污水處理中污泥的合理化處置與利用

張志敏

（中山市污水處理有限公司，廣東 中山 528400）

一、國內污泥處理現(xiàn)狀

我國污泥處理技術還處在起步階段，城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，城市人口的增多，城市污水排放量不斷增加，產(chǎn)生的污泥數(shù)量不斷上增。目前我國常用的污泥處理技術采用污泥濃縮、污泥脫水等方式，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)利用、制作建筑材料、園林綠化及填埋等。按照十二五規(guī)劃，我國城鎮(zhèn)污水處理以及再生利用設施建設規(guī)劃，2015年我國的直轄市、省會城市和計劃單列市污泥無害化處理達到80%以上。但是受到技術、資金等方面的限制，我國大部分城市的污泥沒有得到有效的處理，而是直接排放到大氣環(huán)境，對周圍的環(huán)境帶來重大污染。目前污泥處理的技術難題主要在于含水率太高，污泥含水率從95%降低到80%，則污泥的體積減少75%，含水率從80%降低到50%，則污泥的體積縮小50%。污泥的含水率越高，則熱值越低，只有含水率降低到50%以下，達到5052.2kJ/kg的熱值才能焚燒。通過機械脫水含水率只能降低到80%，想要達到焚燒、填埋則需要將污泥的含水量降低到50%，所以需要研發(fā)將污泥的含水量降低到50%以下的技術。然而在處理污泥過程中，由于污泥中含有大量的微生物細胞以及膠體物質，這些物質機械脫水和生物降解都有一定的難度。傳統(tǒng)的污泥消化的進泥濃度只有2%~4%，反應容器比較小，無法對污泥進行有效的消化，因而進一步增加了污泥處理難度。

二、污水處理廠污泥處理及利用技術

（一）污泥濃縮技術

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，這時不可以直接排放處理后的污水，應回流到污水處理環(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，要結合污泥的性質和來源，科學制定污泥濃縮處理方案。比如，對于剩余污泥，一般適宜應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，反之則適宜應用間歇式操作方式。

（二）污泥焚燒

城市污泥中含有大量有機物和纖維木質素，脫水干化后直接焚燒，有機物全部碳化，同時徹底殺死污泥中病原菌與蟲卵，最大限度地減少污泥體積(殘渣僅為原有體積的3%~10%)，最終成為更加穩(wěn)定的灰渣。污泥焚燒技術處理速度快，無害化徹底，無需長時間儲存，處置占地面積小，同時余熱可用于發(fā)電或供熱等。污泥焚燒設備主要有立式多段爐、回轉窯焚燒爐和流化床焚燒爐。目前污泥焚燒技術在西歐和日本已得到廣泛應用，日本的污泥焚燒量已占污泥處理總量的60%以上，歐盟也在10%以上。我國第一座大型污泥焚燒處理設施—深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠于1988年11月投產(chǎn)，已運行約20年，為污泥焚燒發(fā)電積累了許多經(jīng)驗；2005年建立的青島污泥焚燒發(fā)電工程，日處理污泥量可達26t，每小時可發(fā)電700多度。污泥焚燒技術也存在一些問題。首先污泥含水率較高(多在60%以上)，燃燒要求高，導致處理設施投資大，能耗高，處理及維護費用高；其次，污泥焚燒易產(chǎn)生有毒有害氣體例如酸性氣體、二噁英等，容易產(chǎn)生二次污染，據(jù)日本國土交通省統(tǒng)計，污泥焚燒過程中產(chǎn)生的N2O的量占污水處理行業(yè)溫室氣體排放總量21%；另外，污泥中含有大量有價值的生物資源，焚燒后此類資源未得到充分利用，不符合可持續(xù)發(fā)展需求，因此這些問題限制了污泥焚燒技術的進一步推廣。

（三）污泥的厭氧消化技術

厭氧消化可以實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化，降低污泥的含水率，使得污泥的生物穩(wěn)定性得到有效改善。污泥的厭氧消化技術是目前最普遍的污泥生物處理方法，一般可使污泥減量＞30%。具有運行成本低，較高的生物去除率(30%~50%)等優(yōu)點，是大型污水廠最為經(jīng)濟的污泥處理方法，但是也存在工藝操作復雜，產(chǎn)生的甲烷氣體存在安全隱患等問題。目前，在北京、上海等地約有60座大型污水處理廠建設了厭氧污泥消化系統(tǒng)，但是在運行的僅有20余座。主要是由于污水廠產(chǎn)生的污泥中有機質含量過低，泥沙含量過高，污泥的可生化性較差，導致厭氧污泥消化設備運行不穩(wěn)定，產(chǎn)沼氣率低于國外設備的處理指標。因此直接將傳統(tǒng)污泥厭氧消化工藝應用于我國的污泥處理并不能取得良好的處理效果。研究人員針對我國污泥的特性，研發(fā)出了以熱水解、微波以及超聲波等為預處理手段的污泥處理技術，通過對污泥進行熱水解等預處理，提高傳統(tǒng)厭氧過程中污泥的水解和酸化速率，使厭氧裝置的容積減少，厭氧消化所用的時間縮短，污泥的厭氧消化整體效率提高。目前，對于日處理能力≥10萬t的大型二級污水處理設施產(chǎn)生的污泥，多采取中溫或高溫厭氧消化技術。

（四）土地利用技術

土地利用技術主要是將污泥用作改良土壤，增加土壤肥力的重要材料。比如，將污泥應用于綠化園藝、森林或農(nóng)業(yè)種植等中，直接當作一種改善土壤肥力的肥料來使用，這主要是由于經(jīng)過科學處理和處置的污泥富含氮、磷、鉀等關鍵營養(yǎng)元素、微量元素以及有機物等，其對于消除土壤板結、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，否則可能會因為處理不當而造成土壤板結。

結論

城市污泥如果處置不當進入環(huán)境，會對周圍環(huán)境造成危害。而污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。盡管城市污泥的處置方法多種多樣，我們應根據(jù)污泥量，污泥泥質，重金屬含量等具體情況作具體分析；同時要考慮環(huán)境生態(tài)，經(jīng)濟效益，處理成本，技術等因素，積極探索污泥處置的新方法，新技術，新工藝。建議相關組織部門加強污泥處置與資源化利用方面的研究，以更好地節(jié)省其處置成本，發(fā)揮其經(jīng)濟和生態(tài)效益。