城市污泥處理處置現(xiàn)狀及應(yīng)用

閆宏圖陸濤劉天賜陳超

（1.中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司 天津 300450 2.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 天津 300350）

引言

污泥是污水處理后的必然產(chǎn)物，不同來源的污水所產(chǎn)生的污泥質(zhì)量也大不相同。污泥的成分較為復(fù)雜，其中含有大量的有機物、無機鹽、重金屬、大量難降解物質(zhì)和各類微生物等。如果將未妥善處理的污泥直接排放進入環(huán)境，將會直接對大氣和水體造成二次污染，并對人類生活和生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。

1 我國污泥處理處置現(xiàn)狀

隨著城市化進程的加快，我國城鎮(zhèn)污水廠所需要處理的污水量也在不斷增加，伴隨產(chǎn)生的污泥也呈爆炸式增長。截至到2017年6月，我國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠達4063座，污水處理能力已達1.78億m3/d，伴隨產(chǎn)生的市政污泥在3000～4000萬t/年（含水率以80%計）。預(yù)計到2020年，我國市政污泥產(chǎn)量將達到6000-9000萬t/年[1]。我國的污泥產(chǎn)量正在不斷地增加，然而目前我國的污泥處理方式仍然較為粗放，未能達到期望的污泥處理水平[2]。

隨著污泥產(chǎn)量的不斷增加，人們對于環(huán)保的重視也在不斷的增強，污泥處理手段在不停的發(fā)展進步，從最初的土地填埋，到現(xiàn)在的污泥堆肥、污泥消化和土地利用等，對于污泥處理人們越來越重視其無害化與資源化利用。

2 常見污泥處理技術(shù)

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)規(guī)范》我國污泥處理處置應(yīng)符合“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)定可靠”的原則，污泥經(jīng)“三化”處理后作為資源回用，目前已經(jīng)成為世界的主流。

2.1 污泥焚燒

污泥焚燒時，污泥中的有機物會被徹底分解，迅速高效地減少污泥體積，減量率可達95%以上，能使不能被資源化利用的污泥被充分處理。目前普遍認為污泥焚燒處理效果最關(guān)鍵的因素就是污泥含水率，含水率較高的污泥其焚燒效果較差。為使其達到很好的焚燒效果，焚燒前應(yīng)將污泥脫水處理，有時在焚燒前還要將脫水污泥干化以確保其充分燃燒。近年來，以日本為首，美國、歐盟這些發(fā)達國家十分重視并發(fā)展了污泥專用循環(huán)流化床焚燒爐技術(shù)，在高于850℃的焚燒溫度下，通過回收燃燒煙氣中的余熱來干燥污泥，可有效防治焚燒過程中二噁英等有害氣體的產(chǎn)生，同時把輔助燃料的添加量降到最低，焚燒后的熱量得到充分利用，有較大的優(yōu)點和可靠性[3]。我國目前在深圳有處理效果較成功污泥焚燒經(jīng)驗的污水處理廠[4]。

2.2 污泥消化技術(shù)

厭氧消化是目前國際上常用的污泥生物處理方法，同時也是大型污水處理廠較為經(jīng)濟的污泥處理方法。全世界大約有100萬座以上的污水處理廠使用該技術(shù)處理污泥。我國的剩余污泥厭氧消化因現(xiàn)有技術(shù)運行管理難度大、處理成本高等問題出現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用瓶頸，僅約有60座城鎮(zhèn)污水處理廠采用了污泥厭氧消化工藝。

2.3 污泥堆肥利用技術(shù)

