污水處理廠污泥處置及利用研究

張 娟

（河北建投水務(wù)投資有限公司，石家莊 050000）

在城市化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下，我國累積了許多亟待解決的環(huán)境問題，其中污水處理就是當(dāng)下國家和社會關(guān)注的一個重要環(huán)境治理問題。然而，污泥作為污水處理的“副產(chǎn)品”，常常容易被忽視，一旦沒有得到妥善處理處置，就會誘發(fā)環(huán)境二次污染，造成資源浪費[1]。因此，如何有效地處理、處置和利用污泥是當(dāng)前污水處理廠亟待解決的問題。

1 污水處理廠污泥處置及利用的必要性

在污水處理廠處理污水期間，污泥是最為主要的一種副產(chǎn)物，具有非常復(fù)雜的成分，產(chǎn)量和處置難度比較大。污泥含有比較多的重金屬等有害或有毒物質(zhì)，容易因腐化產(chǎn)生較嚴重的臭味。如果沒有妥善處理污泥，任其隨意在外部堆放，那么勢必會給人類或自然環(huán)境造成巨大危害，具體表現(xiàn)如下。

一是對水體造成污染。污泥中包含大量重金屬等有害物質(zhì)，其在外部隨意擱置，可能會隨著地表徑流或降雨而滲透到地下，污染水體。二是對土壤造成污染。污泥中包含砷、鉻、酚、氰以及各種鹽類，其在土壤中的含量如果超過土壤本身凈化有害物質(zhì)的能力，就會對土壤環(huán)境造成污染，造成土壤板結(jié)等問題。三是對大氣環(huán)境造成污染。污泥容易因為腐化問題而散發(fā)出嚴重的臭味，這主要是污泥產(chǎn)生了許多氨或硫化物等物質(zhì)，進而污染大氣環(huán)境，降低空氣質(zhì)量，甚至可能會腐蝕污水處理廠的各種設(shè)備。無論是哪種污染，最終的危害均會轉(zhuǎn)移到人類身上，影響人類健康。因此，為了減少污泥的上述危害，提升污泥資源的利用率，人們就必須科學(xué)地處理處置污泥。

2 污水處理廠污泥處置的基本原則

2.1 “四化”原則

在對污泥處理和處置的過程中，“四化”原則是需要滿足的一項最基本原則，也是污泥污染治理以及再利用的重要基礎(chǔ)，具體來說就是要做到資源化、穩(wěn)定化、減量化和無害化。其中，資源化是指要將污泥處理成可以繼續(xù)使用的資源；穩(wěn)定化是將污泥處理成不會繼續(xù)發(fā)生性質(zhì)變化的資源；減量化則是要通過污泥處理處置手段的運用，減小污泥的整體體積；無害化是將污泥處理成不會對人體或環(huán)境造成危害的資源。

2.2 經(jīng)濟性原則

在污水處理廠處理和處置污泥的過程中，需要根據(jù)污泥的性質(zhì)以及總量等實際情況，選擇針對性的污泥處理方法和手段，但是不同的污泥處置方法所需要的設(shè)備或材料等有所不同，這決定了它們完成污泥處理所耗費的成本會有所不同。針對這種情況，在選擇污泥處置手段時，人們需要遵從經(jīng)濟性原則，力求在滿足污泥處理需求的基礎(chǔ)上，盡可能地降低污泥處置的整體成本，增加污泥處置的經(jīng)濟效益。

2.3 因地制宜原則

污泥處置技術(shù)種類繁多，不同的污泥處置技術(shù)適用于不同的環(huán)境條件或區(qū)域條件。所以，在選擇污泥處置手段時，必須綜合考慮污水處理所在地的土地資源和氣候環(huán)境等因素，結(jié)合當(dāng)?shù)仃P(guān)于環(huán)境保護等方面的法律法規(guī)等，力求做到因地制宜，選擇最適宜污水處理地區(qū)的污水處置技術(shù)和手段。

2.4 處置區(qū)域定處理原則

根據(jù)污水處置區(qū)域的差異性，可以將污泥處置手段和方法劃分成兩種類型，即污水廠內(nèi)處置和污泥集中處置。這兩種污泥處置技術(shù)涉及不同的責(zé)任主體，其中污泥集中處置以政府相關(guān)部門為主體，由其依照城市發(fā)展規(guī)劃和要求來制定科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃或決策，之后綜合考慮其環(huán)境影響價值和經(jīng)濟性能等因素。而污水處理廠內(nèi)處置的主體是其自身，主要在場內(nèi)直接處理污泥，具體需要在對污水處理廠布局情況進行考慮的同時，考慮經(jīng)濟性等因素來制定污泥處理方案，這種污泥處置類型比集中處置更容易制定決策方案。

