城市污水處理廠污泥處理處置方法的綜合評(píng)價(jià)

摘要：現(xiàn)階段我國(guó)污水處理廠的環(huán)境影響評(píng)價(jià)階段多存在“重水輕泥”的現(xiàn)象，對(duì)污泥的處理處置過程并未得到較高的關(guān)注。本文主要通過對(duì)國(guó)內(nèi)污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀、難點(diǎn)及技術(shù)進(jìn)展等多角度分析了城市污水處理廠污泥處理的問題及現(xiàn)有應(yīng)對(duì)措施，而后結(jié)合現(xiàn)狀對(duì)其處理處置過程進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為污泥的后續(xù)發(fā)展過程提供參考。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠;污泥;處理處置;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.009

Comprehensive evaluation of sludge treatment and disposal methods in municipal wastewater treatment plant

Ren Gangfeng

（China International Engineering Design and Research Institute Co.，Ltd.，Kunming Yunnan 650000，China）

Abstract：At present，the phenomenon of “heavy water and light mud” exists in the stage of environmental impact assessment of sewage treatment plants in our country， and the process of sludge treatment and disposal has not received much attention.In this report，the status，difficulties and technological progress of domestic sewage sludge treatment and disposal technology were analyzed from multiple angles， and the existing countermeasures of sewage sludge treatment in municipal sewage treatment plants were analyzed，and then the treatment and disposal process was comprehensively evaluated in combination with the current situation， so as to provide reference Suggestions for the subsequent development process of sewage sludge.

Key words：Municipal sewage treatment plants;Sludge;Treatment and disposal;Comprehensive evaluation

1 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，城市水污染問題也逐漸凸顯，建設(shè)城鎮(zhèn)污水處理廠以處理生活污水和工業(yè)廢水成為現(xiàn)代城市治理水污染的主要途徑。根據(jù)中國(guó)水網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，截至2020年1月，我國(guó)村鎮(zhèn)污水處理廠共4 873座，全國(guó)累計(jì)建設(shè)污水處理廠10 113座，其中9 873座污水處理廠已公布了污染物排放總量或排放濃度信息。污水處理廠對(duì)城市環(huán)境和自然水體的保護(hù)有著突出貢獻(xiàn)，有效推進(jìn)了水資源的可持續(xù)性發(fā)展。但在污水處理過程中產(chǎn)生的活性污泥卻由于長(zhǎng)期受到“重水輕泥”思想的局限，不能給予正確的處理和處置，從而造成其他方面的環(huán)境污染問題?，F(xiàn)階段城市污水處理廠污泥的合理的處理處置在技術(shù)層面和管理層面都出存在一些問題，難以實(shí)現(xiàn)污泥的100%處置和相應(yīng)的處置要求，因此，本文將著眼現(xiàn)階段我國(guó)的污泥處理處置技術(shù)及相關(guān)進(jìn)展，進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)評(píng)價(jià)，提出建議。

2 國(guó)內(nèi)污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)污水處理工程已經(jīng)逐步形成健全的管理和運(yùn)行模式，但污泥處理處置方面的管理技術(shù)和操作技術(shù)的研究由于起步較晚，污泥處理處置衛(wèi)生化、無害化的問題尚未得到重視和解決。但由于各地區(qū)污水處理廠建設(shè)情況有所差異，在污泥處理上的重視程度、投資和運(yùn)行費(fèi)用都有所不同，在我國(guó)西部地區(qū)的污水處理廠普遍存在污泥處理設(shè)備落后的狀況。為了更好地掌握污泥處理處置技術(shù)，需要對(duì)我國(guó)污水處理廠污泥處理處置的技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

3 污泥處理處置技術(shù)難點(diǎn)

污泥產(chǎn)生于污水處理的各個(gè)階段，不同階段的污泥其內(nèi)部成分有所區(qū)別，也會(huì)受到污水本身性質(zhì)的影響。污泥是一類生物可利用性差且含水率高的固體廢物，我國(guó)污泥處理處置工作的主要難點(diǎn)來自污泥本身性質(zhì)。生物可利用性差導(dǎo)致難以采用生物處理的方式對(duì)其內(nèi)部污染物進(jìn)行進(jìn)一步的降解和修復(fù)，而物理化學(xué)方式通常效果較差且投資成本高。含水率高直接影響到污泥的體積大小，過高的含水率加重了污泥處理過程的負(fù)擔(dān)，也降低了污泥的處理效率。但污泥含水率的降低難度較大，污泥處理處置過程中的機(jī)械脫水通常只能將污泥含水率降低至80%左右，如果進(jìn)行深度脫水需要采用能耗更大的干化脫水或其他脫水技術(shù)。含水率直接影響到后續(xù)污泥的處置方式，例如采用焚燒法處置污泥通常需要將污泥的含水率降低至60%以下。

