污泥處理處置技術存在的主要問題及發展方向探討

王麗艷，張靳超

（1.新疆環境工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆天玉生物科技有限公司，新疆 烏蘇 833000）

1 引言

我國城市化進程的快速發展，使大量人口進入城市，其生活生產產生大量污水。每年城市污水排放量在350億t以上［1］。城市污水通過排水管網輸送進入污水處理廠進行處理，處理過程會產生大量的初沉污泥和剩余污泥。目前我國城市污水處理廠年排放的污泥量（干重）約為13×105t，而且年增長率大于10%［2］。以天津市為例，污水處理廠的污泥產量達到（干重）200～250t／d，上海則在（干重）500t／d以上。由于污泥含有大量的水分、有機物、病原細菌等病原微生物和重金屬等物質，對其處理及其出路問題已經十分突出，引起了社會各界的高度關注。

據統計，我國城市污水處理廠用于污泥處理處置的投資大約占總投資的20%～50%，而污水廠中污泥處理的費用則占到總處理費用的50%。通常采用濃縮脫水去除污泥中的水分以減小污泥的體積，通過厭氧消化把大部分有機物轉化為甲烷回收利用，使得污泥得以穩定，并在厭氧過程中使得大部分病原微生物失活；經過機械脫水后的污泥，其處置方法包括：衛生填埋、污泥堆肥或建筑材料利用、污泥焚燒、填地與填海造地利用等。由于各種因素的影響，在污泥處理與處置的技術存在大量問題需要解決，本文對此做一些總結和探討。

2 污水與污泥處理工藝的選擇與匹配

由于脫氮除磷的要求，許多污水處理廠采用好氧低負荷帶有污泥穩定的處理工藝，其污泥產量少且已在一定程度實現穩定，厭氧可消化程度及污泥熱值都有所減低，如采用厭氧消化等穩定化措施或污泥焚燒處理等則效率不是很高。可是如果取消污泥的厭氧消化等單獨穩定化措施，改為在污水處理過程的同時實現污泥穩定，則不但會增加處理后的污泥脫水難度，同時也會使能耗增大，嚴重制約污泥的處理。

3 污泥單獨處理過程中存在的問題

3.1 污泥濃縮脫水過程厭氧釋磷

對于采用生物除磷脫氮工藝的污水處理廠，其剩余污泥排放后的儲存、濃縮、消化、脫水中如果措施不當，會使聚磷菌釋磷，從而使得濃縮消化上清液和脫水濾液中含有大量磷酸鹽，直接增加其回流進入污水系統，導致系統磷負荷的增加和除磷效率的降低。盡管可以采取對污泥儲存池進行曝氣、避免停留時間很長的重力濃縮而采用氣浮濃縮或機械濃縮脫水一體機等措施，但還是不能完全避免厭氧釋磷的發生。也有一些污水處理廠對污泥處理過程含磷上清液進行化學除磷然后再回流進入污水系統，但是該除磷體系并不穩定高效，還增加了操作管理難度和運行成本。

3.2 污泥厭氧消化

許多城市污水中有機物含量很低，屬于低碳高氮的污水，而且這種城市污水中碳源不足的問題有加重的趨勢。由于生物脫氮和生物除磷都需要有一定的碳源，生物脫氮系統要求進水BOD5／TN不小于4，而生物除磷系統則要求進水BOD5／TP大于17［3］，加上生物脫氮需要較長的泥齡，污泥已經得到一定程度的穩定，因而系統產生的剩余污泥中有機物含量較低，若采用厭氧消化則產氣量低。

此外，由于過去人們“重水輕泥”的觀念，在設計階段或運行管理時一味強調污水處理率，污泥處理處置單元被淡化直至忽略，甚至出現為了降低運行成本，長期閑置污泥處理設施的情況。

3.3 污泥機械脫水

我國多數污水廠污泥處理不到位，污泥經機械脫水后其含水率也經常不符合要求。污泥含水率過高導致污泥運輸、污泥存儲、最終的安全處置各環節都極為不便，甚至對污泥接觸過的土壤、水體等環境造成污染［4］。污泥含水率高使得污泥填埋產生的滲濾液量大，污染物濃度高。

4 污水廠外污泥處置問題

4.1 衛生填埋

污泥處置的方式和污泥衛生填埋處理，是一種相對成熟的污泥處理技術。污水廠污泥經過簡單滅菌處理后傾到，可填平低洼地形成平原，可增加城市建設用地。衛生填埋的特點：①處理成本低，不需要高度脫水，但是污泥的運輸成本相對較高；②需要大量的填埋場地，隨著城市污泥的大量產出，可用的填埋場地越來越少；③易產生二次污染問題，如地下水污染、臭氣散逸等，建設污泥衛生填埋場如同生活垃圾填埋場一樣，必須做好防滲處理，否則將嚴重污染附近的地下水；④穩定性差，對填埋場地的安全構成威脅，只是暫時延緩污染，而沒有最終消除污染；⑤如污泥和垃圾混合填埋，將大大縮短垃圾填埋場的壽命；⑥污泥露天堆放和外運過程的無序管理致使污泥中的病原菌、有毒有害物質、重金屬污染環境，威脅到人類健康，有些污水處理廠的污泥已影響到周邊居民的生活和生態環境。

