城市污水廠排污處置方式及綜合利用措施

浙江雙益環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司 唐凱杰，李博陽，王丹麗，劉小鳳

近幾年我國城市化高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)加速，雖然對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要推動作用，但也導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受到破壞。例如工業(yè)生產(chǎn)排放大量污水，導(dǎo)致水資源污染不斷加劇，并使周邊人民群眾的日常生活及身體健康受到不良影響。

當(dāng)前水污染問題已經(jīng)得到重視，而相關(guān)的污泥還不能得到有效處理，污水中存在的污泥即為采用生物技術(shù)治理污水時所產(chǎn)生的絮狀物，其中通常包含大量有害元素，若不進(jìn)行科學(xué)合理的處理，可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境因此受到嚴(yán)重影響。

傳統(tǒng)模式的污泥處理辦法包括海洋排放、填埋以及焚燒，但是這些方法并不能有效解決相關(guān)的污染問題，特別是當(dāng)前污泥產(chǎn)生量持續(xù)增加，同時環(huán)境檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，所以更需要針對污泥處理辦法進(jìn)行合理優(yōu)化，并盡可能促使其起到節(jié)約資源作用。由此可見，針對城市污水廠排污處置方法及綜合利用措施進(jìn)行分析具有重要意義。

一、污泥處置方法

進(jìn)行一級、二級處理之后產(chǎn)生的初沉污泥以及剩余污泥，均需要進(jìn)入到處理池中，以對系統(tǒng)處理能力和污泥產(chǎn)生量之間的狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，之后針對污泥進(jìn)行濃縮處理，目的在于縮減其體積，進(jìn)行硝化處理，有利于控制其中致病微生物以及有機(jī)物的數(shù)量和含量，從而有效控制污泥的應(yīng)用風(fēng)險，實施脫水操作的目的在于降低污泥中的水分含量，經(jīng)過脫水處理之后的污泥，既可直接應(yīng)用，也可再進(jìn)行干化處理，之后再應(yīng)用[1]?？傮w上來看，針對污泥進(jìn)行處置，可以將其全部或是部分作為資源進(jìn)行利用，或是通過處理使其再次回到環(huán)境之中，以此為基礎(chǔ)，污泥處置方法主要如下。

（一）污泥填埋

污泥填埋處置方式是以傳統(tǒng)填埋模式為基礎(chǔ)，融合環(huán)保思想，選擇合理的位置并運(yùn)用必要的防護(hù)處理措施，經(jīng)過科學(xué)且嚴(yán)格的工程操作方法，對污泥進(jìn)行處置。當(dāng)前污泥填埋屬于一項發(fā)展基本成熟的處置措施，優(yōu)勢在于容量大、投資少且見效快，但是對于污泥自身的土力學(xué)性質(zhì)提出了較高的要求，且存在運(yùn)輸費用相對較高、所需場地的面積相對較大的不足之處，同時還需針對相應(yīng)位置的地基實施防滲處理，以避免該位置的地下水受到污染。針對污泥進(jìn)行填埋處置，在解決污泥處置問題的同時，受到雨水侵蝕的影響以及滲漏作用的影響，多種有毒有害物質(zhì)可能導(dǎo)致地下水環(huán)境逐漸惡化，所以開展污泥填埋處置工作的過程中，不僅要保證填埋位置的選擇得當(dāng)，還必須充分考慮相關(guān)的環(huán)境問題，必須將污泥填埋場設(shè)置于地下水位較低、地基滲透系數(shù)較低的區(qū)域，同時科學(xué)配置凈化配套設(shè)施以及滲濾液收集裝置，以避免污泥填埋處置導(dǎo)致其他形式的污染情況出現(xiàn)。在時代發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的背景下，污泥填埋處置措施的應(yīng)用頻率越來越低。

（二）污泥焚燒

污泥之中的纖維素含量以及有機(jī)物含量均相對較高，選擇針對其進(jìn)行焚燒處置的原因，即為可對其中的高熱值和高有機(jī)成分含量進(jìn)行利用。

針對污泥采用焚燒的方式進(jìn)行處置，可以快速實現(xiàn)污泥的減量化，特別是近幾年來，相關(guān)手段以及預(yù)處理工藝進(jìn)行改善之后，污泥中的熱能應(yīng)用效率大幅度提升，更有利于環(huán)保，同時還可針對不適合進(jìn)行資源化處理的污泥進(jìn)行有效處置。需要注意的是，采用焚燒的方式處置污泥，還可對其中的能源進(jìn)行充分利用，特別是若填埋場距離污泥位置較遠(yuǎn)，采用焚燒的方式進(jìn)行處置，更能夠體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。但是焚燒處置的成本相對較高，同時由焚燒處置所產(chǎn)生的環(huán)境污染，必須受到重視[2]。

