污泥的處理及資源化利用

高明

摘要：截至2017 年12 月底，全國設(shè)市城市、縣（以下簡稱城鎮(zhèn)，不含其它建制鎮(zhèn)）累計(jì)建成污水處理廠5027 座，污水處理能力達(dá)1.88 億立方米/日，年產(chǎn)生含水量80%的污泥5000 多萬噸?！端廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》（簡稱“水十條”）規(guī)定，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020 年底前達(dá)到90%以上?！八畻l”從頒布到現(xiàn)在，很大程度上促進(jìn)了我國污水處理和污泥處理處置設(shè)施的建設(shè)與污泥處理處置工作，污水處理率得到顯著提高，隨之而來的副產(chǎn)品污泥的安全處理處置問題日益突出。。污泥含有病原體、重金屬元素、有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)元素等成分，具有一定的資源利用價(jià)值，但其處置不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。本文通過對(duì)日益增長的污泥進(jìn)行減量化、無害化和資源化等過程所采用的處理處置技術(shù)和方法進(jìn)行分析，著力探索污泥處理及資源化利用的有效途徑和方法，并提出相關(guān)建議，以期為相關(guān)工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：污泥處理；減量化；無害化；資源化

污泥簡單進(jìn)行拋置、填埋，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，甚至危害周圍居民安全。隨著我國城市化進(jìn)程加快，污泥的產(chǎn)量也在不斷增加。本文為了合理利用污泥并減輕其帶來的環(huán)境影響，就污泥的處理方式及資源化利用進(jìn)行了深入探討。

一、污泥的成分、特性及危害

污泥主要來自于各類污水處理廠，富集大量有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)，如氮、磷、鉀等無機(jī)營養(yǎng)元素，無機(jī)固體顆粒等物質(zhì)，還含有大量有毒有害的重金屬等物質(zhì)，此外，大量寄生蟲及其蟲卵、病原微生物也附著在污泥上面。

根據(jù)污泥處理廠采用的處理工藝，每處理萬噸污水可產(chǎn)生5～8噸的污泥，日產(chǎn)量非常大，并且污泥的含水率很高，可達(dá)到 80% 以上，非常難以儲(chǔ)存。。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國的污泥成分泥砂和重金屬含量相對(duì)較高、有機(jī)質(zhì)含量少，致使污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣率低、焚燒處理熱值偏低、土地利用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大。因此，開發(fā)適合我國污泥泥質(zhì)特征的污泥處理處置與資源化技術(shù)意義重大。

二、污泥處理處置的基本原則和技術(shù)路線

（一）基本原則

對(duì)污泥進(jìn)行處理處置與資源化利用時(shí)應(yīng)遵循“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)妥可靠”的基本原則。其中，安全環(huán)保是必須堅(jiān)持的基本要求；循環(huán)利用是應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)的重要目標(biāo)；節(jié)能降耗是應(yīng)充分考慮的重要因素；因地制宜是方案比選決策的基本前提；穩(wěn)妥可靠是貫穿始終的必需條件。在制訂污泥處理處置規(guī)劃時(shí)，應(yīng)根據(jù)污泥處理處置階段性特點(diǎn)，同時(shí)考慮應(yīng)急性、階段性和永久性三種方案。充分利用其他行業(yè)資源來進(jìn)行污泥處理處置可作為階段性方案，并應(yīng)具有應(yīng)急的處理處置方案，防止污泥隨意棄置，保證環(huán)境安全。在選擇污泥處理處置技術(shù)時(shí)，應(yīng)按照“處置決定處理、處理滿足處置”的要求，在確定了污泥處置方式的基礎(chǔ)上選擇適宜的污泥處理技術(shù)。同時(shí)優(yōu)先采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，對(duì)于研發(fā)中的新技術(shù)，應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的評(píng)價(jià)、生產(chǎn)性應(yīng)用以及工程示范，確認(rèn)可靠后方可采用。

（二）技術(shù)路線

污泥處理處置的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。減量化、穩(wěn)定化、無害化可以降低處理費(fèi)用、避免二次污染；資源化可以實(shí)現(xiàn)污泥中有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素的循環(huán)利用。污泥處理處置及資源化方式，要充分考慮污泥的泥質(zhì)特征、所處地區(qū)的環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)水平。鼓勵(lì)發(fā)達(dá)城市以資源化利用為主要目標(biāo)，欠發(fā)達(dá)城市和地區(qū)以穩(wěn)定化、無害化為近期目標(biāo)，同時(shí)考慮未來污泥資源化利用的可能性。鼓勵(lì)符合標(biāo)準(zhǔn)的污泥進(jìn)行土地利用。有條件的地區(qū)，可推廣污泥制建材等綜合利用；不具備相應(yīng)條件的可采用填埋處置。污泥處理以滿足土地利用時(shí)，鼓勵(lì)采用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵（堆肥）等方式處理污泥；污泥以填埋為處置方式時(shí)，可采用高溫好氧發(fā)酵、石灰穩(wěn)定等方式處理，也可添加粉煤灰對(duì)污泥進(jìn)行改性；污泥以建筑材料綜合利用為處置方式時(shí)，可采用熱干化、焚燒等處理方式。鼓勵(lì)大中型城市采用干化焚燒和建材利用為主的技術(shù)路線，中型城市或大城市區(qū)縣采用“厭氧消化 + 土地利用”的技術(shù)路線，小型城市或區(qū)縣采用“好氧發(fā)酵 + 土地利用”的技術(shù)路線。

