淺析污泥處理處置及資源化途徑與新技術(shù)

（沈陽市環(huán)境監(jiān)測中心站，沈陽 110011）

污泥含有很多復(fù)雜成分，如泥沙、重金屬以及其他有害物質(zhì)。此外，污泥還含有少量有機物質(zhì)，使得污泥處理難度增加。數(shù)據(jù)顯示，2017年以前，城鄉(xiāng)各地仍有約40%的污泥未獲得有效處理。在對污泥進行處理時，一般都會做臨時處理，致使約15%的污泥形成環(huán)保危害。目前，污泥的無害處理實踐還未發(fā)展成熟，污泥處理處置技術(shù)發(fā)展受到阻礙。與發(fā)達國家相比，我國需要不斷完善污泥處理處置技術(shù)，急需研發(fā)新技術(shù)，使污泥變廢為寶。

1 污泥處理處置原則與技術(shù)思路

1.1 原則

污泥處理處置和資源化利用，需要遵從綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、循環(huán)利用、安全可靠和因地制宜的原則。其中，綠色環(huán)保是基本原則；循環(huán)利用原則是努力實現(xiàn)的目標(biāo)；因地制宜是方案比對后進行決策的前提條件；節(jié)能降耗是需要深入思考的因素；安全可靠是污泥處理處置的客觀要求。

污泥處理處置計劃要結(jié)合污泥處理處置具體特點，囊括應(yīng)急方案、階段方案與永久方案。人們要明確污泥處理處置的階段性方和應(yīng)急方案，以免污泥任意放置，確保環(huán)境安全。人們要結(jié)合污泥處理要求，選擇最為適合的污泥處理處置技術(shù)。除此之外，可優(yōu)先選擇成熟的處理技術(shù)，新技術(shù)需要進行嚴(yán)格評測，確定安全以后才可以放心使用。

1.2 技術(shù)思路

污泥處理處置的主要目的實現(xiàn)污泥的無害化、安全化、資源化和減量化，節(jié)約處理費用，防止二次污染。資源化能夠使污泥內(nèi)有機質(zhì)與營養(yǎng)元素循環(huán)利用。對于污泥處理處置與資源化途徑，要深入思考污泥泥質(zhì)、地域環(huán)境及地方經(jīng)濟情況。發(fā)達地區(qū)要將資源利用當(dāng)作污泥處理處置目標(biāo)，落后地區(qū)要將無害、穩(wěn)定當(dāng)作當(dāng)前污泥處理目標(biāo)，并且思考以后污泥資源利用的可行性，提高污泥利用率。對于條件充許的地區(qū)，可以用污泥制作建材；對于不具備條件的地區(qū)，可用填埋的方式來處理處置污泥。

2 污泥處理和具體要求

2.1 土地利用

污泥的土地利用主要包含園林綠化、農(nóng)用、土地改良，將污泥中的有機物、氮磷鉀等營養(yǎng)成分實現(xiàn)資源化利用，經(jīng)過無公害處理后，污泥可以回用于土地。如果污泥處理后能夠達到園林綠化用泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，便能夠用于園林綠化；如果污泥處理后能夠滿足土地改良用泥標(biāo)準(zhǔn)，可用于改良鹽堿地、廢棄礦廠舊址、沙化土地。如果想把污泥用于果園、農(nóng)田或牧場，泥質(zhì)要達到農(nóng)用污泥回用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時，人們要開展環(huán)境影響評價，明確污泥具體利用方法并進行嚴(yán)格管理。

2.2 制作建筑材料

污泥可以作為水泥生產(chǎn)的添加劑，同時可以用于生產(chǎn)輕質(zhì)骨料和磚。如果污泥處理后能夠滿足污泥制磚標(biāo)準(zhǔn)，便可將污泥當(dāng)作制磚材料；如果污泥處理后能夠滿足水泥制作標(biāo)準(zhǔn)，便可直接當(dāng)作水泥生產(chǎn)原料。建材生產(chǎn)期間要避免產(chǎn)生二次污泥[1-3]。

2.3 焚燒

污泥焚燒包含與垃圾混合焚燒、單獨焚燒、工業(yè)鍋爐焚燒和火力發(fā)電焚燒。污泥焚燒時盡量使用現(xiàn)有鍋爐，減少污泥焚燒處理成本。污泥處理后，如果泥質(zhì)滿足單獨焚燒標(biāo)準(zhǔn)，可單獨焚燒，同時還可結(jié)合干化法，提升污泥熱能利用率。焚燒后灰渣先要嘗試進行二次利用，不能利用的則直接填埋。如果選用污泥焚燒法，人們需要結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免產(chǎn)生二次污染。

2.4 填埋

如果污泥不適合進行土地利用、建材利用和焚燒，可以選擇填埋處理方式。污泥填埋主要包含單獨填埋、特殊填埋和混合填埋三種方式。污泥填埋前，要先使用石灰穩(wěn)定工藝，對污泥實施穩(wěn)定處理，同時可以加入粉煤灰或陳化垃圾來改變污泥性質(zhì)，使其符合填埋標(biāo)準(zhǔn)。污泥填埋需要充分考慮填埋氣體的收集與利用，降低溫室氣體的排放量[4-6]。

3 污泥處理處置與資源化途徑與新技術(shù)

3.1 污泥原位減量技術(shù)

