城市污水廠污泥處理/處置技術(shù)概述

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進(jìn)程步伐不斷加快，公眾對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，公眾的環(huán)保意識也在不斷增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)和治理是落實“五大發(fā)展”理念的重要工作。本文在分析了當(dāng)前污泥處理技術(shù)和處置原則和方法的基礎(chǔ)上，對各種工藝的優(yōu)點和不足進(jìn)行了闡述，便于實際選擇應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠； 污泥處理； 污泥處置；原則

中圖分類號：X505 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0034-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.015

Abstract： With the rapid development of economy and society in our country， the pace of urbanization and industrialization is accelerating， the public demand for environmental quality is getting higher and higher， and the public awareness of environmental protection is increasing. Environmental protection and governance are the “five major development” The idea of the important work. In this paper， based on the analysis of the current sludge treatment technology and disposal principles and methods， the advantages and disadvantages of various processes are described to facilitate the practical selection of applications.

Key words： Urban sewage treatment plant； Sludge treatment； Sludge disposal； Principle

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進(jìn)程步伐不斷加快，公眾對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，公眾的環(huán)保意識也在不斷增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)和治理是落實“五大發(fā)展”理念的重要工作。根據(jù)住建部公布數(shù)據(jù)顯示，截至2015年末，我國污水處理廠數(shù)量為3542座，城鎮(zhèn)污水處理率為91.9%，縣城污水處理率為85.22%，日處理能力為1.4億立方米，到2016年9月底，我國城市污水處理廠已累計建成3976座，污水處理能力提升至1.7億立方米，隨著城市的快速發(fā)展，無論是污水處理廠的興建還是污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)出較大幅度增長態(tài)勢，作為污水處理的“衍生品”，我國污水產(chǎn)量增加，污泥原料也與日俱增，2015年市政污泥產(chǎn)量達(dá)3500萬t，據(jù)同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長戴曉虎所做的測算，到2020年，我國市政污泥量將達(dá)到6000萬t-9000萬t。

污泥具有環(huán)境危害性和資源性雙重屬性。一方面，污泥中含有許多微生物、病原菌、重金屬，處置不當(dāng)會產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染問題。另一方面，污泥濃縮處置后可以作為制磚、水泥等原材料，還可以替代部分燃煤制熱在火電廠等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，因此，要積極把先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到污泥處理中，并做好污泥的資源化再利用，發(fā)揮污泥的最大化經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 城市污水廠污泥處理技術(shù)概述

污泥處理主要是指對污水處理廠在污水處理過程中所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行減容、減量、穩(wěn)定并進(jìn)行無害化，通常包括污泥的濃縮、脫水、厭氧消化發(fā)酵等處理技術(shù)。

1.1 污泥濃縮技術(shù)

污水處理廠的污水處理之后所產(chǎn)生的污泥具有高含水率的特點，通常會高達(dá)95%-99%，在污泥處理時現(xiàn)行濃縮處理，降低其含水量，減小容積，降低后續(xù)污泥處理過程中相關(guān)設(shè)備的工作負(fù)荷，是污泥處理的重要環(huán)節(jié)[1]。從目前實際應(yīng)用來看，污泥濃縮處理技術(shù)又包括間歇式、連續(xù)式的重力濃縮、機(jī)械和氣浮濃縮等工藝。其中，污泥重力濃縮一般只需要進(jìn)行一次性構(gòu)筑物和投入和基本維護(hù)費，具有投資見效快、運行成本低等特性，在幾種污泥濃縮技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)主要比重。

1.2 污泥脫水技術(shù)

