城市污水處理廠剩余污泥處置的資源化利用路徑探索

麻占威

（貴州貴安新區(qū)綠興環(huán)保有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

引言

污泥是污水處理產(chǎn)生的副產(chǎn)物，近年來，我國城鎮(zhèn)生活污水收集處理取得顯著成效，但仍然存在“重水輕泥”的問題，剩余污泥處理成為環(huán)境治理難題之一。剩余污泥會對生態(tài)環(huán)境造成較大污染，但同時也可以通過技術(shù)加工成為社會生產(chǎn)的重要資源，做好剩余污泥的資源化處理，符合經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護并重的發(fā)展原則。我們在剩余污泥的處理過程中應(yīng)當(dāng)秉承“泥水共治”和因地制宜的原則，提高剩余污泥利用率，為建設(shè)美麗中國提供有力支撐。

1 污泥資源化利用的意義

首先，污泥資源化利用是生態(tài)環(huán)境保護的基本要求。剩余污泥中含有大量的重金屬、寄生蟲、病原微生物等，如果處置不當(dāng)或任意排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染與生態(tài)破壞。提高污泥利用率，完成污泥的價值轉(zhuǎn)化，可以為環(huán)境保護提供保障。

其次，污泥的資源化利用可以更好地保障居民健康，污泥的不規(guī)范排放會破壞生態(tài)系統(tǒng)，進而誘發(fā)水環(huán)境污染、土壤污染等問題，影響人們的用水安全，同時動植物生長也會受到影響，在生物循環(huán)規(guī)律的影響下也會威脅居民的身體健康與正常生活。

最后，實施污泥資源利用是資源節(jié)約的潛在需求。剩余污泥產(chǎn)生量大，內(nèi)含氮、磷、鉀等豐富的有機和無機物質(zhì)，不科學(xué)的處置是資源浪費的表現(xiàn)。

2 污泥資源化利用的前提

污泥資源化利用應(yīng)堅持“泥水共治”，（1）完善城市污水收集管道，實現(xiàn)污水的集中處理。這既可以降低污水治理成本，提高污水治理效率，同時也可以保障污泥中可再利用的資源，如有機物、砂等處于較高的含量狀態(tài)，為剩余污泥的資源化利用提供更多便捷。相關(guān)地區(qū)可以結(jié)合地方實際情況完善污水收集口，優(yōu)化污水收集管網(wǎng)，進而更好地保障污泥泥質(zhì)，提高污泥處理效率，控制污泥處理成本，實現(xiàn)集約化、集成化管理，更好地開發(fā)污泥價值[1]。（2）控制工業(yè)污水廢水納管排放。工業(yè)污水排放是污泥的產(chǎn)生誘因，尤其是近年來工業(yè)產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的黃金時期，污水排放量較大，同時受市場需求、企業(yè)市場定位等多重因素的影響，現(xiàn)階段工業(yè)污水構(gòu)成也較為復(fù)雜，這就導(dǎo)致剩余污泥中重金屬、有機污染物等有毒有害污染物含量相對較高，這些污染物又會附著在污泥上，也使得污泥資源化利用過程中易出現(xiàn)二次污染。因此做好工業(yè)廢水的管控、評估、分析十分必要，這可以進一步減少剩余污泥中有毒有害物質(zhì)的含量，為其資源化利用提供更多保障。

3 污泥資源化利用路徑

3.1 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)

剩余污泥中含有較多的氮、磷、鉀等成分，這些成分可以促進植物生長，因此農(nóng)業(yè)應(yīng)用成為剩余污泥資源化再利用的主要方向。通過去除剩余污泥中的有害物質(zhì)，再結(jié)合植物生長需求添加菌種、粉煤灰等相應(yīng)物質(zhì)，可以生成有機復(fù)合顆粒肥或無機復(fù)合顆粒肥。

在資源化處理的過程中首先需要完成脫水處理，將含水率控制在50%～80%，落實有機物熟化處理，根據(jù)應(yīng)用需求確定添加物質(zhì)比例，并在脫水后的剩余污泥中添加粉煤灰、營養(yǎng)元素和添加劑，然后造粒、干燥、裝袋生成肥料，再通過工藝手段去除剩余污泥中的病菌、蟲卵、重金屬元素等有害物質(zhì)。

