淺談污泥的處理和處置

肖昌龍

隨著我國的環保事業的發展,全國大多的城市和工礦區都設立了污水處理廠;隨著時代變遷和處理水技術的發展,污水處理后的水質越來越好;但大都面臨著安排水處理后產生污泥的出路問題,有很多由于人們認識不到位和技術措施落后而導致了不少的環境遺留問題;現就這個問題淺談一下污泥的處理和處置,與大家共同探討污泥的處理和處置的可能技術措施。

污水處理廠所產生的污泥為處理水的體積的0.5%～1%左右,這些污泥一般富含有機物、病菌等,若不加處理隨意堆放,將會對周圍環境造成新的污染。污泥的處理和處置就是要通過適當的技術措施,使污泥得到再利用或以某種不損害環境的形式重新返回自然環境中。在排水工程中,將改變污泥性質稱為處理,而安排出路稱為處置。

城市污水和工業廢水在污水處理廠進行處理的過程都將產生各種污泥。污泥中的固體有的是截留下來的懸浮物質;有的是有生物處理系統排出的生物污泥;有的則是因投加藥劑而形成的化學污泥。城市污水廠的污泥主要有:柵渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥和二沉池生物污泥等。柵渣呈垃圾狀,沉砂池沉渣中比重較大的無機顆粒含量較高,所以這兩者一般作為垃圾處置。初沉池污泥和二沉池生物污泥,因富含有機物,容易腐化、破壞環境,必須妥善處置。初沉池污泥還含有病原體和重金屬化合物。二沉池污泥基本上是微生物機體,含水率高,數量多。這兩者在處置前要處理。處理的目地是(1)降低含水率,使其變流態為固態,同時減少數量;(2)穩定有機物,使其不易腐化,避免對環境造成二次污染。

污泥處理的方法常取決于污泥的含水率和最終的處置方式。污泥中水的存在形式有三種:(1)游離水;存在于污泥顆粒間隙的水,稱為間隙水或游離水,約占污泥水分的70%左右。這部分水一般借助外力可與泥粒分離。(2)毛細水;存在于污泥顆粒間的毛細管中,稱為毛細水,約占污泥水分的20%左右。也有可能用物理方法分離出來。(3)內部水;粘附于污泥顆粒表面的附著水和存在于內部(包括生物細胞內的水)的內部水,約占污泥中水分的10%左右。只有干化才能分離,但也不完全。

從沉淀池來的污泥呈流態,含水率常高于95%。降低污泥含水率的最簡單有效的方法是濃縮。濃縮可使剩余活性污泥的含水率約從99.2%下降到97.5%左右,污泥體積縮到原來的1/3左右。但濃縮污泥仍呈流態。進一步降低含水率的方法是脫水,經過脫水污泥從流態轉化為固態。為了避免污泥進入環境時,其有機部分發生腐敗,污染環境,常在脫水之前先進行降解,稱穩定。經過穩定的污泥如果脫水性能差,則還需調理。脫水污泥的含水率仍舊相當高,一般在60%～80%左右,需進一步干化,以降低其重量。干化污泥的含水率一般低于10%。經過各級處理,100kg濕污泥轉化為干污泥時,重量常不到5kg。

污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。經濃縮后的污泥近似糊狀,仍保持流動性。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法。在選擇濃縮方法時,除了各種方法本身的特點外,還應考慮污泥的性質、來源、整個污泥處理流程及最終處置方式等。

穩定污泥的常用方法是消化法(厭氧生物處理法)。小型污水廠也有采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰穩定法和熱處理等方法使污泥性質得到穩定。厭氧消化是對有機污泥進行穩定處理的最常用的方法。一般認為,當污泥中揮發性固體的量降低40%左右即可認為已達到污泥的穩定。污泥的厭氧消化包括:水解、酸化、產乙酸、產甲烷等過程。

消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥與初沉污泥的混合污泥等在脫水之前應進行調理,以改善污泥的脫水性能。城市污水廠污泥中的固體主要是腐殖質,與水的親和力很強,其脫水非常困難。所謂調理就是破壞污泥的膠態結構,減少泥水間的親和力,改善污泥的脫水性能。污泥的調理方法有加藥調理法、淘洗加藥調理法、加熱調理法、冷凍調理法、加骨粒調理法等。其中加藥調理法功效可靠,設備簡單,操作方便,被長期廣泛采用。

污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細水和表面附著水,從而縮小其體積,減輕其重量。經過脫水處理,污泥含水率能從96%左右降到60%～80%,其體積為原體積的1/10～1/5,有利于運輸和后續處理。污泥脫水常采用自然干化和機械脫水。自然干化采用污泥干化床;機械脫水的設備常采用帶式壓濾機、轉筒式離心機、板框壓濾機。

污泥干燥是將脫水污泥通過處理,去除污泥中絕大部分毛細管水、吸附水和顆粒內部水的方法。污泥經干燥處理后含水率從60%～80%降低至10%～30%左右。焚化處理能將干燥污泥中的吸附水和顆粒內部水及有機物全部去除,使含水率降至零,變成灰塵。因污泥干燥和焚化的設備投資和運行費用十分昂貴,在我國幾乎沒有用于城市污水廠污泥處理,僅用于工業污泥和垃圾的處理。

污泥處理后就應進行污泥的處置。污泥處置的基本問題是利用適當的技術措施,為污泥提供出路,同時要認真考慮污泥處置所產生的各種環境和經濟問題,并按一定的要求(法規、條例)妥善地解決。目前,較適合我國國情、常用的污泥處置方法有:農業利用、填埋、焚燒、投放大海。其中投放大海現只有少數國家采用,因其污染后果嚴重。