城鎮(zhèn)污水處理廠污泥資源化利用技術(shù)研究

龐曉宇

（亳州國禎污水處理有限公司，安徽 亳州 236800）

引言

城市建設(shè)規(guī)模隨著城市的快速發(fā)展而不斷擴大，我國城市化水平不斷提高，導(dǎo)致污水排放量增加。為保證城市正常運轉(zhuǎn)，當(dāng)前很多城市污水處理廠的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模在不斷增大。大部分污水處理廠采取填埋的方式處理污泥，這種方法容易污染環(huán)境，只有通過科學(xué)化處理才能將這些成分復(fù)雜且數(shù)量龐大的污泥消滅，避免其污染生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)污泥無害化、資源化處理。為此，本文重點研究城市污水處理后污泥的資源化利用方法。

1 傳統(tǒng)污泥處置方法

目前很多城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理仍然使用幾種傳統(tǒng)的處理方法，這些方法有一定的優(yōu)勢和不足。隨著近些年科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，污泥處置要求不斷提高，傳統(tǒng)處理技術(shù)的改造升級迫在眉睫。常見的傳統(tǒng)污泥處理途徑有以下幾種。

1.1 填埋處理

我國城鎮(zhèn)污水處理廠傳統(tǒng)污泥處置最為常用的一種方法是填埋處理，此類技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展逐漸成熟。污泥填埋常用的兩種方式分別為單獨填埋方式及與其他垃圾混合填埋方式。該技術(shù)的主要優(yōu)點是可以節(jié)省污泥處理資金，污泥處理效果較好；缺點是容易污染環(huán)境，并且隨著我國污泥產(chǎn)量逐漸增多，填埋位置的選擇難度增加，因此很多地區(qū)開始避免使用填埋處理方式。我國堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，逐漸意識到污泥填埋產(chǎn)生的負面影響，并逐漸開發(fā)其他技術(shù)以淘汰這一處理方法[1]。

1.2 污泥焚燒處理

傳統(tǒng)的焚燒處理方式主要包括脫水后直接焚燒和脫水、干化后焚燒兩種方式（見圖1）。相比于其他焚燒方法，污泥焚燒的主要優(yōu)點體現(xiàn)在焚燒過程無害、無菌。但是焚燒對設(shè)備有著較高要求，很多地區(qū)受到技術(shù)和設(shè)備限制，在焚燒處理過程中會釋放一些有毒氣體，嚴重影響了生態(tài)環(huán)境，廢氣中的重金屬等物質(zhì)不但影響周圍空氣，還會隨著降雨進入土壤中，導(dǎo)致空氣、土壤、水體等多方面受到污染，威脅周圍居民的身體健康，不利于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施。

1.3 用作土地肥料

城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有豐富的養(yǎng)分，其中包含大量有機物和無機物，可以作為肥料施加于土壤中。相比于農(nóng)家肥，污泥中含有較多的有機物，能夠優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，有助于促進農(nóng)作物生長，所以很多地區(qū)將其作為土地肥料使用。但是污泥中不但含有無機物、有機物等營養(yǎng)物質(zhì)，還包含一些有毒有害成分，容易產(chǎn)生土壤污染等問題。比如污泥中的重金屬、病原菌都是常見的土壤污染來源，一旦發(fā)生土壤污染，重金屬等物質(zhì)會進入植物體內(nèi)，并通過食物鏈進入動物、人體，并在人體中長期聚集，威脅人體健康。這導(dǎo)致土地施肥利用方式并不完全適用，相關(guān)人員需要謹慎考慮污泥成分，非必要條件下盡量避免采取此種利用方式，避免土地出現(xiàn)不可逆的污染[2]。

2 污泥處理準(zhǔn)則

要在處理污泥時保護好周圍自然生態(tài)環(huán)境，就要高度落實資源化利用的目標(biāo)，為此，需要提升污泥資源化利用質(zhì)量和效率，污泥處理廠應(yīng)本著安全為本、綠色環(huán)保的準(zhǔn)則處理污泥，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，確保安全順利地完成污泥處理，并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況、環(huán)境承受能力等諸多因素做好污泥資源化利用技術(shù)的選擇和應(yīng)用。