剩余污泥制成的肥料可以更好地改良土壤并實現(xiàn)量級生產(chǎn)，具有較高的可操作性。同時我國作為農(nóng)業(yè)大國，剩余污泥制成的肥料市場前景相對較好，市場需求也相對較高[2]。剩余污泥制作的肥料除了可以為農(nóng)業(yè)種植提供更多助力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展以外，也可以應(yīng)用于林地種植中，為城市綠化、林業(yè)發(fā)展提供更多助力。收集林業(yè)種植和城市綠化過程中產(chǎn)生的樹枝，將其粉碎后與污泥、木屑混合堆肥，可在有效控制污染物含量的基礎(chǔ)上，將其再次應(yīng)用于林業(yè)種植和城市綠化中。

3.2 應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)

剩余污泥中含有粗蛋白、纖維素、脂肪酸等物質(zhì)，其中粗蛋白以氮氨酸、胱氨酸、蘇氨酸為主要形式，可以為動物生長提供必要的氨基酸，且氨基酸比例平衡。因此剩余污泥經(jīng)過處理可以應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖，通過提取粗蛋白、纖維素、脂肪酸等相應(yīng)物質(zhì)制作飼料，可以降低畜牧養(yǎng)殖成本。

3.3 制作燃料

3.3.1 污泥低溫?zé)峤庵朴?/p>

污泥低溫?zé)峤庵朴褪乾F(xiàn)階段較為常用且較為先進的技術(shù)，該技術(shù)需要將溫度控制在300～500 ℃的閾值范圍內(nèi)，在高壓和缺氧環(huán)境下，利用污泥中的硅酸鋁以及重金屬成分完成脂類和蛋白質(zhì)向碳氫化合物的轉(zhuǎn)化，進而形成油炭、反應(yīng)水等相應(yīng)物質(zhì)。該技術(shù)可以實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，與城市污水處理廠剩余污泥產(chǎn)量大的特性較為契合[3]。

3.3.2 污泥直接油化

污泥熱解制油需要脫水干燥處理，并控制相應(yīng)的溫度條件（250～350 ℃）和壓力條件（5～15 MPa），在此之后還要做好催化劑的選擇，并通過分解、縮合、脫氫、環(huán)化等技術(shù)工作的落實，實現(xiàn)有機物質(zhì)向低分子油狀物的轉(zhuǎn)化。該技術(shù)對設(shè)施設(shè)備的要求相對較高，同時易產(chǎn)生較大的異味，因此針對該技術(shù)，還需要進行進一步的優(yōu)化和研究。

3.3.3 污泥消化制沼氣

污泥消化制沼氣需要經(jīng)過兩個階段，通過厭氧消化的方式液化、氣化有機物，同時去除污泥中的病菌、蟲卵等有害物質(zhì)。第一階段為酸性消化階段，引入胞外酶，完成有機物的酸化和水解；第二階段為堿性消化階段，專性厭氧菌將消化過程第一階段由兼性厭氧菌產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物分解成二氧化碳、甲烷和氨。制成的甲烷可以為污水處理廠提供能量，具有較高的綜合利用價值[4]。

3.4 制造建材

3.4.1 制造水泥

利用剩余污泥焚燒成灰后的產(chǎn)物以及下水道污泥可生產(chǎn)水泥，該類水泥被稱為生態(tài)水泥。經(jīng)過實驗檢測，將焚燒后的剩余污泥添加于水泥熟料中，雖然會在一定程度上降低水泥的強度，但是在與熟料反應(yīng)的過程中，其有害物質(zhì)、重金屬元素得到了有效消化，同時該類型水泥的穩(wěn)定性也相對較強。建筑施工對水泥的需求量相對較大，因此可以利用這一特質(zhì)發(fā)揮生態(tài)水泥的優(yōu)勢，在降低城市污水處理廠運營成本的同時，為建筑施工提供穩(wěn)定性強且價格相對較低的原材料[5]。

3.4.2 制造陶粒

污泥制陶粒是將粉末狀物料加熱到熔點以上，使一部分物料變成液相物質(zhì)，之后固化成型。這種輕質(zhì)陶?？勺鳛槁坊牧?、混凝土骨料或花卉覆蓋材料，也可作為污水處理廠快速濾池的濾料，代替常用的硅砂、無煙煤。剩余污泥制造陶粒過程中需要有效控制所產(chǎn)生的煙氣及剩余污泥中重金屬元素的影響。

3.4.3 制磚

污泥可通過直接干化或焚燒的方式制成磚塊，這種方法制成的磚塊具有輕質(zhì)地等優(yōu)勢，同時具有高抗壓強度，相較于傳統(tǒng)磚塊制作方法，這種制作方法可以節(jié)約黏土資源，實踐應(yīng)用過程中需要控制污泥的含水率及摻入量，使其不影響磚塊的性能和強度[6]。