4.2 生物污泥土地利用

污泥處置中，生物污泥的土地利用逐漸成為趨勢，生物污泥中含有豐富的有機物、營養元素及微量元素，土地利用能改善土壤，對作物和植被生長有積極作用，所以這種方式的利用率正在逐年增加。污泥土地利用還具有能耗低、可回收利用剩余污泥中營養物等優點。但是，生物污泥土地利用也存在一定的弊端，生物污泥往往都含有有毒物質，尤其是重金屬，若污泥沒有進行妥善處置，不僅會浪費大面積的土地，還可能會對土壤和水體造成二次污染［5］。所以，要根據污泥本身的特點合理選擇土地利用。

4.3 污泥焚燒

污泥焚燒是污泥后處理的一種熱還原處理方法。污泥焚燒能夠使污泥達到減量化的目的，可將污泥中的水分和有機雜質完全去除，并殺滅病原體。流化床焚燒爐適合污泥單獨焚燒，經初步成本分析，污泥焚燒的成本比其他污泥處理工藝的成本高2～4倍，但是如果考慮到其他工藝運行成本的后續費用，則污泥焚燒的費用也不一定是最高的［6］。污泥焚燒適用于經濟發達、土地資源緊張的大城市。

隨著焚燒工藝的使用，其存在的問題也日漸突出：①焚燒法所需設備龐大，基建投資大，管理要求也高；②污泥燃燒時產生煙塵，煙塵含有黑煙和飛灰，焚燒所產生的廢氣中還含有二噁英、少量顆粒物，以及硫氫化物等［7］，造成空氣污染；③污泥中所含的重金屬在燃燒過程中產生金屬化合物或金屬鹽，一部分混合到煙氣中，造成空氣污染，其余部分則沉積在設備內，腐蝕設備的同時還影響傳熱。

5 城市污泥處理處置技術發展方向

5.1 污泥焚燒

污泥處置應走以無害化為主、以資源化為輔的路線。采用污泥焚燒無害化的方式應該是我國提倡的一種新思路，尤其是采用混合焚燒處置污泥。但需要注意的是，污泥焚燒應該與垃圾、水泥原料及煤摻混焚燒，同時必須妥善解決焚燒過程產生的二噁英等有毒有害廢氣［8］。按照《城鎮污水處理廠污泥泥質》（CJ247－2007）要求，將污泥處理工藝流程分為3個等級，即一級處理（污泥→自然干化→污泥利用）、二級處理（污泥→濃縮→消化→脫水→污泥利用）、三級處理（干燥／干化→焚燒→灰分利用）；規定現有城鎮污水處理廠中污泥處理工藝流程要以二級處理為起點，或進行污泥三級處理；無法達到標準的污水處理廠要進行改建、擴建，并要求污泥逐步從機械脫水轉向干燥或焚燒處理。估計到2020年，我國干污泥的產量將會達到800×104t／年，并且隨著大城市化和城市集群區域的發展，污泥處理最終將走向干燥或焚燒這樣的三級處理［9］。

5.2 污泥堆肥

近年來，污泥堆肥得到了業界的廣泛關注。污泥堆肥是污泥穩定化、無害化處理的重要方法，無論從社會效益、環境效益還是經濟效益方面分析，都是值得推崇的一種污泥處理方法。尤其是經高溫堆肥后的污泥，解決了污泥散發出的惡臭對環境造成污染的問題，高溫殺滅了致病菌、蟲卵等，降解有毒有害物質，消除了二次污染。堆肥產品含有多種植物生長促進劑，有機腐殖質含量占一半以上，是一種品質優良的有機復合肥、有機菌肥。其經濟效益分析如下：高溫堆肥工藝粗有機復合肥生產成本大約在300元／t，市場銷售價格可達到500元／t；精加工有機復合肥生產成本大約在500元／t，市場價格定位在800元／t左右［10］。新疆土壤多為鹽堿地、戈壁灘，農作物產量低，肥料成本高，生態環境脆弱，該方法值得推廣使用。據不完全統計，全疆90%以上食品生產企業的污泥均被回收用于堆肥，但是尚未形成大規模高溫堆肥生產，因此，污泥堆肥產品預計越來越有廣泛的市場，可產生較好的經濟效益。

［1］陳育華.淺論如何對城市污水污染的控制及政策研究［J］.科技信息，2007（18）：310.

［2］杭世珺，劉旭東，梁 鵬.污泥處理處置的認識誤區與控制對策［J］.中國給水排水，2004，20（12）：11～14.

［3］孔祥銳，朱冠楠.城市污泥處理處置方式對比［J］.山西建筑，2011（7）：18～21.

［4］余 杰，田寧寧，王凱軍.我國污泥處理、處置技術政策探討［J］.中國給水排水，2005，8（21）：84～87.

［5］楊 波，陳季華，奚旦立.剩余污泥的處理與處置技術［J］.東華大學學報：自然科學版，2005，31（2）：126～130.

［6］余 杰，田寧寧，王凱軍，等.中國城市污水處理廠污泥處理、處置問題探討分析［J］.環境工程學報，2007，1（1）：82～86.

［7］張 翔，宋麗華，邢莉玲，等.城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討［J］.安徽化工，2006（5）：50～51.

［8］余 杰，田寧寧，王凱軍.城市污水廠污泥處理與處置技術的新思路［J］.中國給水排水，2008，24（6）：11～14.

［9］中華人民共和國住房和城鄉建設部.CJ 247－2007城鎮污水處理廠污泥泥質［S］.北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部，2007.

［10］趙麗君，張大群，陳寶柱.污泥處理與處置技術的進展［J］.中國給水排水，2001，17（6）：23～25.