（三）水體消納

針對水體進(jìn)行消納污泥的處置，一般不必針對污泥實施科學(xué)的無毒無害化處理，便可將污泥直接排放至水體當(dāng)中，但是該方法僅可作為權(quán)宜之計，并不能從根源上對污染情況進(jìn)行改善，特別是污泥被排放到水體中以后，其中的有毒有害物質(zhì)能夠在一定程度上致使水生環(huán)境發(fā)生惡化，且在引起水位升高情況的同時，還可能造成河道的堵塞，進(jìn)而致使人類的正常生產(chǎn)生活受到嚴(yán)重影響，所以一般來說，不建議應(yīng)用水體消納的處置方式。

二、污泥綜合利用措施

（一）污泥堆肥

對污泥進(jìn)行脫水處理之后，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)或是林業(yè)當(dāng)中，屬于當(dāng)前我國多數(shù)污水處理廠主要污泥綜合利用措施，因為污泥之中鉀、磷、氮等多種元素含量較大，且有利于植物生長，所以能夠在農(nóng)業(yè)、林業(yè)發(fā)展中收到較好的應(yīng)用效果。但與此同時，污泥中的重金屬離子、寄生蟲卵以及降解難度較大的有機(jī)物等，均易導(dǎo)致土壤以及植物受到危害，同時還可能導(dǎo)致地表水以及地下水受到一定程度的污染，所以將脫水污泥應(yīng)用于農(nóng)田林地之前，必須先將其中的寄生蟲卵、病菌等徹底滅殺，并將各種有害物質(zhì)盡可能去除[3]。

（二）污泥硝化制沼氣

針對污泥實施厭氧硝化處理有利于提升污泥的穩(wěn)定性，但是當(dāng)前可開展該項處理工作的工廠多具有規(guī)模較小、污泥數(shù)量過少的特點，所以整體上不能體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值。但是，若應(yīng)用污泥好氧硝化處理技術(shù)，不僅處理過程穩(wěn)定性良好，且處理過程排污量較少，同時能耗較大、運(yùn)行費用較高。所以，具體應(yīng)用何種工藝，應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇。

（三）污泥燃料化技術(shù)

1.污泥能量回收系統(tǒng)（HERS）

HERS法應(yīng)用過程為，針對初沉池中的污泥以及剩余活性污泥，分別實施厭氧硝化處理，并對其中的硝化氣實施脫硫處理，再將其應(yīng)用于發(fā)電。對于混合硝化污泥，則需進(jìn)行離心脫水處理，將其中的含水率控制為80%，之后適量摻入輕溶劑油，使其轉(zhuǎn)變成為可流動的漿液，再將漿液送入至四效蒸發(fā)器中，進(jìn)行蒸發(fā)處理，之后于其中開展脫輕油工作，以生成污泥燃料。該燃料的含油率為0.15%，含水率為2.6%。之后還應(yīng)將輕油送回至前端，使其能夠在脫水污泥之中作為流動媒體。燃燒污泥的蒸汽，一部分可用于處理干燥污泥，其余部分則可用來發(fā)電。在對HERS法進(jìn)行應(yīng)用的過程中，經(jīng)過機(jī)械脫水處理的硝化污泥為主要物料，多效蒸發(fā)法則為污泥干燥處理過程中的主要干燥處理措施。在此過程中回收污泥能量的方式可以分為兩種，一為污泥燃燒，另一種為厭氧硝化，且其中的產(chǎn)物均可用于發(fā)電[4]。

2.污泥燃料化法（SF法）

應(yīng)用SF法的過程中，要先將未經(jīng)硝化處理的混合污泥進(jìn)行機(jī)械脫水處理，再于其中摻入重油，使其形成流動狀態(tài)的漿液，之后將其送入至四效蒸發(fā)器中做蒸發(fā)處理，接著開展脫油處理工作，以制成污泥燃料，該污泥燃料的熱值為23027kJ，含油率為10%或更低，含水率則在5%左右。重油可以作為其中的流動介質(zhì)，且可重復(fù)進(jìn)行應(yīng)用，污泥燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的蒸汽，可在污泥干燥過程中作為電源以及熱源。

