污泥處理處置技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

林亞楠

摘 要：我國目前剩余污泥的產(chǎn)量日益增加，成為污水廠面臨的一個(gè)重大問題。本文論述了污泥處理處置技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：剩余污泥；處理處置技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和污水處理率的不斷提高，污水廠所產(chǎn)生的剩余污泥量日益增加?！笆濉逼陂g我國的污水集中處理能力和污泥產(chǎn)量分別以每年1500萬m3/d和246萬m3的速度遞增[1]。目前，活性污泥法仍然是運(yùn)用最為廣泛的污水處理技術(shù)，但它最大的弊端就是會產(chǎn)生大量的剩余污泥。剩余污泥的產(chǎn)生量一般是所處理污水體積的0.3%～0.5%，數(shù)量十分驚人。同時(shí)，污泥處理處置的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個(gè)污水廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%～65%，已成為污水處理廠所面臨的沉重負(fù)擔(dān)[2]。

污泥的處理處置是通過一系列的措施將污泥進(jìn)行再利用或者讓其達(dá)到一定指標(biāo)后以不損害自然環(huán)境的形式排放出去，在這個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。即：減少污泥體積和數(shù)量，便于后續(xù)處置；轉(zhuǎn)化污泥中部分不穩(wěn)定易分解的有機(jī)物，使其不易發(fā)臭；殺滅病原微生物和寄生蟲卵等，控制重金屬含量，去除部分有毒有害有機(jī)物，提高污泥的衛(wèi)生指標(biāo)；充分利用污泥當(dāng)中的有利成分。研發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的污泥處理處置技術(shù)是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

1 傳統(tǒng)的污泥處理處置技術(shù)

傳統(tǒng)的污泥處理技術(shù)主要有好氧、厭氧消化和濕式氧化法。好氧、厭氧消化的本質(zhì)分別是好氧和厭氧微生物對有機(jī)體的氧化分解。經(jīng)過好氧消化處理過的污泥雖然性質(zhì)比較穩(wěn)定，但工藝的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，而厭氧消化過程中雖然可回收能源，但消化后的污泥含水率較高，仍需進(jìn)一步脫水。濕式氧化法是一種物理化學(xué)法，處理城市污水廠活性污泥是十分有效的。但由于是在高溫高壓下運(yùn)行，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高，只適用于大、中型污水處理廠。

而污泥處置方法上，通常采用衛(wèi)生填埋、焚燒、海洋傾倒和土地利用等。衛(wèi)生填埋具有處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，但并不能避免環(huán)境污染問題，譬如污泥濾液的滲透會對地下水造成污染等問題。污泥焚燒雖然可比較徹底得處置污泥，迅速實(shí)現(xiàn)無菌化和減量化，但燃燒時(shí)會產(chǎn)生二氧化硫、二噁英等氣體而造成新的空氣污染。海洋傾倒具有操作簡單、處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但對海洋生態(tài)造成了嚴(yán)重的影響。土地利用可將污泥中的營養(yǎng)成分和微量元素施用于農(nóng)田、林地、土壤等，實(shí)現(xiàn)廢物利用，但存在潛在的危害，譬如污泥中的重金屬、多氯芳烴、放射性元素等難降解的有毒有害物質(zhì)可進(jìn)入土壤，甚至進(jìn)入人類的食物鏈。

2 新型的污泥處理處置技術(shù)

2.1 污泥超聲波破解技術(shù)

污泥超聲波破解技術(shù)是指在較高的聲強(qiáng)作用下來破解污泥。其原理就是利用中低頻的超聲波在水相中產(chǎn)生壽命極為短暫的空化穴，這些穴在其爆炸的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)壓力脈沖，使其局部形成高溫高壓條件。之后，這些產(chǎn)生物理化學(xué)變化的“熱點(diǎn)”迅速冷卻，并同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和高速射流，最終將微生物的細(xì)菌壁破解。污泥超聲波破解技術(shù)通常用于污泥的消化預(yù)處理，它在破解污泥的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)了污泥的減量化、減少了外排污泥，同時(shí)破解絲狀菌消除污泥膨脹以提高污泥沉降脫水性能。

國內(nèi)外針對該技術(shù)的研究點(diǎn)主要著重于不同聲能密度和不同超聲作用時(shí)間所帶來的不同的污泥處理效果。有研究[3]指出在0.25～0.50W/mL的聲能密度范圍內(nèi)，對污泥進(jìn)行1～30min的超聲波處理，系統(tǒng)污泥表觀產(chǎn)率會顯著下降，污泥量可減少20%～50%左右，同時(shí)污泥的穩(wěn)定化程度得到提高，沉降脫水性能得以改善。將超聲反應(yīng)器與厭氧消化池組合時(shí)，在37℃的條件下，污泥經(jīng)過96s的超聲波處理后，由于污泥發(fā)生了破解，溶解性化學(xué)需氧量和試樣上清液中的化學(xué)需氧量都得以提升，而污泥消化時(shí)間大為減少，由22天減至8天。