3.4.4 制造纖維板

污泥中含有30%～40%的粗蛋白，可以應(yīng)用于纖維板的制作中，粗蛋白能溶于水、稀酸、稀堿、中性鹽等相應(yīng)溶液，可以在堿性條件下通過加溫、干燥、加壓的方式改變其理化性質(zhì)，進而形成活性污泥樹脂，即纖維板制作過程中所需的蛋白膠，并配合纖維膠形成纖維板。

3.4.5 制作環(huán)保材料

剩余污泥可以制作活性炭和粘結(jié)劑。剩余污泥中的碳含量相對較高，可以達到50%左右，可以將剩余污泥高溫碳化或引入硫酸催化生成活性炭，為有機廢水處理提供更多的資源。其次，可以利用剩余污泥中的蛋白質(zhì)、脂肪、多糖等有機物，發(fā)揮其黏結(jié)性能，通過高溫氣化爐形成型煤粘結(jié)劑。將剩余污泥應(yīng)用于環(huán)保材料制作，既可以有效降低成本，也為其普及應(yīng)用提供了可靠保證，同時也可以較好地避免出現(xiàn)二次污染問題，因此剩余污泥制作環(huán)保材料的應(yīng)用前景相對較好[7]。

4 建議

目前污泥處理環(huán)節(jié)存在違規(guī)處置和非法轉(zhuǎn)移等違法違規(guī)行為，造成二次污染的環(huán)境風(fēng)險突出。污泥資源化利用過程應(yīng)強化源頭管控，加強排污許可管理，加強監(jiān)管執(zhí)法，從源頭上防止有毒有害物質(zhì)進入市政污泥，確保污泥泥質(zhì)符合控制指標(biāo)要求。因此政府等相應(yīng)社會職能部門需要加強法律法規(guī)建設(shè)，結(jié)合地方實際情況以及在污泥資源化利用過程中存在的問題和排污許可管理需求完善規(guī)章制度，做到有法可依、有跡可循，提高監(jiān)督力度和執(zhí)法強度，有效解決違法違規(guī)行為頻出的問題。

其次，相關(guān)部門應(yīng)強化運輸儲存管理，污泥運輸儲存是連接污水處理廠和污泥最終處置設(shè)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，相關(guān)部門應(yīng)提升全流程管理水平，落實污泥處理處置轉(zhuǎn)運聯(lián)單跟蹤制度，加強對污泥運輸環(huán)節(jié)的管控，有效避免隨意傾倒等不良行為。此外，還需要從污泥處理的全過程出發(fā)，完善工作流程并建立工作標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合其資源化利用方向?qū)夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)做出有效調(diào)整，使其更好地與其應(yīng)用需求對接，為污泥資源化利用的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；ㄔO(shè)提供更多助力。

最后，相關(guān)部門及人員還需加強技術(shù)研究，做好技術(shù)開發(fā)，推動技術(shù)優(yōu)化。就現(xiàn)階段來看，經(jīng)濟社會的發(fā)展，尤其是工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，讓污泥構(gòu)成變得越來越復(fù)雜。在污泥資源化利用的過程中，我們必須保障技術(shù)方法選擇的針對性、科學(xué)性和有效性，做好污泥分析，了解污泥的理化性質(zhì)，結(jié)合不同產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求明確污泥資源化利用方向。在此基礎(chǔ)上，通過技術(shù)優(yōu)化、方法優(yōu)化有效降低污泥資源化利用所帶來的負面影響，最大化開發(fā)污泥的利用價值。同時建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息交互的便捷性優(yōu)勢，做好市場數(shù)據(jù)調(diào)查，根據(jù)污泥理化性質(zhì)分析其應(yīng)用方向，并與相關(guān)產(chǎn)業(yè)進行對接，在降低下游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)運營成本的同時，提高污泥價值轉(zhuǎn)化率和利用率。

5 結(jié)語

相比于污水處理設(shè)施，我國污泥處理設(shè)施建設(shè)總體滯后，許多污水處理廠面臨污泥積壓、無處可去的難題。填埋及焚燒不是根治污泥污染的有效途徑，資源化利用是未來的重點發(fā)展方向。實施污泥資源化利用應(yīng)強化技術(shù)支撐、完善價費機制、拓寬融資渠道、完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵采用政府購買服務(wù)方式推動污泥無害化處理和資源化利用，打破機制壁壘，激發(fā)內(nèi)生動力。同時，污泥處理工作應(yīng)多部門協(xié)同推進，共同助力美麗中國的建設(shè)。