給水污泥的性質(zhì)與利用前景

張蕾 杜海霞 吳艷霞 吳俊 黃紫旖 文蕾 鄭尹懷

摘 要：城市給水廠混凝處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量給水污泥。文章簡述了給水污泥的性質(zhì)，介紹了給水污泥的資源化利用的前景，并對(duì)我國給水污泥的處理方向作出展望。

關(guān)鍵詞：給水污泥；污泥資源化利用；污泥處理

中圖分類號(hào)：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）29-0041-02

Abstract： A large amount of sludge will be produced in the process of coagulation treatment in urban water supply plant. This paper briefly describes the properties of the feed water sludge， introduces the prospect of the resource utilization of the water supply sludge， and looks forward to the treatment direction of the water supply sludge in our country.

Keywords： water supply sludge； sludge resource utilization； sludge treatment

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，污水排放量急劇增加，污水處理行業(yè)也隨之不斷發(fā)展。有數(shù)據(jù)表明：截至2017年，我國城鄉(xiāng)各地區(qū)仍有40%左右的污泥沒有得到妥善處置。相關(guān)人員在處置污泥過程中，通常習(xí)慣臨時(shí)處理，15%的污泥在處置時(shí)產(chǎn)生了環(huán)保危害[1]。污泥中包含的大量有機(jī)物污染物、重金屬、病原微生物等極易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，危及民眾健康和生態(tài)環(huán)境。

1 給水污泥的性質(zhì)

城市給水廠常規(guī)的水處理工藝流程包括混凝、絮凝、沉淀、過濾和消毒處理，混凝過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，即給水污泥[2]。給水污泥中不僅含有大量來自天然水源的污染物，如懸浮固體、膠體物質(zhì)、藻類和致色有機(jī)物，而且還含有大量的水處理藥劑[3]。CaCO3、SiO2、Fe2O3、Al2O3等化合物為給水污泥的主要成份[4]。

在許多國家（特別是在發(fā)展中國家，如中國和印度），大部分污泥不經(jīng)任何處理直接排放至排水系統(tǒng)，或經(jīng)脫水處理后運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)處置[5]-[6]。目前給水污泥的主要處理方式有：直接排入水體，排入下水道由城市污水廠處理，污泥的陸上埋棄，污泥的衛(wèi)生填埋，污泥的海洋棄投，污泥的土地利用[7]。國內(nèi)外一些研究人員認(rèn)為給水污泥直排，其中的混凝劑成分的沉積作用會(huì)造成水體中某些魚類食物的短缺，從而影響水生態(tài)[7]。

2 給水污泥的資源化利用前景

2.1 給水污泥的土地利用

污泥中富含大量能改良土壤性質(zhì)的腐殖質(zhì)和利于植物生長的營養(yǎng)成分，因此非常適宜用于土地利用，實(shí)現(xiàn)污泥資源化。土地利用是指將污泥直接或間接（經(jīng)過好氧發(fā)酵或厭氧消化后）用于農(nóng)田、菜地、果園、草坪、綠化以及土壤改良，或?qū)⑦_(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的污泥用作填埋場(chǎng)的覆蓋土[8]。給水污泥中的絮凝劑成分在施用于土壤中后，發(fā)生的類似于水處理過程中的絮凝反應(yīng)可提高土壤的凝聚程度，改善土壤的結(jié)構(gòu)，利于耕作。另外，給水廠污泥中含結(jié)晶水的金屬氧化物可吸附痕量金屬，減少土壤中游離的有害痕量金屬量，利于作物生長[9]。王建軍等通過實(shí)驗(yàn)證明給水污泥對(duì)于磷的吸附能力遠(yuǎn)大于土壤[10]。

2.2 改善剩余污泥沉降性能

在城市污水處理廠中需要對(duì)產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、干化、焚燒等處理。在進(jìn)行污泥調(diào)理的過程中，我國廣泛采用投加混凝劑或助凝劑等化學(xué)藥劑的方法來絮凝污泥顆粒，降低比阻，改善污泥的脫水性能。而在自來水廠凈水過程中沉淀池和濾池產(chǎn)生的大量排泥水中也含有水處理過程中所加混凝劑（如硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁等）形成的氫氧化物沉淀及其它添加物等[11]。利用給水污泥改善剩余污泥的沉降性能在技術(shù)上可行，直接投加排泥水更有利于剩余污泥的沉降[12]。

