污泥綜合處置及資源化利用技術(shù)研究

徐 晗，安平凡，宋廣明

（天津環(huán)科環(huán)境規(guī)劃科技發(fā)展有限公司，天津 300191）

只要有用水的地方就會(huì)產(chǎn)生污泥，污泥影響著當(dāng)下人們的生活。但是，污泥中的殘留物并不都是污染物，還包括一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以有必要對(duì)它進(jìn)行資源化利用，將其中的有用物質(zhì)分離出來(lái)，用于二次利用，同時(shí)消除污染源。

1 國(guó)內(nèi)外污泥處置發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外污泥處置發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)外在處理污泥問(wèn)題上主要采用衛(wèi)生填埋、焚燒、土地利用等處理方式。諸多國(guó)家根據(jù)自身實(shí)際情況選取合適的污泥處理方式，美國(guó)、德國(guó)以填埋為主，日本以焚燒為主，但最終都是以減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化為目的。

1.1.1 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是最傳統(tǒng)的也是最簡(jiǎn)單的方式，將污泥中所含泥土埋入土地中，既省時(shí)又省財(cái)力，還能夠最大程度地保護(hù)環(huán)境，迄今已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)，以投資少、容量大、見(jiàn)效快為優(yōu)點(diǎn)，在各國(guó)得到廣泛應(yīng)用。德國(guó)每年污泥填埋比例大約在80%左右，鑒于對(duì)資源環(huán)境的保護(hù)，有必要將污泥治理上升到法律層面，通過(guò)法規(guī)規(guī)范污泥填埋以促進(jìn)污泥資源化利用[1]。

1.1.2 污泥焚燒

污泥焚燒法是處理最快速、最徹底的一種方式，它不需要借助任何工具，不需要太多人力，由于污泥中含有大量的有機(jī)物，焚燒期間會(huì)產(chǎn)生很多有害氣體，如二氧化硫、二氧化碳等，這些氣體就會(huì)對(duì)大氣造成二次污染，但是該技術(shù)在污泥的減量化、無(wú)害化、節(jié)約土地資源方面效果顯著。這種方式在一些國(guó)土面積較小的發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用最多。日本曾經(jīng)出現(xiàn)污泥燃燒不徹底的環(huán)境事件，其釋放的二噁英有毒氣體嚴(yán)重影響周邊環(huán)境，給人們帶來(lái)了巨大的威脅。

1.1.3 海洋傾倒

海洋傾倒法是一種操作簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的處理方法。污泥進(jìn)入水體后，其中的有毒有害物質(zhì)溶出，會(huì)導(dǎo)致海洋環(huán)境惡化，對(duì)環(huán)境造成二次污染。這種方式多用在臨海地區(qū)，其算得上一種成功的處理方式，但是也給當(dāng)?shù)貛?lái)了嚴(yán)重的教訓(xùn)。所以，在進(jìn)行污泥投海時(shí)應(yīng)妥善處理，不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)。

1.1.4 土地利用

從當(dāng)下來(lái)看，土地利用法是最具備發(fā)展前景的一種處理方式，它通過(guò)某些特殊的技術(shù)將泥土中的有害物質(zhì)進(jìn)行凈化，將含有的碳、磷等有機(jī)物質(zhì)提煉出來(lái)，變廢為寶，以達(dá)到二次利用的目的，提煉出來(lái)的有用物質(zhì)可以用在田間、林間等地，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)使用，是一種積極有效的綠色處理技術(shù)[2]。而污泥堆肥土地利用技術(shù)與傳統(tǒng)的土地利用技術(shù)具有明顯的不同。污泥中含有大量的植物營(yíng)養(yǎng)元素以及相對(duì)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，可經(jīng)一定處理后施入土壤，改善土壤理化性質(zhì)、增強(qiáng)土壤生物活性。該方法在英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家應(yīng)用最廣，其大力鼓勵(lì)發(fā)展土地利用技術(shù)，將符合泥質(zhì)要求的污泥直接或好氧發(fā)酵后用于綠化、土地修復(fù)等，這是一種全新的污泥資源化利用方式。