將HERS法與SF法進(jìn)行對比，應(yīng)用前者需要首先針對污泥實施硝化處理，之后采用蒸汽發(fā)電以及硝化氣相結(jié)合的方式，對能量進(jìn)行回收；而應(yīng)用后者，不須首先硝化處理，即可直接將其通過蒸發(fā)干燥處理制作成為燃料。且在應(yīng)用前者的過程中，將輕質(zhì)溶劑油作為流動媒體，因為該類型的流動媒體黏度較低，而污泥含水率約80%，所以其不易與污泥混合，也就限制了蒸發(fā)效率的提升，而后者將重油作為流動媒體，其可與脫水污泥進(jìn)行有效混合，但是應(yīng)用前者時，輕質(zhì)溶劑油回收率更高，基本為100%，后者中的重油則不具有較高的回收率，一般需要持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)充[5]。

（四）活性污泥做黏結(jié)劑

污泥之中包含多糖、脂肪以及蛋白質(zhì)等多種有機(jī)物，熱值較高，同時黏結(jié)性能良好，可以在無煙粉煤之中作為黏結(jié)劑，并共同加工處理成為型煤。在此過程中，因為使用高溫氣化爐對污泥進(jìn)行處理，所以可以有效避免污泥產(chǎn)生污染，且因為其中的黏結(jié)劑為污泥，而非傳統(tǒng)的白泥，所以型煤在高溫環(huán)境下的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)可以得到優(yōu)化，也就可以促使其氣化反應(yīng)性進(jìn)一步提升，灰渣殘?zhí)悸曙@著降低，碳轉(zhuǎn)化率大幅度提升。除此之外，污泥自身所具有的熱值也能夠在加工型煤的過程中得到充分應(yīng)用，由此，大量污泥可以得到快速有效的處理。

（五）污泥低溫?zé)峤庵迫剂嫌?/h3>

污泥低溫?zé)峤馐且环N發(fā)展時間相對較短的化學(xué)處理技術(shù)，借助催化劑針對污泥有機(jī)質(zhì)進(jìn)行無氧加熱處理，在污泥發(fā)生熱裂解的過程中，即能夠生成衍生燃料，燃料主要包括可燃?xì)?、碳和油。并且在此過程中，全部轉(zhuǎn)化過程所需的能量均由燃料燃燒進(jìn)行提供，燃料燃燒的剩余能量還可回收作為燃燒油。

（六）剩余污泥制可降解塑料

諸多原核生物處于不平衡生長狀態(tài)時，其通過合成產(chǎn)生的碳源貯藏性物質(zhì)及胞內(nèi)能量，即為聚羥基烷酸，其屬于可以完全進(jìn)行生物降解的物質(zhì)，同時加工性能良好，在新型熱塑材料之中具有較為廣闊的發(fā)展前景。實際上來看，當(dāng)前我國生態(tài)環(huán)境受到化學(xué)合成塑料的影響持續(xù)加劇，將新型熱塑材料作為傳統(tǒng)合成材料的替代品，可以有效改善大規(guī)模的“白色污染”情況，但是對聚羥基烷酸進(jìn)行獲取的最主要途徑為純種發(fā)酵生產(chǎn)，生產(chǎn)過程耗能較大、成本較高，所以當(dāng)前尚不能應(yīng)用于商業(yè)，還需設(shè)法控制聚羥基烷酸的生產(chǎn)成本，以擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模。對于活性污泥來說，其屬于有機(jī)物以及微生物進(jìn)行聚集的基體，可以在其中獲取聚羥基烷酸，也就是說，可以選擇將活性污泥作為聚羥基烷酸生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)[6]。

（七）污泥的建材利用

既往生產(chǎn)各類建材的過程中，對污泥進(jìn)行應(yīng)用通常為，使用污泥焚燒灰作為原材料進(jìn)行熔融微晶玻璃、制熔融材料以及制輕質(zhì)陶粒等，以生產(chǎn)生化纖維板、水泥等多種建材。但是，為了有效控制投資，可在污泥建材生產(chǎn)過程中，充分應(yīng)用其自身所具有的熱值，以節(jié)約能耗和降低成本。

生產(chǎn)污泥制輕質(zhì)陶粒的過程中，根據(jù)原材料的差異，可以將該項工作劃分為兩個類型，分別為使用厭氧發(fā)酵污泥或是生污泥，經(jīng)過焚燒處理之后，使用焚燒灰造粒，再進(jìn)行燒結(jié)。該方法早在20世紀(jì)末即已經(jīng)成熟，且得到廣泛應(yīng)用。但是應(yīng)用該方法需要建設(shè)專門的焚燒爐，且污泥有機(jī)成分未得到充分利用。但是近幾年已經(jīng)可以對污泥進(jìn)行脫水處理，進(jìn)行泥質(zhì)陶粒的生產(chǎn)制造。