污泥處理的根本原則是安全、綠色、環(huán)保，這是對處理技術(shù)最為基本的要求。城鎮(zhèn)污水處理廠在制定污泥處理計劃時，應(yīng)從多個層面出發(fā)，考慮資金、技術(shù)、資源設(shè)備、污泥總量等影響因素，做好工作方案的制定，明確短期目標(biāo)及長期目標(biāo)，并制定應(yīng)急方案。另外，城鎮(zhèn)地區(qū)污泥資源化利用需要多部門共同參與，而不是單一部門獨立完成，為此應(yīng)以污泥處理準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，做好部門協(xié)調(diào)制度的建設(shè)，明確各個部門的職責(zé)。在污泥資源化處理過程中，還要以城鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃、建設(shè)目標(biāo)為基礎(chǔ)確定污泥處理方法，通過管理不斷提高污泥資源化利用水平，確保污泥資源化利用達到最優(yōu)狀態(tài)。

3 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥資源化利用技術(shù)

3.1 污泥制油技術(shù)

污水處理廠的污泥可通過污泥熱解技術(shù)或者污泥直接油化技術(shù)制油。污泥制油技術(shù)主要是加熱無氧或氧氣量偏低環(huán)境下的污泥，通過高溫促進污泥發(fā)生有機熱裂解、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，最終分解污泥固體物質(zhì)，生成炭、不凝氣體和油。制油產(chǎn)生的其他產(chǎn)品可以直接回收，也可以通過干燥、熱解等方式處理后回收利用。污泥直接油化技術(shù)是借助催化劑和高溫高壓條件促進污泥中高分子化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為低分子油狀物質(zhì)，目前該技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用[3]。

3.2 污泥和煤摻燒技術(shù)

目前大部分地區(qū)的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理技術(shù)都難以滿足實際需求，很多污水處理廠都面臨浪費問題，如何做好污泥處置及資源化利用成為困擾諸多污水處理廠的難題。當(dāng)前部分地區(qū)污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有較多重金屬、有害物質(zhì)，其含量通常較高，如果直接排放到土壤中會嚴重威脅土壤環(huán)境，為此，需要采取優(yōu)化處理辦法，在其達到排放標(biāo)準(zhǔn)后方可進行排放。污水處理廠應(yīng)高效利用污泥中的有用物質(zhì)，在處置過程中積極使用污泥“四化”處置方法，實現(xiàn)從污泥到燃料的應(yīng)用，此技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。污泥中的有機物質(zhì)較多，其熱值僅次于煤餅，較大的熱值促使其可以作為燃燒材料，在某些情況下可以考慮取代煤餅。當(dāng)前很多發(fā)電廠的輔助燃料選用的是含水量30%左右的干化污泥，通過摻和干化污泥和煤進行發(fā)電生產(chǎn)，不但可以保證熱量供應(yīng)，還有助于節(jié)約成本。雖然污泥干化處理技術(shù)需要較多的資金，但是能夠減少發(fā)電成本，并且在緩解污泥處理壓力方面發(fā)揮著重要作用，因此該技術(shù)得到了一定范圍的應(yīng)用。在污泥作為燃料使用的過程中，工作人員應(yīng)嚴格控制污泥的含水量，同時考慮平衡焚燒熱量、確定污泥處理范圍等相關(guān)因素，避免這些因素威脅污泥和煤摻燒技術(shù)的應(yīng)用效果[4]。

3.3 污泥堆肥技術(shù)

污泥中含有豐富的有機物、氮元素和磷元素，這些元素是植物生長、微生物繁衍所需的營養(yǎng)成分，其含量高于一般的農(nóng)用肥料，可以媲美一些高端的有機農(nóng)用肥。但是污泥中含有重金屬等污染物，在污泥堆肥技術(shù)應(yīng)用中，為保證農(nóng)業(yè)發(fā)展、綠色環(huán)保，需要滿足如下要求：（1）污泥中營養(yǎng)成分可以滿足植物生長所需；（2）污泥中有毒有害物質(zhì)含量應(yīng)在農(nóng)業(yè)用污泥標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；（3）通過無害化處理后，污泥方可用于農(nóng)業(yè)堆肥?？梢?，只有通過無害化處理的污泥才能投入土地使用，當(dāng)前常用無害化處理技術(shù)有好氧消化、厭氧消化、堆肥化等，其中使用較為廣泛的是堆肥化處理技術(shù)。

當(dāng)前我國常用的兩種污泥堆肥操作技術(shù)分別為：（1）混合污泥和垃圾等物質(zhì)，對污泥進行消化，然后通過農(nóng)業(yè)堆肥實現(xiàn)資源化利用；（2）經(jīng)過堆肥發(fā)酵后的污泥還可以應(yīng)用于復(fù)合肥制造過程。污水處理廠的污泥在適宜溫度、厭氧環(huán)境下可以實現(xiàn)污泥消化，然后將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，該技術(shù)在節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值方面有一定的效果，但其在應(yīng)用中可能會混雜病菌，而污泥消化過程不一定能殺滅所有細菌，提高了二次污染概率，導(dǎo)致該技術(shù)難以得到廣泛應(yīng)用[5]。

