。一般來說，城鎮(zhèn)污水污泥由固相和流動(dòng)相組成。在選擇污泥處置方式時(shí)，污泥特性是污泥利用、處置的重要依據(jù)。污水污泥的特性主要有:污泥中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高;污泥中重金屬離子含量高;污泥中有毒有機(jī)物與微生物含量高;污泥的C/N比與pH值和堿度高;污泥具有可燃性和較高的熱值[4］。

2 污水污泥的處理現(xiàn)狀

污水污泥中含有大量有毒有害物質(zhì)，必須及時(shí)的處理處置。污水污泥處理處置的目的和原則是:穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化和資源化。穩(wěn)定化是指通過穩(wěn)定化處理消除污泥惡臭;無(wú)害化是指殺滅生物固體和污泥中的蟲卵及致病微生物;減量化是指通過處理使污泥易于輸送儲(chǔ)存;而資源化是指促進(jìn)污泥的有效利用，使之成為二次資源。根據(jù)污泥性質(zhì)、類型以及污水處理廠處理能力的不同，可選擇不同的污泥處理工藝流程，污泥處理流程主要包括污泥濃縮、污泥穩(wěn)定化、調(diào)理和污泥脫水等工藝流程。

污水污泥含水率可以高達(dá)99%，從而對(duì)污泥的處理利用及輸送造成巨大的困難，因此首先必須降低污泥含水率，其目的主要在于顯著降低污泥容量。污泥經(jīng)過濃縮脫水，質(zhì)量含水率從99%降低到96%，體積縮小到處理前的1/4，但仍具有極好的流動(dòng)性，便于輸送。因此，濃縮是減小污泥體積最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，可減輕污泥后續(xù)處理工藝的壓力，顯著降低污泥的運(yùn)輸及處理成本。污泥濃縮工藝是污泥處理的重要環(huán)節(jié)之一，我國(guó)70%以上的污水處理廠采用重力濃縮方式濃縮污泥。

污泥穩(wěn)定化的目的主要是將污泥的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的最終產(chǎn)物。污泥穩(wěn)定化工藝主要采用厭氧消化和好氧消化工藝，應(yīng)用最廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝是厭氧消化工藝。

調(diào)理是指破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，減少污泥和水的親和力，使污泥易于脫水。污泥調(diào)理的工藝最主要的是化學(xué)調(diào)理和物理調(diào)理，其中化學(xué)調(diào)理是應(yīng)用最廣泛的污泥調(diào)理方法。

污泥脫水是污泥處理工藝的重要步驟，目的是為了使固體顆粒富集，從而顯著減少污泥的體積，為污泥的最終處置和利用創(chuàng)造有利條件。一般污水污泥濃縮后的含水率仍然高達(dá)95%～97%，體積仍然很大，為了促進(jìn)污泥的資源化利用，還需要進(jìn)一步采取脫水和減量化措施。污泥脫水可采取機(jī)械脫水、自然干化與熱處理等方式將污泥的含水率控制到60%～80%[5］。

3 污水污泥的處置利用現(xiàn)狀

經(jīng)過脫水減容、穩(wěn)定化、無(wú)害化處理后，根據(jù)污泥的性質(zhì)成分可以選擇焚燒、堆肥、填海、填地或建材資源化等方式作為最終的處置途徑。

3.1 污泥填埋

污泥的填埋始于20世紀(jì)60年代，目前已發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的污泥處置技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是投資相對(duì)較少，污泥處理容量大而且見效快。然而，污泥填埋也存在許多難以解決的問題。污泥含有多種有毒有害物質(zhì)，而且這些有毒有害物質(zhì)大多易溶于水，會(huì)隨著雨水的侵蝕和滲流污染地下水，此外這些有毒有害物質(zhì)在堆放過程中將逐漸釋放從而污染環(huán)境。同時(shí)，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)帶來的對(duì)土地的大量需求和污泥產(chǎn)生量的劇增，造成目前在很多城市已經(jīng)難以尋找到適宜污泥填埋的大面積田地。此外，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本越來越高也是制約污泥填埋的重要因素。隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高和城市的快速發(fā)展以及農(nóng)田保護(hù)等因素，選擇合適的填埋場(chǎng)所也變得愈加困難。種種不利因素都限制了污泥填埋，因此，污泥填埋不會(huì)成為污泥最終處置的發(fā)展方向[6］。