三、污泥的資源化利用

（一）污泥材料化利用

由于建筑材料中常用原料的成分主要為硅、鐵、鋁和鈣等，而污泥中也含有大量這類成分，因此，對(duì)于污泥可以進(jìn)行材料化利用，比如用作水泥的生產(chǎn)原料、制磚和陶粒的原料等。發(fā)達(dá)國家對(duì)于污泥的材料化利用較早，如日本使用污泥焚燒灰渣進(jìn)行制磚，利用水泥窯的高溫環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。日本還掌握了利用脫水污泥制造環(huán)保水泥的技術(shù)，這種環(huán)保水泥的 60% 原材料是污泥。在一些生化纖維板的生產(chǎn)過程中，人們使用污泥做原材料，并且能夠以優(yōu)于國家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。

污泥是由微生物和原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物等組成的膠體物質(zhì)、腐殖質(zhì)等結(jié)合所形成的絮凝體，其中以細(xì)菌為主，含有大量的蛋白質(zhì)。目前國內(nèi)通過破壁技術(shù)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破壁處理理，將其中的蛋白質(zhì)釋放出來并進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化處理。分離出的含蛋白液體可作為污水處理廠的碳源、蛋白發(fā)泡劑和有機(jī)肥等利用。

（二）污泥生物干化、生物堆肥后土地利用

由于污泥中含有大量植物需要的有機(jī)物及營養(yǎng)元素等物質(zhì)，因此，將污泥進(jìn)行堆肥利用，可將污泥中的有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)元素充分作用于農(nóng)作物中。

由于污泥的含水率非常高，達(dá)到80%，不利于生物堆肥及生物干化，需要通過添加秸桿、鋸末等生物質(zhì)調(diào)整污泥的含水率至60%左右，以保證污泥堆肥的效果。。在工程實(shí)踐中，采用固廢筒倉技術(shù)、槽式發(fā)酵技術(shù)對(duì)污泥進(jìn)行處理。該技術(shù)工藝技術(shù)簡單，僅涉及污泥的進(jìn)料與出料；而且造價(jià)低，投資少，處理每噸污泥投資造價(jià)大約在30～50萬元，即建設(shè)一座日干化能力在 100 t 的干化場，總投資僅3000～5000萬元；并且可實(shí)現(xiàn)運(yùn)營成本的大幅度下降，每噸污泥的干化費(fèi)用不到80`120 元。通過發(fā)酵或生物干化處理，污泥的含水率降低，易降解物質(zhì)經(jīng)生物作用演變?yōu)楦迟|(zhì)等穩(wěn)定成分，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定化、無害化、資源化，體積也得以進(jìn)一步壓縮。

（三）修復(fù)改良受損土壤

污泥中含有大量有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，將其施入受損土壤，如因采礦而被破壞的土壤，可增加土壤的養(yǎng)分，改善土壤的理化性質(zhì)。我國礦業(yè)開采活動(dòng)產(chǎn)生的受損土地面積巨大，并且每年仍以驚人的速度增加。因此，對(duì)于礦山等被破壞土壤的恢復(fù)治理迫在眉睫。

四、結(jié)語

綜上所述，污泥處理處置及資源化問題是全球性的難題，挑戰(zhàn)甚多。近年來我國的污泥處理處置技術(shù)得到了快速發(fā)展，尤其在污泥原位減量、深度脫水、干化焚燒和高效厭氧消化技術(shù)方面成效更為顯著，形成了一批創(chuàng)新技術(shù)，建設(shè)了一批示范工程，為污泥問題的解決提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。同時(shí)，圍繞污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化目標(biāo)，污泥的處理處置及資源化技術(shù)也呈現(xiàn)出多樣化的特征，比如污泥熱解碳化技術(shù)、熱解氣化技術(shù)、提蛋白資源化回收利用技術(shù)、水熱亞臨界反應(yīng)技術(shù)、超臨界水氣化技術(shù)、超高溫污泥好氧堆肥技術(shù)等。要實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的綜合利用，需要對(duì)污泥的產(chǎn)生量、成分含量等進(jìn)行充分掌握，根據(jù)每種污泥的具體情況進(jìn)行具體分析，并充分考慮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益等因素。同時(shí)，要積極研究、開發(fā)污泥處理的新方法、新工藝，以滿足污泥的有效處理需要。

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