3 污水處理廠污泥處理的常用技術(shù)

3.1 污泥濃縮技術(shù)

污泥濃縮是指借助重力法或氣浮法等方法，降低污泥中的含水率，使其黏稠化。在污水處理廠處理污泥時，污泥具有較高的含水率，最高可達99%，但是經(jīng)過濃縮處理，其含水率可以降低到95%左右，同時其體積縮小4倍左右。經(jīng)過濃縮處理后，其中依舊有較多的有機物或病原體等物質(zhì)，這時不可以直接排放處理后的污水，應(yīng)回流到污水處理環(huán)節(jié)，同原污水進行協(xié)同處理。濃縮處理污泥環(huán)節(jié)常用的技術(shù)主要包括離心法、重量法（沉降法）和氣浮法等，其中重力法最為常用。在選擇污泥處理法期間，要結(jié)合污泥的性質(zhì)和來源，科學(xué)制定污泥濃縮處理方案。比如，對于剩余污泥，一般適宜應(yīng)用氣浮法來進行濃縮處理；對于初沉污泥或剩余污泥的混合污泥處理，適宜采用重力法。此外，在污泥濃縮處理中，如果需要處理大量污泥，適宜采取連續(xù)式操作方式，反之則適宜應(yīng)用間歇式操作方式。

3.2 污泥消化技術(shù)

污泥消化主要是在厭氧環(huán)境或好氧環(huán)境下，利用微生物來降解污泥中的各種有機物，使其轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定物質(zhì)，從而更好地開展污泥處理運輸工作或保存工作等，具體可以劃分成厭氧消化和好氧消化兩種類型。厭氧消化主要是在厭氧環(huán)境條件下，腐生細菌可以將污泥中的各種有機物分解成有機酸，之后由甲烷細菌等將有機酸進一步分解成二氧化碳和甲烷。所以甲烷細菌和腐生細菌等的活躍情況會對這種污泥消化處理的效率和效果產(chǎn)生直接影響?；诖耍诓捎梦勰鄥捬跸幚矸绞胶?，一般需要借助合理選擇攪拌方式或酸堿度控制來使相應(yīng)的細菌保持良好的活性，這樣可以更好地促進厭氧消化處理。而好氧消化本質(zhì)就是利用污泥中好氧生物的新陳代謝，降低污泥中的有機質(zhì)，降解率比較高，實際降解不會產(chǎn)生臭氣，但是該種處理方式有較高的運營成本，同時會受到溫度等環(huán)境條件影響，所以該種消化處理技術(shù)不適宜那些規(guī)模比較大的污泥處理中[2]。

3.3 污泥脫水技術(shù)

污泥脫水處理是指對于消化處理或濃縮處理后的流態(tài)污泥，采取恰當(dāng)?shù)拿撍侄魏头椒?，借助PAM等調(diào)質(zhì)劑，使其轉(zhuǎn)化為固態(tài)或半固態(tài)泥餅狀物質(zhì)。由于受到污泥性質(zhì)和脫水設(shè)施等因素的影響，污泥含水率在脫水處理后可以降低到55%。然后進行再脫水處理，污泥含水率可以降低到10%左右，這就是污泥干化處理。污泥常用脫水技術(shù)包括自然干化法、機械脫水法和造粒法等，前兩種主要適用于常規(guī)污泥處理，對于應(yīng)用混凝沉淀法處理后的污泥進行脫水處理，造粒法效果更加顯著。以機械脫水法為例，其主要包括離心法和過濾法等。其中，過濾法是通過網(wǎng)濾布或金屬絲構(gòu)成的過濾層來過濾流態(tài)污泥中的水分；離心法則是借助離心機所產(chǎn)生的離心力，排出污泥中的水分。

3.4 污泥高干脫水技術(shù)

在常規(guī)脫水后，污泥的含水率一般會控制在80%左右，這時選擇復(fù)配藥劑構(gòu)成污泥調(diào)質(zhì)劑，借助板框脫水機進行污泥高干脫水處理，可以將其含水率控制在50%左右，這樣可以對污泥性狀進行改善，減少后續(xù)污泥處置的設(shè)備投資等總處理成本。當(dāng)下，國內(nèi)有關(guān)污泥高干脫水技術(shù)的研究和應(yīng)用還有待深入，如對其他主流的污泥處理方式進行繼續(xù)改進和完善等、降低污泥采用熱干化處理時的能耗等。

4 污水處理廠污泥處置及利用的常用技術(shù)