3.2 污泥焚燒

污泥焚燒是將經(jīng)過脫水處理的污泥放置到焚燒爐內(nèi)，在加入過量空氣的情況下使污泥充分焚燒，使有機(jī)物全部碳化，極大地減小了污泥體積，有利于污泥的最終處置。污泥焚燒的對(duì)象主要是脫水泥餅，脫水泥餅含水率仍然較高，通常為45%～86%，在焚燒前還需要對(duì)污泥進(jìn)行干燥處理或焚燒。干燥處理后，污泥含水率可以降低至20%～40%。最后經(jīng)過焚燒處置，污泥變成污泥焚燒灰，含水率為0，污泥的體積也顯著減小，通常1 t污泥經(jīng)過焚燒后僅產(chǎn)生0.36 t灰渣，便于污泥焚燒灰的運(yùn)輸和最終處置。污泥焚燒是國(guó)土面積較小的發(fā)達(dá)國(guó)家處置城市污水污泥的主要方法，隨著污泥焚燒技術(shù)的發(fā)展，污泥焚燒技術(shù)已經(jīng)逐步成為處理污水污泥的主流技術(shù)，受到世界各國(guó)的青睞。

然而污泥焚燒存在一次性投資大的問題，污泥焚燒的成本是其他處置工藝的2倍～4倍。污泥焚燒不僅設(shè)備投資高，而且運(yùn)行費(fèi)用也很高，造成巨大的運(yùn)行壓力。此外，污泥中的有機(jī)物在燃燒溫度低于850℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生二堊英等劇毒物質(zhì)，因此需要對(duì)污泥焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理。還有，污泥焚燒面臨著焚燒灰需要再次處理等問題，由于焚燒過程不能有效去除污泥中的重金屬離子，有毒害的重金屬元素大量沉積在焚燒灰中，導(dǎo)致污泥焚燒灰難以利用。隨著人們對(duì)居住環(huán)境和健康的重視，垃圾焚燒帶來的危害也日益受到關(guān)注，很多國(guó)家已經(jīng)出現(xiàn)居民阻止建造垃圾焚燒廠的事件。這些問題極大地限制了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展。

3.3 污泥投海

將污泥傾倒至大海中是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的處置方法，不需要對(duì)污泥進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)害化處理，也不需脫水就直接將污泥排入海洋[7］。這種方法曾一度被認(rèn)為是既節(jié)省費(fèi)用又能大量處理污泥的有效方法。但是海洋的自凈功能也是有限的，大量的污水排放已經(jīng)造成近海海水水質(zhì)極度惡化，嚴(yán)重影響了旅游業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展，甚至造成難以逆轉(zhuǎn)的生態(tài)破壞。將污泥直接排放至大海沒有從根本上解決環(huán)境污染問題，反而會(huì)造成二次污染，甚至可能造成更嚴(yán)重的環(huán)境污染。此外，如果污泥大量排放到大海，污泥中的泥沙會(huì)導(dǎo)致水位升高，造成河道淤積，因此，許多國(guó)家已經(jīng)立法禁止將污水污泥排放到海洋，而我國(guó)也開始禁止采用投海方式處置污泥。

3.4 污泥土地利用

污泥的土地利用主要是指將經(jīng)過脫水和無(wú)害化處理的污水污泥用于農(nóng)田、林地和園林綠化，還可以用于土地的復(fù)墾以及沙化或荒漠化土地的改良等。污泥的土地利用是一種將污泥資源化的處置方式。由于污泥中含有豐富的有機(jī)物和N，P，K等營(yíng)養(yǎng)元素以及植物生長(zhǎng)所必需的Ca，Mg，Cu，Zn，F(xiàn)e等微量元素，能夠有效改良土壤的結(jié)構(gòu)，增加土壤的肥力，顯著促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，如果采用先進(jìn)技術(shù)將處理后的污泥作為肥料或土壤改良劑，不但可以節(jié)省大量的污泥終端處置費(fèi)用，而且可以為肥力較為低下的農(nóng)田增添有機(jī)質(zhì)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。因此，污泥的土地利用是一種符合我國(guó)國(guó)情的污泥處置方法。