污泥原位減量技術(shù)是指通過降低污水處理期間的細(xì)胞合成量，增強微生物內(nèi)源呼吸能力，使微生物有效分解，最終有效降低剩余污泥產(chǎn)生量。污泥原位減量技術(shù)和污泥減容減量技術(shù)存在本質(zhì)不同。污泥減容減量技術(shù)僅通過降減污泥含水率來減少污泥量。過去，很多污水處理技術(shù)都通過延長曝氣時間來提升微生物內(nèi)源代謝的氧化率，從而降低污泥產(chǎn)生量。然而，這一方法會使池容及曝氣量有所增大。最近幾年，人們以溶胞隱性生長、生物捕食、解偶聯(lián)代謝與內(nèi)源代謝等理論為基礎(chǔ)，大力研究污泥原位減量技術(shù)，使污泥減量效果顯著提升[7-9]。人們要不斷改進污泥處理處置工藝，使其滿足污泥處理要求，達到污泥減量目的。好氧、沉淀、厭氧都屬于改進式活性污泥系統(tǒng)，污泥回流環(huán)節(jié)設(shè)置一個厭氧池，促使好氧生物在好氧段形成的ATP在厭氧段被完全消耗，無法進行細(xì)胞合成，減少污泥產(chǎn)生量。嵌入式旁路污泥減量采用CASS反應(yīng)器，綜合運用多種方法，提升污泥減量效果。水蚯蚓原位污泥處理技術(shù)以傳統(tǒng)污泥處理處置系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在生化池中，添加水蚯蚓，延長系統(tǒng)內(nèi)的生物鏈，使物質(zhì)循環(huán)與能量流動效率更高，并充分利用水蚯蚓與微生物來處理污泥，實現(xiàn)污泥的原位減量。

3.2 污泥減容減量技術(shù)

污泥減容主要目的是減少污泥含水量和污泥體積，最終實現(xiàn)污泥減量。其間，污泥生物固體數(shù)量基本不會發(fā)生變化。污泥減容減量技術(shù)主要包括污泥濃縮與污泥脫水兩個處理過程。前者的主要目的是降低污泥的間隙水含量，后者是降低污泥表面附著的水分和毛細(xì)水。從技術(shù)原理來看，污泥濃縮與脫水的主要方法有板框壓濾脫水、機械濃縮、重力濃縮、帶式脫水和離心脫水等，以后的研究需將重點放在減少藥耗和電耗，降低污泥含水量。機械脫水期間，污泥壓密方向與水排出方向相同，壓力越大，壓密性越好，水分流動路徑會慢慢被堵塞，所以以往所用的機械脫水技術(shù)很難顯著降低污泥含水量[10-13]。

為了提升污泥脫水 成效，近年來，射流、電滲透及真空等技術(shù)不斷被應(yīng)用，人們也實施了一些示范性工程。電滲透脫水主要利用的是污泥中的細(xì)菌、蛋白質(zhì)pH值接近中性，一般附帶電荷，在電場作用下，帶電顆粒會分散到介質(zhì)中，進行定向運動。電滲透脫水技術(shù)主要通過帶電顆粒與周圍介質(zhì)進行電滲透或是電泳操作，達到污泥深度脫水的目的。在實施電滲透時，水的流向與污泥絮體的流向相反，水分可不經(jīng)泥餅空隙流出。所以，在應(yīng)用電滲透脫水技術(shù)時，污泥壓實不會導(dǎo)致通道堵塞或形成阻力，脫水效率比其他方法提升很多。

3.3 污泥干化技術(shù)

污泥干化技術(shù)是指在污泥完成脫水后，使用熱能來降低污泥含水率。經(jīng)過干化處理，污泥含水率最低可降到10%左右。污泥干化屬于能量凈支出過程，能耗費用占比極大，所以，人們要大力開發(fā)節(jié)能污泥干化處理技術(shù)。近些年，污泥干化處理技術(shù)發(fā)展非?？臁Ｒ皇沁x擇應(yīng)用太陽能和生物質(zhì)能實施污泥干化處理；二是改進干燥機或反應(yīng)器；三是污泥干化處理技術(shù)種類較多，主要包含水熱干化技術(shù)、污泥低溫射流干化技術(shù)、生物干化技術(shù)、污泥低溫真空脫水干化技術(shù)、超聲波干化技術(shù)和熱泵干化技術(shù)等。

3.4 污泥焚燒技術(shù)

污泥焚燒技術(shù)屬于減量技術(shù)，通過焚燒污泥，污泥體積可以縮小到原來的10%左右，焚燒后產(chǎn)物屬于非?？煽康亩栊曰以?，能夠用于建材生產(chǎn)。焚燒時產(chǎn)生的熱量可用于污泥干化處理，以降低能耗，其是大城市常用的污泥處理處置工藝。污泥焚燒規(guī)模較大，工藝復(fù)雜，建設(shè)成本與運行成本高，當(dāng)前，這一技術(shù)的推廣與應(yīng)用仍面臨諸多困難。所以，為了減少污泥處理設(shè)施建設(shè)成本與運行成本，人們要積極應(yīng)用現(xiàn)有鍋爐來對污泥實施協(xié)同焚燒。

4 結(jié)語

當(dāng)前，污泥處理處置技術(shù)快速發(fā)展，要想從根本上使污泥實現(xiàn)資源化，人們必須開發(fā)和引進全新的污泥處理技術(shù)。很多全新污泥處理技術(shù)把污泥處理無害化視為發(fā)展重點，以降低污泥處理處置成本，節(jié)約資源，保護生態(tài)環(huán)境。