混合堆肥應(yīng)堅持無害化處理原則，通過處理減少污泥中的污染物質(zhì)、病菌、細菌等，只有殺滅污泥中的細菌才能高效利用污泥，避免污泥資源化利用引發(fā)污染事件。堆肥是城市地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)均可應(yīng)用的一種污泥資源化利用技術(shù)，該技術(shù)可以最大化利用污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)，均衡營養(yǎng)，在還田農(nóng)用中效果良好。

3.4 作為水泥原料

焚燒后的污泥中含有大量的無機物，可以在水泥生產(chǎn)應(yīng)用中適當(dāng)使用焚燒后的污泥，以減少資源浪費，同時實現(xiàn)污泥資源化利用，解決城鎮(zhèn)污水處理廠面臨的污泥處理難題[6]。當(dāng)前我國部分地區(qū)已經(jīng)開始使用水泥回轉(zhuǎn)窯，其在處理污水廠污泥過程中取得的經(jīng)濟效益十分可觀，同時污泥焚燒后用于制造水泥對于社會發(fā)展有著積極意義，相比于其他處理方式，此資源化利用方式較為生態(tài)，具有較高的性價比。

3.5 用于生產(chǎn)陶粒

陶粒生產(chǎn)過程中需要應(yīng)用多種原材料，將污泥作為生產(chǎn)陶粒的材料，可以達到高效轉(zhuǎn)化及利用廢物的目的。在磚窯中，通過一系列的處理辦法，污泥生產(chǎn)的產(chǎn)物能夠在很多方面體現(xiàn)出優(yōu)良性能，其成分可作為陶粒生產(chǎn)原材料，在節(jié)約原材料的同時可以降低陶粒生產(chǎn)成本，是廢料資源化利用、資源節(jié)約的有效方法[7]。

3.6 制作水泥磚

污水廠的污泥經(jīng)過處理可以作為水泥磚生產(chǎn)原料，并且該技術(shù)已經(jīng)有了一定的應(yīng)用。當(dāng)前我國對水泥磚的要求偏低，利用污泥制作水泥磚的常見形式包括干化污泥和利用污泥焚燒灰。多項研究發(fā)現(xiàn)，在處理污水處理廠污泥的過程中，應(yīng)結(jié)合水泥磚生產(chǎn)需要簡單優(yōu)化處置污泥，比如應(yīng)控制好有機物含量、油脂成分的比例等，適當(dāng)修改磚塊中水泥的比例，確保嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求制作水泥磚，并檢測水泥磚各項指標(biāo)是否達標(biāo)。當(dāng)前隨著各項科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，污泥制作水泥磚技術(shù)也得到了一定的改革和創(chuàng)新，當(dāng)前很多地區(qū)都在廣泛使用污泥材料制作的水泥磚[8]。

4 污泥資源化利用的注意事項

城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有較為豐富的物質(zhì)，其中包含有毒有害物質(zhì)，比如重金屬、病菌等，如果盲目利用容易產(chǎn)生污染，對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成威脅。為避免這種情況，在污泥資源化利用中應(yīng)注意采取無害化處理措施，降低污泥中的有毒有害物質(zhì)含量。比如在重金屬處理中，技術(shù)人員可以用化學(xué)物質(zhì)改變污泥重金屬形態(tài)，利用離子交換等方法分離提取污泥中的重金屬，達到降低污泥重金屬含量的目的。此方法有著較好的處理效果，但是需要較高的成本。在未來發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)進一步做好污泥的處理和資源化利用，提高污泥利用水平，在避免污染環(huán)境的同時節(jié)約資源，進一步發(fā)揮污泥的利用價值[9]。

5 結(jié)語

在城市規(guī)模不斷擴大的背景下，城鎮(zhèn)污水處理廠面臨著越來越大的污水處理壓力，同時產(chǎn)生的污泥量也呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢。如果不能合理處置污泥，很容易危害環(huán)境，威脅我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實。為提升污泥的處理效果及利用率，相關(guān)單位及人員應(yīng)充分做好污泥的無害化處理，結(jié)合污泥處理準(zhǔn)則，采取污泥堆肥、制作水泥、陶粒燒結(jié)等方式提高污泥的處置水平和資源利用水平。同時，相關(guān)污水處理廠還要堅持因地制宜的原則，根據(jù)具體情況進行具體分析，有效解決城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥處理問題，改善人居環(huán)境，提高人民生活水平。