3.5 污泥建材資源化

污泥中除了有機(jī)物外還含有20%～30%的無(wú)機(jī)物，主要是含Ca，Si，Al，F(xiàn)e等元素的礦物質(zhì)，污泥中的礦物質(zhì)與許多建筑材料原材料的成分非常相近，因此可以分別利用污泥中的無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分制造建筑材料。目前我國(guó)的污泥建材資源化利用的主要方向是:污泥燒制磚、陶粒、水泥等燒結(jié)建材制品。污泥建材資源化是提高污泥利用附加值以及提高物理處置利用率的最佳方式之一，可以有效減少污泥中的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的危害，具有極大的發(fā)展?jié)摿蜆O高的研究?jī)r(jià)值，是未來污泥資源化利用的重要方式。由于污泥中的有機(jī)質(zhì)含量較高，而且污泥的熱值相對(duì)較高，在燒結(jié)過程中污泥中的有機(jī)質(zhì)可以作為二次能源，從而起到節(jié)能降耗的效果。目前，在重慶、上海等地已經(jīng)建設(shè)了利用污泥制備陶粒和燒結(jié)磚的生產(chǎn)線，有力地推動(dòng)了污泥建材資源化。

從可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，污泥建材資源化是污泥利用的重要甚至是根本方向，因?yàn)槲勰嗟慕ú馁Y源化不僅利用污泥量大，而且污泥建材生產(chǎn)和利用過程對(duì)環(huán)境影響最小。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)污水污泥建材資源化發(fā)展趨勢(shì)的分析和研究，可以認(rèn)為污泥燒成制品將是污泥建材資源化非常重要的方向。如果能在排污末端將污泥的處理工藝與建筑材料生產(chǎn)前端的原材料制備工藝結(jié)合起來，使經(jīng)過處理的污泥能夠直接用于燒制建筑材料，將會(huì)極大地降低污水污泥的利用成本并促進(jìn)污水污泥的建材資源化利用。

4 結(jié)語(yǔ)

從目前污泥處置的主要方式來看，填埋、填海、堆肥、焚燒都存在著難以克服的困難，而且這幾種污泥處置方式的局限性也日益突顯，限制了污泥處置技術(shù)的快速推廣應(yīng)用。隨著環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，這幾種處置方式將會(huì)受到更多的限制。為了更好的促進(jìn)污泥的處置和利用，各級(jí)政府應(yīng)盡快制定促進(jìn)污泥資源化利用的政策，并鼓勵(lì)企業(yè)和科研單位加快污泥建材資源化的研究，為污泥的資源化利用提供更高效的技術(shù)選擇。

[1]中國(guó)污泥處理處置市場(chǎng)報(bào)告[EB/OL］.http://news.h2ochina.com.2011-04-25.

[2]尹 軍，譚學(xué)軍.污水污泥處理處置與資源化利用[M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]何 強(qiáng)，鄒 建，黃 明.三峽庫(kù)區(qū)污水處理廠污泥處置現(xiàn)狀研究[J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(3):1-3.

[4]雷曉玲，葉方劍.重慶城市污水處理廠污泥處理處置方案選擇[J］.中國(guó)給水排水，2008，24(24):9-12.

[5]林云琴，周少奇.我國(guó)污泥處理、處置與利用現(xiàn)狀[J］.能源環(huán)境保護(hù)，2004，18(6):15-18.

[6]白慧玲.城市污泥處置與利用綜述[J］.山西建筑，2008，34(20):180-181.

[7]廖選亭，盛 健.城市污泥處理處置及綜合利用研究現(xiàn)狀與建議[J］.安全與環(huán)境工程，2006，13(2):62-65.