超聲反應(yīng)器可以與其他污泥處理工藝任意結(jié)合，雖然聲能利用效率較低和能耗較大是它目前面臨的問題，但其仍有廣闊的前景。

2.2 微型動物捕食技術(shù)

污水處理系統(tǒng)中存在各種微生物，并組成復(fù)雜的食物鏈。但在這個(gè)食物鏈中，物質(zhì)和能量之間的傳遞通常并不流暢，絕大部分物質(zhì)和能量停留在“初級消費(fèi)者——細(xì)菌”這個(gè)營養(yǎng)級上，而不能向更高的營養(yǎng)級傳遞。根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，食物鏈越長，則傳遞過程中能量損失越多，可用于合成生物體的能量就越少，最終形成的總生物量也越少。微型動物捕食技術(shù)就是充分發(fā)揮原生動物（纖毛蟲、鞭毛蟲類、變形蟲、太陽蟲等）和后生動物（輪蟲、線蟲、瓢體蟲類、仙女蟲類等）的作用，通過直接對污泥進(jìn)行攝食和消化、延長污水處理生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈、增強(qiáng)細(xì)菌活性等作用來減少污泥的產(chǎn)量。

目前常用的是兩段法，第一階段為分散細(xì)菌階段，停留時(shí)間比較短，以利于細(xì)菌以分散狀態(tài)存在，避免生成菌膠團(tuán)，反應(yīng)器為恒化器；第二階段為捕食者階段，這一階段的停留時(shí)間一般較長，以利于原生動物的捕食以達(dá)到污泥減量的目的。該技術(shù)效果顯著，有研究表明[4]當(dāng)在常規(guī)活性污泥工藝中投加了蠕蟲后，每克COD污泥的產(chǎn)量從0.40g減少到0.15g，大大減少了污泥產(chǎn)量，且不影響污水凈化效果。

微型動物捕食技術(shù)的能耗低，不需要附加的處理設(shè)施，運(yùn)行成本較低，沒有副產(chǎn)物。但無論是兩段式工藝還是直接向原有系統(tǒng)中接種捕食微生物，都存在微生物在反應(yīng)器中較難長時(shí)間穩(wěn)定生長的問題，從而使得系統(tǒng)很難長時(shí)間保持穩(wěn)定的效果。

2.3 蚯蚓生物技術(shù)

蚯蚓生物技術(shù)是通過在污泥處理系統(tǒng)中引入蚯蚓等物種，延長和擴(kuò)展了原有的微生物代謝鏈，通過人工強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)富集與擴(kuò)散、合成與分解、拮抗與協(xié)同等多種自然調(diào)控作用，利用蚯蚓和微生物的協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化的目的，從而賦予生物處理系統(tǒng)以新的特點(diǎn)和功能。蚯蚓生物技術(shù)處理污泥主要運(yùn)用在蚯蚓堆肥和蚯蚓生物濾池上，具有很好的效果。

蚯蚓在堆肥當(dāng)中可有效減少污泥量，降低污泥中重金屬的含量，降低污泥臭味，提高污泥肥力，實(shí)現(xiàn)污泥的減量資源化；在污水處理系統(tǒng)中引入蚯蚓，延長和擴(kuò)展了原有的微生物代謝鏈，不僅對提高了污水處理效果，而且減少了污泥產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了污水污泥同步處理的目的；當(dāng)蚯蚓生物濾池直接用于處理剩余污泥時(shí)，蚯蚓不但有直接攝食污泥的作用，而且刺激了微生物的活性，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化和穩(wěn)定化。

3 結(jié)束語

污泥的處理處置基本上分為兩種途徑。一是將排放的污泥進(jìn)行末端處理，以實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和無害化；二是采用新型的處理工藝進(jìn)行原位減量，即在污水處理的同時(shí)降低污泥的產(chǎn)率，從而減少污泥的排放。未來在這兩種途徑上繼續(xù)研發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的污泥處理處置技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必有之路。

參考文獻(xiàn)

[1]張韻.我國污泥處理處置的規(guī)劃研究[J].給水排水動態(tài)，2010（4）.

[2]劉嬡媛，張芹芹.城市污泥基本特性與安全處置[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2008（4）.

[3]曹秀芹，陳君，王洪臣，等.超聲處理對活性污泥系統(tǒng)污泥減量效果的研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006.

[4]Rensink J H，Rulkens W H. Using metazoan to reduce sludge production[J].Water Sci Technol，1997.