污泥脫水是城市污水處理廠污泥處理工藝的一項重要工序。濃縮技術(shù)的應(yīng)用雖然也起到降低污水含水率的效果，但主要分離的是污泥中的空隙水。污泥脫水的主要技術(shù)則依賴于專門的脫水技術(shù)的應(yīng)用，通常會降低污泥中的20%左右的含水量，還可以實現(xiàn)污泥體積的濃縮，降低后期污泥處置的難度[2]。污泥脫水技術(shù)主要有自然干化和機(jī)械脫水兩大類。自然脫水周期長、效率低，勞動強(qiáng)度大，容易因污泥中的滲濾液和臭氣等產(chǎn)生二次污染，占地面積較大等短板，現(xiàn)代污水處理廠大多采用機(jī)械污泥脫水技術(shù)。具體來說，主要包括板框壓濾機(jī)、帶式過濾機(jī)和離心機(jī)等，這幾種污泥脫水工藝在出料干物質(zhì)量、去除率、絮凝劑量、比能耗以及運行方式方面脫水工藝技術(shù)對比如下表所示。

1.3 污泥厭氧/好氧發(fā)酵技術(shù)

污泥厭氧消化是指在厭氧環(huán)境中，通過微生物分解作用將城市污水廠中產(chǎn)生的污泥有機(jī)物轉(zhuǎn)化成沼氣，使得污泥中的有機(jī)物礦化得到穩(wěn)定。目前，污泥厭氧消化主要包括中溫、高溫和兩項厭氧消化幾類。污泥好氧發(fā)酵則是指在好氧環(huán)境中，通過好氧發(fā)酵微生物降解污泥中的有機(jī)物含量[3]。與厭氧發(fā)酵技術(shù)相比，污泥好氧技術(shù)在其好氧過程中會釋放熱量形成高溫，對污泥中的病原微生物具有很好的殺滅效果，實現(xiàn)污泥的無害化、穩(wěn)定化等效果。目前，污泥好氧工藝主要包括垛式和發(fā)酵槽（池）式好氧發(fā)酵工藝。目前，對于日處理能力在10萬t及以上的大型二級污水處理設(shè)施所產(chǎn)生的大量污泥，多采取中溫或高溫厭氧消化技術(shù)。對中小型污水處理廠所產(chǎn)生的污泥建議采用好氧發(fā)酵處理工藝，對于懸浮物、有機(jī)廢水等濃度較高和有毒、不易降解物質(zhì)等特性的污泥應(yīng)選擇兩相厭氧消化處理。

2 城市污水廠污泥處置原則及方法應(yīng)用

2.1 城市污水處理廠污泥處置原則

2.1.1 堅持“四同步” 原則

城市污水處理廠污泥處理與處置是兩個既相互獨立階段，又密切聯(lián)系的完整體系，共同構(gòu)成了污泥處理的全過程。其中，污泥的處理是將城市中的原生污水通過“物化”處理與“生化”分離等措施，將原生污水中的固相污染物進(jìn)行分離，前期分離出的污泥含水率高，需要做進(jìn)一步濃縮、脫水實現(xiàn)“見諒”處理，后續(xù)再進(jìn)行“生化”處理，進(jìn)一步降低污泥中的有機(jī)物含量，從而實現(xiàn)“穩(wěn)定化”處理。而污泥處置則是在污泥處理之后，進(jìn)行“資源化”和“無害化”處置。因此，污泥的處理是處置的前提和基礎(chǔ)，污泥處置則是實現(xiàn)處理目標(biāo)的最終環(huán)節(jié)。因此，要做好污水處理廠污泥處置的“規(guī)劃、建設(shè)、投產(chǎn)、運行”的“四同步”，從而實現(xiàn)污泥的預(yù)期處置效果。

2.1.2 堅持“四化”原則

資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)需要改變傳統(tǒng)的發(fā)展模式，包括污泥處理的傳統(tǒng)模式，即從之前的“資源—產(chǎn)品——廢棄物——直接排放”的單向線型發(fā)展模式向“資源—產(chǎn)品—廢棄物—再生資源利用”的循環(huán)型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。污泥具有資源性和環(huán)境危害性的二重特點。污泥處置過程中應(yīng)該堅持減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的“四化”原則。其中，污泥的減量化包括質(zhì)量的減少（如焚燒）和體積的減少（濃縮或脫水）；污泥的穩(wěn)定化主要是降解污泥中的有機(jī)物，使其各種成分處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，便于后期的進(jìn)一步處置；無害化即去除污泥中的有毒、有害物質(zhì)和病菌等；資源化則是對污泥進(jìn)行開發(fā)利用，化害為利，實現(xiàn)污泥的產(chǎn)生、處置和環(huán)境保護(hù)的有機(jī)平衡。