通過對污泥進(jìn)行熔融處理所獲取的熔融材料，可以作為地下管道襯砌、混凝土骨料或是路基、路面的原材料，但是既往所應(yīng)用的技術(shù)均成本較高，同時不能充分利用污泥原本所具有的熱值，也就導(dǎo)致該項技術(shù)的大量推廣受到限制。自從直接應(yīng)用污泥制備熔融材料的技術(shù)問世，相關(guān)的材料成本以及運(yùn)行成本均大幅度提升，污泥熱值也可得到更加高效的應(yīng)用，由此，材料整體附加值顯著提升。

使用下水道污泥以及污泥焚燒灰共同生產(chǎn)制作形成的水泥為生態(tài)水泥。在通常情況下，生態(tài)水泥生產(chǎn)時，污泥在原材料中的占比最多可以為5%，由此進(jìn)行計算，一座生態(tài)水泥廠每年可以生產(chǎn)生態(tài)水泥約200萬t?？梢娚鷳B(tài)水泥生產(chǎn)屬于對污泥進(jìn)行資源化處理的重要措施之一[7]。

以污泥為原材料制磚，方法主要包括兩個方面：（1）干化污泥制磚；（2）污泥灰渣制磚。在直接使用干化污泥制磚的過程中，需要根據(jù)實際情況，合理調(diào)節(jié)污泥成分，保證其化學(xué)成分與制黏土磚原本的化學(xué)成分基本一致。一般來說，黏土和污泥按照10:1的重量比進(jìn)行配料，以保證污泥磚的強(qiáng)度與紅磚強(qiáng)度一致。而在應(yīng)用污泥焚燒灰渣制磚時，因為灰渣與制黏土磚所具有的化學(xué)成分相似度較高，所以僅需在灰渣之中適量添加硅沙和黏土，硅沙、黏土以及灰渣在配料方面的重量比例應(yīng)為（15—20）：50:100.對污泥制生化纖維板進(jìn)行加工的主要原理，在于活性污泥之中包含球蛋白與粗蛋白，二者均可在水中或是中性鹽、稀堿、稀酸的水溶液中溶解。針對污泥在堿性條件中實施加熱、干燥以及加壓處理，其中的蛋白質(zhì)能夠出現(xiàn)變性情況，能夠生成活性污泥樹脂。與此同時，針對廢纖維進(jìn)行漂白處理和脫脂處理，再將活性污泥纖維與經(jīng)過處理的廢纖維共同壓制，以形成板材。此類型的板材質(zhì)量，在國家三級硬質(zhì)纖維板品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以上。

三、結(jié)束語

針對城市污水廠排出的污泥進(jìn)行合理處置，并將其作為一項重要資源進(jìn)行綜合利用，不僅有利于提升污泥處置工作的效果，還可節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的，從而取得經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面的效益。所以，在城市污水處理廠排污處置以及綜合利用過程中，應(yīng)該根據(jù)地區(qū)整體情況，在能夠兼顧經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境三方面效益的基礎(chǔ)上，采取科學(xué)合理的處置措施以及綜合應(yīng)用措施，促使污泥的應(yīng)用效果得到提升。

相關(guān)鏈接

城市污水處理廠是處理城市污水的重要地點。

當(dāng)前，城市污水處理廠工藝調(diào)試的重要性還沒被普遍認(rèn)識和接受，不少污水廠建成后沒有進(jìn)行工藝調(diào)試，這就產(chǎn)生了要么運(yùn)行不起來，要么運(yùn)行起來水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計要求，運(yùn)行成本偏高等現(xiàn)象。 事實上，工藝調(diào)試是污水廠投產(chǎn)前的一項重要工作，其重要性表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、設(shè)施、控制、工藝等方面出現(xiàn)的問題，使污水廠投入正常運(yùn)行;

二是實現(xiàn)工藝設(shè)計目標(biāo)，即出水各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求;

三是確定符合實際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項控制參數(shù)，在出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求的前提下，盡可能的降低運(yùn)行成本。

第一，帶負(fù)荷試車，解決影響連續(xù)運(yùn)行的各種問題，為下一步工作打好基礎(chǔ);

第二，活性污泥培養(yǎng)，主要是積累處理所需微生物的量;

第三，活性污泥馴化，其目的是選擇適應(yīng)實際水質(zhì)情況的微生物，淘汰無用的微生物;

第四，確定符合實際進(jìn)水水質(zhì)水量的工藝控制參數(shù)，在確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，盡可能降低能耗;

第五，編制工藝控制規(guī)程，以指導(dǎo)今后的運(yùn)行。