1.1.5 污泥建材利用

污泥可以用于制作建筑材料，這與人們的日常生活密切相關(guān)。它是最常見(jiàn)的一種污泥二次利用手段，因?yàn)槲勰嘀泻写罅康牡V物元素，與板磚、水泥等的生產(chǎn)材料相同，所以可以直接用污泥替代。以污泥制磚為例，日本這方面技術(shù)應(yīng)用非常成熟。污泥焚燒制磚具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品可以銷售的優(yōu)點(diǎn)，因此在日本受到越來(lái)越多的關(guān)注，在高溫作用下，污泥中的有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化，無(wú)機(jī)物完全熔化，待降溫冷卻即可形成。日本東京很多公共場(chǎng)所的地磚都是由污泥的焚燒灰渣制得的，完全達(dá)到了污泥資源化利用的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 國(guó)內(nèi)污泥處置現(xiàn)象

我國(guó)污泥污染現(xiàn)象非常嚴(yán)重，一直以來(lái)都將其作為重點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題，但是依然存在重廢水處理、輕污泥處理的傾向。為了彰顯它的重要性，國(guó)家提出了《全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，其中明確指出要將污泥資源化，將其危害降到最低。但是，我國(guó)目前仍然存在污泥沒(méi)有經(jīng)任何處置而隨意排放的現(xiàn)象，對(duì)土地資源、大氣環(huán)境等都造成極大的危害。

當(dāng)前，我國(guó)部分污水處理廠的處理設(shè)備不夠先進(jìn)，污水處理缺乏統(tǒng)一、專業(yè)的管理，污泥被有些不良商家使用，如此惡性循環(huán)，對(duì)人和環(huán)境造成巨大的威脅。四種污泥處理方式的成本對(duì)比分析如表1所示，從數(shù)據(jù)上看，污泥治理成本較高，任重而道遠(yuǎn)，我國(guó)需要借鑒他國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，探索合適的污泥治理方案[3]。

表1 四種處理方式成本對(duì)比

2 污泥綜合處理新技術(shù)及資源化利用的新發(fā)展

2.1 技術(shù)

2.1.1 污泥原位減量技術(shù)

污泥原位減量技術(shù)是指在不減少污泥產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)降低污水處理過(guò)程中細(xì)胞合成量，達(dá)到分解的目的。污泥原位減量與污泥減容減量在本質(zhì)上是有一定區(qū)別的，原位減量只是分解，不會(huì)對(duì)污泥本身造成影響；而污泥減容減量從本意上來(lái)看，只是降低污泥含水量，實(shí)現(xiàn)縮減污泥的目的。其實(shí)，若想降低污泥含水量，可以采取的方式有很多，最常見(jiàn)的就是把污泥暴露在大氣環(huán)境中，通過(guò)陽(yáng)光的作用將其中水分蒸發(fā)掉，進(jìn)而提升污泥氧化率，降低含水量，減少污泥產(chǎn)量。但是，這種長(zhǎng)時(shí)間暴露的方式也會(huì)給大氣環(huán)境帶來(lái)威脅。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者專門針對(duì)此做了試驗(yàn)，結(jié)合細(xì)胞微生物的分解理論，明確了該技術(shù)的可行性。

2.1.2 污泥減容減量技術(shù)

污泥減容減量，就是減少污泥中的水分同時(shí)降低污泥的重量。簡(jiǎn)言之，污泥濃縮和脫水沒(méi)有重大區(qū)別，由于機(jī)械脫水期間污泥受到的壓力越大，壓密越大，水分流經(jīng)的道路就越容易被堵塞，所以傳統(tǒng)的機(jī)械脫水技術(shù)很難達(dá)到完全脫水。為了進(jìn)一步提高污泥的脫水效果，很多新技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，人們也建立了一批示范工程，電滲透、真空等方式都可以讓污泥實(shí)現(xiàn)深度脫水。污泥深度脫水是一種效果極佳的污泥脫水工藝，就以電滲透脫水技術(shù)為例，它利用物體之間的物理性能，在電場(chǎng)作用下，加上不同物質(zhì)的酸堿度不同，其中的帶電分子不斷流動(dòng)，最終將污泥中的水分分解，達(dá)到脫水的目的。

2.1.3 污泥干化技術(shù)