4 污泥處理處置技術(shù)研究進(jìn)展

針對(duì)上述處理處置的難點(diǎn)，我國(guó)開展了多種研究工作，包括常見的超聲波預(yù)處理法、熱水解法和污泥燃料化法等，這些技術(shù)通?？梢允沟梦勰嗌锏募?xì)胞破碎，微生物體內(nèi)的有機(jī)物得到進(jìn)一步的釋放，由原本的固相有機(jī)物轉(zhuǎn)化至污泥的液相中。同時(shí)，將污泥中的蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子，不僅能夠進(jìn)一步提高了生物降解性，也改善了污泥脫水能力。

4.1 解偶聯(lián)代謝技術(shù)

解偶聯(lián)代謝技術(shù)主要是利用解偶聯(lián)劑破壞微生物生命合成代謝與分解代謝兩者過程中的偶聯(lián)狀態(tài)，使得其分解代謝過程產(chǎn)生供給自己所需的能量不能用于合成代謝過程，因此，微生物難以繼續(xù)快速增長(zhǎng)繁殖形成新的微生物，微生物數(shù)量減少，則污泥量降低，利于后續(xù)的污泥處理處置過程?，F(xiàn)階段我國(guó)的解偶聯(lián)技術(shù)依托于外界的化學(xué)偶聯(lián)劑對(duì)微生物起作用，而解偶聯(lián)劑通?？梢詣澐譃樘烊唤馀悸?lián)劑和人工解偶聯(lián)劑兩大類。天然解偶聯(lián)劑是生物自身合成的，例如棕色脂肪及生物自主合成的解偶聯(lián)蛋白等;人工偶聯(lián)劑是在人為可操控環(huán)境中合成的并有一定解偶聯(lián)作用的化學(xué)物質(zhì)，例如2，4-二硝基本分（DNP）、對(duì)-硝基苯酚（p-NP）等。

解偶聯(lián)劑在生物體中的作用機(jī)理較為復(fù)雜，主要分為以下幾個(gè)過程：首先，解偶聯(lián)劑與污泥中H+相結(jié)合，降低微生物細(xì)胞膜對(duì)H+的排外作用，因此，可以使得解偶聯(lián)劑與H+共同進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，使得微生物細(xì)胞內(nèi)外的質(zhì)子濃度發(fā)生改變;其次，由于微生物的新陳代謝過程依托于ATP的合成與轉(zhuǎn)化，但由于細(xì)胞膜內(nèi)外質(zhì)子梯度不足，因此，降低了ATP合成量;最后，微生物氧化有機(jī)物所產(chǎn)生的能量不能合成ATP儲(chǔ)存，只能通過熱量的方式散發(fā)出去。通過上述途徑，解偶聯(lián)劑在微生物的合成代謝和分解代謝之間造成了一定的阻礙，導(dǎo)致工藝中污泥的產(chǎn)量減少。為了了解解偶聯(lián)劑對(duì)污泥處理過程的具體作用，Low等人在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理過程，發(fā)現(xiàn)加入解偶聯(lián)劑p-NP后污泥中的生物量約減少為原來的一半，而系統(tǒng)底物的降解也受到相應(yīng)的影響，底物去除率降低了25%。

4.2 熱水解技術(shù)

熱水解技術(shù)主要是利用高壓反應(yīng)釜對(duì)污泥進(jìn)行加熱水解，使得微生物細(xì)胞膜破碎形成有機(jī)物含量高的水解液，最終采用厭氧消化的方式對(duì)水解液進(jìn)行處理。熱水解技術(shù)處理污泥主要是為了對(duì)污泥的脫水性能和厭氧消化性能進(jìn)行改善，增強(qiáng)其可生化性。

熱水解技術(shù)處理活性污泥的原理較為簡(jiǎn)單，即在高壓反應(yīng)釜中利用高溫高壓快速破壞微生物細(xì)胞，促進(jìn)有機(jī)物的水解，不僅對(duì)活性污泥中的生物性污染（如病菌）有減輕作用，而且還能增強(qiáng)污泥的脫水性和氧化性。

4.3 污泥燃料化技術(shù)