堆肥分為厭氧堆肥和好氧堆肥兩類，目前工業(yè)化堆肥主要是指好氧堆肥，也稱高溫好氧發(fā)酵。污泥堆肥是目前廣泛采用的污泥資源化處理方式之一。有研究表明我國污泥中有機質(zhì)含量已接近四成，污泥施用可以改變土壤理化性質(zhì)，降低土壤板結(jié)度，同時污泥使用污泥施入土壤可以增加土壤中陽離子交換量，并且提高了土壤的保肥性能。我國當前進行了許多污泥堆肥研究工作并獲得一定成果，但因為總體上起步時間較晚，與國外堆肥技術(shù)相比，在各方面仍存在一定差距，例如存在設(shè)備少、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、無害化要求不達標等問題。未來我國在污泥處理方面不僅要加強堆肥工藝的研究及設(shè)備的優(yōu)化，消除重金屬和臭氣污染，控制成本和能耗，提升操作性能，同時還要制定符合堆肥產(chǎn)品安全使用的標準，增加堆肥產(chǎn)品需求擴大銷售渠道，實現(xiàn)污泥資源的循環(huán)利用。

2.4 污泥建材利用

污泥中不僅含有很多的有機物，還包括大約20～30%的無機物，這些無機物的主要構(gòu)成為Si、Al、Fe、Ca等，而這些成分和很多建筑材料生產(chǎn)原料的成分是相同的，因此，使用污水處理污泥進行建筑材料的制造有著很強的可行性和可持續(xù)性。

2.4 .1污泥磚

污泥制磚是指將污泥經(jīng)過一定處理篩選之后，與其他原料或是外加劑混合（如黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰），加壓成型，焙燒后制得污泥磚。根據(jù)廢棄物處理“三化”原則以及產(chǎn)業(yè)化的要求，污泥制磚既沒有毀田挖土制磚，也改善了占用耕田資源的問題，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，也符合我國可持續(xù)發(fā)展的政策，有效的降低資源消耗，減少環(huán)境的污染。

2.4 .2污泥陶粒

陶粒是一種人造輕質(zhì)粗集料，因質(zhì)輕、高強、保溫等特性而備受關(guān)注，是具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新型建材。改性污泥可以制成陶粒作為建筑材料使用。污泥陶粒的制備是用粘土和爐渣做輔助料，污泥為主要原料，經(jīng)過焙燒、成球形成的具有一定硬度、吸附能力的濾料，這種濾料可以應(yīng)用于污水處理。

目前我國污泥陶粒開發(fā)主要存在以下問題：①污泥的有機成分不能完全分解利用，污泥參量少、不穩(wěn)定；②需要建立獨立的焚燒爐，投資運行費用大，生產(chǎn)能耗高；③有些成品后的陶粒燒脹性不足。我們可以借鑒國外的工藝，對工藝精細改造，成品后對陶粒的物理性能和浸出液進行檢測，達到陶瓷作為建筑材料的標準。

2.4 .3污泥水泥

污泥脫水后既可以用作水泥的原材料，也可以起到提供熱值的作用。日本利用城市污泥焚燒制作了“生態(tài)水泥”，大大降低了廢物處理的負荷，實現(xiàn)了污泥的資源化利用。我國也在“生態(tài)水泥”的研發(fā)中做了許多研究。目前利用水泥窯處置污泥技術(shù)受到關(guān)注和廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)制造的水泥與普通硅酸鹽水泥相比在某些性能方面有更為優(yōu)越的表現(xiàn)。但污泥制水泥存在制得的水泥強度較低的問題[5]。因此在制作水泥時，要控制污泥的含量，并充分考慮不同地區(qū)間的實際工藝情況等客觀因素。無論是應(yīng)用干污泥制作水泥或是污泥焚燒灰制作水泥，兩者對水泥性狀的影響并無差別，干污泥制水泥也存在運輸成本高、制作過程中產(chǎn)生污染氣體等不良影響，因此也要防治二次污染問題。

3 總結(jié)與建議

我國目前污泥處理情況仍然存在較大問題，未能完全將污泥進行無害化、資源化處理。將污泥堆肥施用于土壤之中，既可以減少污泥對環(huán)境的危害，也可以幫助改善土壤貧瘠地區(qū)的土質(zhì)情況；將污泥應(yīng)用于建材利用，減少了對于農(nóng)田的侵占，同時充分利用了污泥中的熱值，降低了能源的消耗，達到了節(jié)能減排的目的。我們應(yīng)該積極發(fā)展多種污泥處理處置技術(shù)，將污泥作為原材料應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面，使污泥的處理處置更加地科學(xué)高效。