4.1 棄置技術(shù)

4.1.1 衛(wèi)生填埋技術(shù)

該種污泥處置及利用技術(shù)在我國應(yīng)用較多，具有見效快和成本低等優(yōu)勢，但是占地面積較大，同時場地周邊會散發(fā)惡臭味，滲濾液也會污染地下水源。隨著我國污水處理廠污水處理量的增加，污泥處理量也不斷增加，這使得那些適用于污泥填埋的場地越發(fā)有限，限制了該種污泥處置技術(shù)的應(yīng)用。另外，填埋場會釋放甲烷這種易爆炸氣體，所以要做好安全防護，避免因為防護不到位而誘發(fā)火災(zāi)或爆炸。針對這種污泥處置技術(shù)，人們需要結(jié)合周邊的實際情況，科學(xué)制定污泥處置方案，確保污泥處置的可行性，同時要積極采取其他污泥處置技術(shù)來降低該技術(shù)的使用率[3]。

4.1.2 焚燒技術(shù)

污泥中包含大量有機質(zhì)，所以可以采取焚燒方式來進行處理。人們一般可以應(yīng)用單一焚燒方式，即要在專門的焚燒爐中投入待處置的污泥，或者可以將污泥和污泥衍生燃料以及其他可燃物進行混合焚燒，達到降解污泥中有機質(zhì)、去除污泥中水分、殺滅各種病原體和降低污泥體積的目的。污泥焚燒技術(shù)的優(yōu)勢主要是可以快速、大量地實現(xiàn)污泥減量化，有效降低其內(nèi)部重金屬等有害物質(zhì)的含量，使其在進行填埋處理或其他利用時不會引發(fā)二次污染，它是一種污泥處理處置最徹底的技術(shù)，主要適用于開闊地區(qū)的污泥處理。但是，應(yīng)用期間也會生成大量有毒氣體或煙灰爐渣等，會在一定程度上造成環(huán)境污染，且污泥焚燒設(shè)備購置和運行等耗費較多，所以經(jīng)濟成本較高。

4.2 回收利用技術(shù)

4.2.1 土地利用技術(shù)

土地利用技術(shù)主要是將污泥用作改良土壤，增加土壤肥力的重要材料[4]。比如，將污泥應(yīng)用于綠化園藝、森林或農(nóng)業(yè)種植等中，直接當(dāng)作一種改善土壤肥力的肥料來使用，這主要是由于經(jīng)過科學(xué)處理和處置的污泥富含氮、磷、鉀等關(guān)鍵營養(yǎng)元素、微量元素以及有機物等，其對于消除土壤板結(jié)、增加作物產(chǎn)量等具有重要意義。需要注意的是，對于土地利用中所用的污泥，必須經(jīng)過高溫堆肥等無毒化處理，確保有效消除其中存在的重金屬、寄生蟲、病原菌等有毒有害物質(zhì)，否則可能會因為處理不當(dāng)而造成土壤板結(jié)。

4.2.2 工業(yè)利用技術(shù)

在工業(yè)利用污泥中，建材利用是最為常見的一種利用方式，具體就是將污泥的燃燒灰應(yīng)用于水泥混凝土、磚頭、瀝青以及陶粒等建筑材料的生產(chǎn)中或者用于活性炭制作等[5]。污泥磷含量較高，所以污泥適宜制作水泥或磚塊等熔點低的建筑材料，但是考慮到其使用性能，其不適宜應(yīng)用于對材料質(zhì)量要求較高的高層建筑中，尤其不可應(yīng)用于飲水工程中，否則容易危害人體健康。此外，在工業(yè)應(yīng)用污泥時，發(fā)電廠可以將其作為燃料的重要摻合料。例如，污泥經(jīng)過干餾化處理后，人們通過提取可以得到燃氣、燃料油、焦炭和焦油等，這對于提升污泥的利用率，減少其填埋或直接放置造成的土地占用等具有重要意義，真正實現(xiàn)了變廢為寶、循環(huán)利用，非常符合當(dāng)下我國可持續(xù)發(fā)展目標，所以具有很強的應(yīng)用和推廣價值。

5 結(jié)論

在處理污水處理廠污泥時，人們需要本著“四化”原則等處理原則，結(jié)合污泥性質(zhì)和用途等，靈活選擇恰當(dāng)?shù)奈勰嗵幚怼⑻幹眉袄眉夹g(shù)，同時需要強化各種污泥處置及利用方法應(yīng)用中的精細化管理，確保可以不斷提升污泥處置及利用的有效性，減少其對環(huán)境的污染，提升資源利用率。