城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)探索

萬慶

摘 要：城市污水污泥處理的處置環(huán)節(jié)是污水處理工程重要的組成部分。文章對城市污水污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析，提出了我國污泥處理處置亟待解決的問題，為污泥處理處置方案的選擇提供相關(guān)的參考。

關(guān)鍵詞：污泥；處置；探索；處理

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0170-02

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模迅速擴(kuò)大，截止至2009年，我國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠共1992座，總污水處理能力超過1億m3/d，產(chǎn)生含水率為80%左右的污泥約2005萬t。然而，長期以來受“重水輕泥”思想的影響，我國污泥處理處置設(shè)施建設(shè)滯后，大量污泥沒有經(jīng)任何處置而隨意棄置，已成為制約城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)正常運行和發(fā)展的瓶頸。因此，如何安全處置和資源化利用污泥是城市污水處理行業(yè)面臨的最棘手問題。

1 污泥處理處置技術(shù)

1.1 污泥處理技術(shù)

污泥處理是指污泥減量、減容、穩(wěn)定和無害化的過程。污泥處理相關(guān)技術(shù)包括污泥厭氧消化和污泥好氧發(fā)酵。

1.1.1 污泥厭氧消化

城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥有機(jī)物含量高（為65%左右）。污泥厭氧消化是在厭氧條件下，通過厭氧微生物的作用將污泥中有機(jī)物分解為穩(wěn)定物質(zhì)，產(chǎn)生為以甲烷為主的可燃性氣體的過程。

由于污泥厭氧消化具有減少污泥體積，可降低污泥中有機(jī)物含量，改善污泥脫水性能，可產(chǎn)生沼氣實現(xiàn)能源回收利用等優(yōu)點，國內(nèi)外已有眾多成功案例。然而，污泥厭氧消化能源回收初始投資大，需要形成一定的規(guī)模效應(yīng)，要求污泥中有機(jī)質(zhì)含量高，而國內(nèi)大多城市雨污分流不徹底，污水含砂量高，造成厭氧消化產(chǎn)氣率低，維修運行成本高，制約了其推廣和應(yīng)用。

1.1.2 污泥好氧發(fā)酵

污泥好氧發(fā)酵，即污泥堆肥，指在有氧條件下，污泥中有機(jī)物在好氧發(fā)酵微生物作用下發(fā)生降解，生成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，同時好氧反應(yīng)釋放出來的熱量形成高溫（>55 ℃）殺死病原微生物，以實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化、以及無害化的過程。堆肥成品容重減少，質(zhì)地疏松，可以被植物利用的營養(yǎng)成分增加，寄生蟲卵和病原菌幾乎全部被殺滅，便于貯存和運輸，可以用作肥料和土壤改良劑。

污泥堆肥可使污泥含水量降到35%左右，能大大減少污泥體積，消除污泥本身的臭味，改善污泥性狀，拓寬污泥資源化利用途徑。污泥堆肥具有初始投資較小，堆肥產(chǎn)品可進(jìn)行土地利用，是歐美等發(fā)達(dá)國家普遍采用的污泥穩(wěn)定化和無害化相關(guān)技術(shù)。目前，北京、天津、上海、秦皇島、鄭州、桂林等地均有污泥好氧發(fā)酵工程的相關(guān)案例。

1.2 污泥處置技術(shù)

經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品在環(huán)境中或利用過程中達(dá)到長期穩(wěn)定，在對人體健康和生態(tài)環(huán)境不產(chǎn)生有害影響的最終消納方式稱為污泥處置。污泥處置技術(shù)主要包括土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒和建材利用。

1.2.1 土地利用

污泥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等植物營養(yǎng)素，施用于土地中，對土壤的化學(xué)、物理以及生物學(xué)性狀都有一定的改良作用。污泥土地利用是經(jīng)穩(wěn)定化和無害化處理后的污泥以及污泥產(chǎn)品，以有機(jī)肥、腐殖土、基質(zhì)、營養(yǎng)土等形式可用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和土壤改良等各方面，使污泥中的有機(jī)質(zhì)及氮磷等營養(yǎng)資源得以充分的利用，同時使污泥得以有效的處置。

污泥的土地利用是歐美國家污泥處置的主要方式及鼓勵方向。然而，我國污泥土地利用所面臨的現(xiàn)實問題是，我國城市污水中工業(yè)廢水比例較大，造成許多城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬含量較高，不能滿足《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4284-84），使污泥土地利用受限。

1.2.2 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是污泥在按照《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》建造和管理的垃圾填埋場進(jìn)行處置的過程。

脫水污泥直接衛(wèi)生填埋存在的主要問題是若含水率太高、總量較大，造成填埋體變形或滑坡、填埋氣體/滲濾液收集管線堵塞、無法機(jī)械壓實等危及填埋場安全運行的隱患，同時也將占用填埋廠庫容，降低填埋廠使用年限，減少有限的填埋土地資源。新頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》（CJ/T 249-2007）規(guī)定“污泥用于城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場混合填埋含水率指標(biāo)規(guī)定為≤60%”，達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)后脫水污泥方可進(jìn)填埋場填埋。

在我國綜合考慮各種處置方法的成本、對環(huán)境可能產(chǎn)生的影響等實際情況，盡管污泥填埋存在很多問題，目前仍然是污泥處置的主要方式。然而，污泥填埋過程產(chǎn)生的滲出液和臭氣仍然存在環(huán)境風(fēng)險，從某種意義講，污泥填埋并沒有最終避免環(huán)境的污染，只是延緩了污染產(chǎn)生的時間。所以，污泥填埋不應(yīng)是長期依賴的處置方法。