2.2 污水處理廠污泥處置方法

2.2.1 污泥土地利用

污泥土地利用是指通過將污泥或污泥產(chǎn)品進(jìn)行堆肥后，應(yīng)用于園林、綠化、土壤修復(fù)以及土壤改良等。目前，污泥土地利用取得了良好的應(yīng)用效果，主要是通過將污泥制成有機(jī)顆粒肥、有機(jī)微生物肥料等，應(yīng)用于城市園林綠化用料，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。但，污泥土地利用的不足是容易產(chǎn)生惡臭等廢氣，影響周邊的環(huán)境，對附近居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生一定影響。污泥土地利用受到其泥質(zhì)特性的影響，尤其是土壤中的重金屬含量影響，在采用這一處置技術(shù)時，要做好相關(guān)的風(fēng)險防范，防止出現(xiàn)二次污染[4]。目前，應(yīng)用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵等工藝進(jìn)行污泥處置后將其應(yīng)用于農(nóng)用、園林綠化土地的再利用。污水處理廠如果自身條件允許，可以在進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理之后，收集利用污泥消化過程中產(chǎn)生的沼氣。若污水處理廠規(guī)模較小時，可將脫水后污泥集中運輸至統(tǒng)一場地，采用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵等工藝對脫水污泥進(jìn)行穩(wěn)定化及無害化處理。

2.2.2 焚燒及建材利用

目前，處理污泥最為徹底的是采取焚燒方法，使污泥中的碳水化合物變成CO2+H2O，并在高溫條件下實現(xiàn)污泥的細(xì)菌、病毒的滅殺，同時，在焚燒過程中產(chǎn)生的熱能可以實現(xiàn)回收再利用。選擇焚燒方法處置污泥時，應(yīng)準(zhǔn)確了解垃圾焚燒、水泥以及熱電等行業(yè)的窯爐工況，優(yōu)先選擇這些窯爐資源，做好污泥的焚燒處置，提升熱能利用效率，降低污泥后期處置的重復(fù)投資。但焚燒處置污泥要做好有害廢氣的分解。污泥作為建材的原料，一般包括用作水泥添加料、制陶粒、制磚材和制輕質(zhì)骨料等。目前，亞洲的日本等國在建材利用方面技術(shù)領(lǐng)先，較多的工程應(yīng)用實例。污泥建材利用時要注意重金屬浸出率及放射性污染物、有機(jī)污染物的影響。

2.2.3 污泥填埋

污泥填埋處置是將固體廢棄物鋪成一定高度，通過壓實、加土覆蓋等一系列操作過程，利用固體廢棄物中微生物的活動實現(xiàn)有機(jī)降解，使其穩(wěn)定化的一種處置方式。污泥填埋對環(huán)境的影響較大，尤其是對土地資源的占用場地大，滲濾液的環(huán)境二次污染等問題需要加以研究解決。

2.3 污泥處置方式對比

上述污泥處置方式優(yōu)缺點詳見表2。

3 結(jié)論及展望

城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥在處理和處置環(huán)境都應(yīng)該堅持“四同”和“四化”原則，重點做好無害化和資源化，提高污泥的綜合利用效率，減少對環(huán)境的影響。在實際工作中應(yīng)結(jié)合自身條件，合理選擇工藝，并加大新技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)力度，提高污泥處置的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[3]李天寶等.城市污泥處理方法綜述[J].南華大學(xué)學(xué)報（理工版），2003， 17（4）：87-90.

[4]劉紹根，梅子鯤，謝文明，倪丙杰，李文衛(wèi)，俞漢青.處理城市污水的好氧顆粒污泥培養(yǎng)及形成過程[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2010，（07）：918-923.

作者簡介：張立偉（1982-），男，本科，研究方向為環(huán)境保護(hù)。