相比于解偶聯(lián)技術(shù)和熱水解技術(shù)，污泥的燃料化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更強(qiáng)，對(duì)污泥完成處理處置的同時(shí)也能進(jìn)一步產(chǎn)生能源，例如：對(duì)污泥處理后利用其生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電、制油等。污泥的燃料化包括低溫?zé)峤庵苽淙剂稀㈦姵?、油等，此技術(shù)對(duì)污泥中有機(jī)物含量要求較高，且工藝設(shè)備復(fù)雜，因此推廣性較低。

以上三類是現(xiàn)階段我國(guó)城市污水處理廠污泥處理處置中的常用方法，對(duì)于不同性質(zhì)的活性污泥其適宜方法有所不同。例如：處理生物性污染較為嚴(yán)重的活性污泥可采用熱水解法，不僅能夠水解活性污泥，也減輕了后續(xù)滅菌消毒程序的壓力。根據(jù)具體的實(shí)際情況，選用最為合適的活性污泥處理辦法。

5 污泥處理處置技術(shù)評(píng)價(jià)

我國(guó)污水處理廠的建設(shè)較晚，因此在污水處理廠的運(yùn)行維護(hù)上依舊存在經(jīng)驗(yàn)不足的情況，而對(duì)其中污泥處理的相應(yīng)研究更少。

污泥的處理處置難度與其原本的性質(zhì)有著直接的關(guān)聯(lián)，而其原本的性質(zhì)主要取決于污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)、工藝流程和運(yùn)行狀況。為了進(jìn)一步保障污水處理過程中的污泥能夠得到有效處理，需要對(duì)其形成進(jìn)行深一步的分析。如果不經(jīng)處理直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植，對(duì)人類的健康有潛在威脅。

5.1 污泥處理方法后評(píng)價(jià)

污泥的處理效果直接影響到后續(xù)污泥的處置作用，是實(shí)現(xiàn)污泥資源化、減量化的重要步驟。在此過程中，需要進(jìn)行污泥的減量化、無害化和穩(wěn)定化，并對(duì)污泥中的病菌、有機(jī)質(zhì)、異味等進(jìn)行有效處理，以減小污泥體積、減輕污泥質(zhì)量并降低處理費(fèi)用?，F(xiàn)階段我國(guó)常用的處理方法有干化法、焚燒法、厭氧消化法、石灰穩(wěn)定法和好氧堆肥法等，它們有各自適宜處理的污泥，從而使得污泥資源能夠最大程度上得到有效利用。

污泥處理方式的選擇和評(píng)價(jià)需要根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)展?fàn)顩r及工藝技術(shù)成熟度綜合考慮，依據(jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展水平和地區(qū)環(huán)境等多方面進(jìn)行考量和評(píng)價(jià)。

5.2 污泥處置去向后評(píng)價(jià)

在污泥處理后，即需要進(jìn)行污泥的消納和處理，現(xiàn)階段我國(guó)污泥處置方式與固體廢物相同，主要為填埋、土地利用和資源回收。根據(jù)2012年卜曉明對(duì)我國(guó)城市污水處理廠處置方法的全面調(diào)研中可知，現(xiàn)階段我國(guó)污泥處置方法中3/5為土地填埋，污泥發(fā)酵后在農(nóng)業(yè)上進(jìn)行資源利用的污泥僅占1/10，而露天堆放和外運(yùn)處理的則約占到了1/5，而其中露天堆放和外運(yùn)通常難以得到更加妥善的處理，達(dá)不到安全處置的標(biāo)準(zhǔn)。

城市污泥的處理處置效果直接影響到周邊環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)對(duì)城市水污染行業(yè)有所影響，處理效率低，而導(dǎo)致污泥處理處置存在問題的主要影響因素是投資費(fèi)用和成本不足，導(dǎo)致整體耗資較大，影響處理效果。

6 結(jié)論

污水處理廠的污泥處理和污水處理都同等重要，但現(xiàn)階段污水處理廠常常出現(xiàn)“重水輕泥”的現(xiàn)象，嚴(yán)格執(zhí)行污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)但對(duì)污泥處理處置過程不夠重視。而現(xiàn)階段污泥的處理處置環(huán)節(jié)難點(diǎn)重要可以通過解偶聯(lián)技術(shù)、熱水解技術(shù)和污泥燃燒話技術(shù)進(jìn)行破解，但其處理處置過程中的各個(gè)方法都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，需要根據(jù)實(shí)際的污水處理廠情況選擇最佳的方式。

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收稿日期：2020-10-18

作者簡(jiǎn)介：任鋼鋒（1977-），男，漢族，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槲鬯幚怼?/p>