2.3 給水污泥對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附作用

程愛華等通過給水廠污泥對(duì)水中Cr（Ⅵ）的吸附實(shí)驗(yàn)證明給水污泥對(duì)Cr（Ⅵ）吸附量可達(dá)0.89mg/g以上。利用給水污泥吸附水中的Cr（Ⅵ），不需要添加其它藥劑，是一種經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的水質(zhì)處理方法。通過在不同工藝條件下Cr（Ⅵ）的去除率的比較，程愛華等得到在吸附時(shí)間為50min；溫度為20℃；給水干污泥投加量75g/L的情況下，Cr（Ⅵ）的去除率可達(dá)92.31%，吸附量可達(dá)1.243mg/g[13]。

2.4 給水污泥作為生活垃圾填埋覆蓋土

趙愛華等對(duì)自來水廠污泥進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究驗(yàn)證給水污泥作為垃圾覆蓋土的可行性。研究結(jié)果表明，脫水給水污泥在l～2kg/cm2耐壓力作用下，含水率從61.3%減少到46.3%，滲透系數(shù)達(dá)到10-7cm/s，無滲透毒性，能夠滿足作為生活垃圾覆蓋土的要求，使用后不會(huì)給垃圾滲濾液的處理增加負(fù)擔(dān)[14]。因此，將給水污泥作為生活垃圾填埋土這一方案在理論上是可行的，這不僅解決了垃圾填埋土的需求問題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了給水污泥的資源化利用問題。

2.5 給水污泥對(duì)磷的吸附作用

氮磷污染引起的水體富營養(yǎng)化是當(dāng)今社會(huì)面臨的重大環(huán)境問題之一。其中，磷是引發(fā)水體富營養(yǎng)化的主要因素，當(dāng)水體總磷濃度超過0.02mg·L-1時(shí)，就存在富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。王寧將在給水污泥中回收的鋁鹽混凝劑用于生活污水處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明回收的鋁鹽混凝劑對(duì)總磷去除率在94%以上，對(duì)濁度、色度、COD也有一定的去除效果[15]。楊永哲等考察了陳化時(shí)間對(duì)磷吸附特性的影響，發(fā)現(xiàn)給水污泥性質(zhì)穩(wěn)定，吸附性能受陳化時(shí)間影響不顯著[16]。Yang等也通過研究表明給水污泥適合作為一種吸附劑去除廢水中的磷酸鹽[17]。耿雅妮等將脫水給水污泥用作吸附劑，通過實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)脫水給水污泥質(zhì)量M（mg）與初始特定磷濃度的溶液體積V（L）之比為14：1，吸附時(shí)間為100min，磷溶液初始濃度為1.5mg/L時(shí)，鋁污泥對(duì)磷的去除率可達(dá)95.83%[18]。

給水污泥在實(shí)際應(yīng)用中無需進(jìn)行烘干處理，可直接選用濕污泥作為除磷填料。該簡化可在維持較高磷去除效果的同時(shí)降低污泥干燥所需的能耗，節(jié)省成本，達(dá)到以廢治廢的目的。

3 結(jié)束語

給水污泥的直接排放會(huì)給環(huán)境帶來破壞，焚燒處理也存在一定的困難。目前，污泥處理的費(fèi)用較高，增加了水廠的投資和制水成本。然而，給水污泥的處理是環(huán)保事業(yè)發(fā)展的必然要求。污泥的有效處理和資源化利用既要考慮到環(huán)境效益，又要考慮到經(jīng)濟(jì)效益。因此，根據(jù)給水污泥的性質(zhì)，將給水污泥無害化處理、資源化利用是給水污泥處理的方向和目標(biāo)。在我國，各個(gè)自來水廠對(duì)給水污泥的處理應(yīng)引起重視，因地制宜，根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和區(qū)域特點(diǎn)，選擇實(shí)施適合當(dāng)?shù)啬壳半A段水平的污泥處理技術(shù)，并積極探索未來污泥處理技術(shù)新的發(fā)展方向。

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