污泥干化是在污泥脫水后，利用熱能進(jìn)一步降低污泥含水率的方法，最終能將污泥含水量降到自身質(zhì)量的10%。近年來(lái)，污泥干化技術(shù)發(fā)展非常迅速。首先利用太陽(yáng)能、生物能等新能源進(jìn)行污泥干化，其次利用干化設(shè)備對(duì)污泥進(jìn)行烘干，最后是研發(fā)污泥干化新技術(shù)，如真空脫水技術(shù)、生物干化等，讓污泥脫水更加徹底。

2.1.4 污泥厭氧消化技術(shù)

厭氧消化技術(shù)是一種穩(wěn)定性極高的處理技術(shù)，目前該項(xiàng)技術(shù)得到了世界的認(rèn)可，歐美已經(jīng)優(yōu)先對(duì)污水處理廠進(jìn)行改裝，為其配備了專業(yè)的厭氧消化裝置。厭氧消化既能達(dá)到處理污泥的作用，也能產(chǎn)生沼氣，供應(yīng)污水處理廠所需的電能，緩和用電壓力。但我國(guó)在該技術(shù)應(yīng)用上面臨一些阻礙，如污泥含沙量高、能源物質(zhì)少，再加上建設(shè)成本高，污泥厭氧消化技術(shù)一直得不到落實(shí)。

近年來(lái)，隨著國(guó)際技術(shù)交流日益頻繁，我國(guó)的厭氧消化技術(shù)也取得了較大的進(jìn)展?；谖覈?guó)污泥特征，人們進(jìn)行了一系列改造計(jì)劃，為我國(guó)污泥處理提供新方向。厭氧消化技術(shù)利用生物特性，讓一種物質(zhì)對(duì)另一種物質(zhì)實(shí)施無(wú)氧代謝，幫助分解消化污泥中的有機(jī)物，最終產(chǎn)出無(wú)機(jī)物和其他氣體，這是目前最環(huán)保、最便捷的一種技術(shù)，效果非常好。但是，其成本太高，所以實(shí)施難度較大。

2.2 污泥的資源化利用

2.2.1 污泥的土地利用

土地利用是最傳統(tǒng)的一種污泥資源化利用方式，其中的有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)和種植環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。盡管污泥的土地利用具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是污泥中含有很多的細(xì)菌、重金屬，直接運(yùn)用會(huì)對(duì)土地造成嚴(yán)重污染，因此在進(jìn)行農(nóng)地利用之前，必須對(duì)污泥進(jìn)行無(wú)害化處置，確保其中只剩下改善土壤結(jié)構(gòu)的有益成分。

除此之外，污泥能明顯提高植物的葉綠素含量和觀賞價(jià)值。我國(guó)園林綠化、花卉生產(chǎn)等行業(yè)對(duì)種植土需求量巨大，給水污泥的成分與土壤接近，將其作為種植土使用，是給水污泥處置的一條出路，具有廣闊的應(yīng)用前景。污泥還可以代替部分黏土作為水泥廠生產(chǎn)配料，將給水污泥用于水泥生產(chǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)可行的污泥處置方式。除此之外，污泥中含有鹽類物質(zhì)，可以用作吸附材料，起到除磷作用。給水污泥具有比干性污泥更強(qiáng)的吸附效果，人們可以直接使用給水污泥進(jìn)行濕地填料，在保證除磷效果的前提下有效節(jié)省成本。

2.2.2 污泥的能源利用

污泥通過(guò)特殊處理可以產(chǎn)生沼氣。人們可以適時(shí)調(diào)整容器里的厭氧環(huán)境，促使微生物與有機(jī)物結(jié)合，共同完成發(fā)酵和降解工作，最后產(chǎn)生沼氣。而沼氣是一種清潔燃料。這樣可以實(shí)現(xiàn)污泥的最大化利用，在產(chǎn)生沼氣的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)肥料，既環(huán)保又安全[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

資源化和無(wú)害化是我國(guó)處理污泥時(shí)要始終堅(jiān)持的標(biāo)準(zhǔn)，合理處置污泥，對(duì)污泥實(shí)行資源化利用是社會(huì)發(fā)展的客觀要求。目前，我國(guó)污泥資源化利用還存在一些問(wèn)題，但是只要國(guó)家相關(guān)政策落實(shí)到位，嚴(yán)格堅(jiān)持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，人們就一定可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的資源化利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自然資源的循環(huán)利用和綜合利用。