1.2.3 焚燒

污泥的焚燒處置是指污泥在專用、非專用焚燒爐內(nèi)進(jìn)行熱值利用的一個過程，包括焚燒后所產(chǎn)生飛灰的最終無害化處置。焚燒處理可以最大限度地實現(xiàn)污泥的減量化（殘渣僅為原有體積的10%），并且完全滅殺病原微生物，使有毒的污染物被氧化，污泥灰渣中重金屬的活性較污泥中要低很多，灰渣可作建材利用或填埋。

由于污泥含水率高，污泥熱值難以自持燃燒，需要添加輔助燃料，實際應(yīng)用中，污泥焚燒一般是跟當(dāng)?shù)乩贌?、水泥及熱電等行業(yè)的窯爐協(xié)同焚燒。污泥單獨焚燒由于投資及運行費用高昂，易產(chǎn)生二噁英等污染物，破壞了污泥中含有的大量有利于植物生長的養(yǎng)分，污泥砂量大時對鍋爐磨損嚴(yán)重；僅適用污泥泥質(zhì)無法土地利用，用地緊張和經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)。目前，在日本由于土地限制污泥焚燒得到了廣泛的應(yīng)用。北京、上海、嘉興、浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市也有工程案例。

1.2.4 建材利用

污泥建材處置是指污泥直接作為原料制造建筑材料，經(jīng)燒結(jié)的最終產(chǎn)物可以用于建筑工程材料和制品。建材利用的主要方式有：制磚、制作水泥的添加料等。

水泥生產(chǎn)水泥窯中的高溫可以把污泥焚燒，再通過一系列化學(xué)物理反應(yīng)使焚燒產(chǎn)物固化在水泥熟料的晶格中，成為水泥熟料中的一部分，以達(dá)到污泥安全處置的目的。污泥用于水泥熟料的燒制國內(nèi)外已有大量成熟經(jīng)驗，我國北京、上海、杭州、柳州等均有污泥用于水泥熟料燒制的工程案例，實踐證明摻加污泥生產(chǎn)的熟料制成的礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，質(zhì)量完全符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。污泥用于水泥熟料的燒制其本質(zhì)仍屬于焚燒，污泥摻燒比例不高（小于20%），處置成本高昂，適用于無土地利用條件以及有現(xiàn)成水泥窯爐的地區(qū)。

制磚污泥除了有機(jī)物以外，還含有20%～30%的無機(jī)物，主要包含有Ca、Al、Fe和Si等成分。一般情況下，污泥中的灰分和化學(xué)特性與粘土比較的接近，可替代一定比例的粘土用作于制磚。污泥制磚有兩種方法，一種是污泥焚燒灰制磚，另一種是污泥直接制磚，污泥直接制磚因為生產(chǎn)衛(wèi)生條件差，相關(guān)的應(yīng)用案例較少，常見的是以利用污泥焚燒灰制磚為主。

2 我國污泥處理處置需解決的問題

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，歐美等發(fā)達(dá)國家的污泥處理處置技術(shù)已相對成熟，相關(guān)的法律和法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已比較完善。而我國污泥處理大多是脫水后隨意棄置，未進(jìn)行規(guī)范化的處理處置，使得污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大的降低。從我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)，污泥能源及污泥處理處置投運機(jī)制等方面進(jìn)行考慮，我國的污泥處理處置急需解決以下問題。

2.1 落實污泥處理處置的經(jīng)費

污泥處理處置是整個城市污水處理工作中的重要組成部分，污泥處理處置設(shè)施的建設(shè)投資占到了污水廠總投資的一半以上，但是，我國污水處理收費并未包含污泥處置費用，致使污泥處理處置工作無法開展。為保證污泥得到妥善處置，政府應(yīng)提供適當(dāng)資金支持和收費保障，可考慮將污泥處理處置成本列入污水處理成本中，實施統(tǒng)一收費。

2.2 嚴(yán)格控制工業(yè)污染

城鎮(zhèn)居民生活污水很少含有重金屬，而我國多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬超過《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4284-84），制約了污泥土地利用，無法實現(xiàn)污泥資源回收。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬往往來至于工業(yè)廢水，因此嚴(yán)格控制不能達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 343-2010）的工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)下水道，積極鼓勵產(chǎn)業(yè)升級，降低城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬含量，實現(xiàn)污泥循環(huán)利用。

2.3 加強(qiáng)污水處理廠的過程控制

我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥大多含砂量高，砂對污泥厭氧消化、干化和焚燒設(shè)備磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響整個處置過程正常運行，降低了設(shè)備的壽命和利用效率。污水處理廠內(nèi)應(yīng)在預(yù)處理階段做好砂水分離，減少污泥含砂量，降低污泥處理處置過程運行成本。

3 結(jié) 語

通過以上對污泥處置技術(shù)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，污泥土地利用、填埋、焚燒以及建材利用都各有利弊，在選擇污泥處理處置方式時應(yīng)因地制宜，以“穩(wěn)定化、減量化、無害化”為目的，并宜利用污泥中的物質(zhì)和能量，實現(xiàn)污泥的“資源化”；綜合考慮污泥泥質(zhì)的特征以及未來的變化、當(dāng)?shù)赝恋刭Y源及環(huán)境背景狀況、可利用的熱電廠或水泥廠等工業(yè)窯爐狀況、經(jīng)濟(jì)水平等各種因素，結(jié)合可以采用的處理技術(shù)，合理的確定本地區(qū)主要的污泥處置方式或組合。同時從污泥安全管理戰(zhàn)略角度出發(fā)，需要考慮多種污泥處置方案，避免單一處置方式可能會使環(huán)境和政策遭遇到挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

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