城市污水廠污泥綜合利用途徑淺析

【摘要】 近年來，隨著社會經濟發展、人口增長及城市化水平的日益提高，我國城市污水處理廠迅猛增加，導致大量污水廠污泥產生，給污泥最終處置帶來了新的難題。本文從污泥綜合利用角度出發，在認真分析其組分的基礎上，探求污泥資源化、無害化利用的良好途徑，提出可以通過堆肥、生物轉化等手段，有效降低污泥中有害成分的含量，減少其對人類、動物和周圍環境的危害，最終達到污泥可持續循環利用的目的。

【關鍵詞】 污水處理 污泥 處置 綜合利用

引言

污泥是城市污水處理廠在凈化污水過程中的副產物，是由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。近年來經濟的發展帶動了城鎮常住人口增長，隨著我國污染減排工作的不斷穩步推進，許多城市、集鎮、工業園區的污水處理廠建設紛紛上馬。然而，污水處理廠的增多必將導致污水廠污泥的增加，不斷增加的污泥又帶來了二次污染環境的危機?？梢哉f，污泥問題日益顯得突出的原因在于早期建設的一批污水廠，在長期的摸索和試驗后，仍然沒有找到好的處置方案。而用于污泥堆放、填埋和棄置的資源越來越少，由于污泥造成的二次污染問題日趨嚴重。特別是隨著污水處理廠不斷發展與擴大，污泥處置和綜合利用己成為一個亟待解決的環境問題。

1. 污泥背景現狀

目前對污水處理廠的方案設計，重點只在確定污水處理的工藝，而對污泥的最終處理與處置方案沒有做出深入的研究。污泥處理大多采用的主要方式為機械濃縮脫水，污泥經過濃縮脫水后，形成含水率80%左右的污泥運往附近的垃圾填埋場與垃圾一并填埋。

污泥直接填埋存在三個實際問題：一是管理體制上的問題，垃圾中轉站和填埋場的布點、設計及投資，屬環衛局管理；而污水廠的污泥屬市政系統管理，設計垃圾填埋場使用年限和布點距離時，并未考慮接納污水廠的污泥；由于從污水處理廠出來的污泥具有很高的含水率，在運輸中轉過程中難免給城市市容造成不良的影響；其二，脫水污泥含水率過高，運往垃圾填埋場的污泥要求含水率不大于30%，目前污水廠的脫水污泥含水率普遍在70%～80%，這類污泥非常不易碾壓和填埋，尤其是遇雨季污泥更是難以壓實，必須將污泥作適當干化或加石灰、絮凝劑處理。因此，無論作何種填埋，污泥均需采取高干度脫水方案；第三，污泥衛生填埋占地面積巨大，基礎設施的建設必須與城市未來的發展的步伐相協調，由于城市用地緊張，同時污泥最終處置投資和占地面積都較大，使得污泥的集中處理面臨著極大的難題；污泥處理應是使污泥的產生與處置以及環境保護之間達到一個良好的平衡，要達到這種平衡最佳的途徑是污泥的資源化利用。

2. 污泥無害化處理

城市污水廠污泥無害化、資源化利用的主要途徑就是循環利用，轉化為肥料，而此用途的瓶頸之一便是污泥中的有害組分及其含量。污泥是污水處理的副產物，污水中的污染物在污水處理過程中部分會轉移到污泥中。重金屬是污泥中最主要的污染物之一。重金屬由于具有難遷移、易富集、危害大等特點一直是限制污泥有效利用的最主要因素。

重金屬能夠在土壤和生物體中不斷富集，對植物幼苗有一定的毒害作用，同時，其通過食物鏈進入人體后，產生致病、致畸等毒害作用，危害人類健康。陳同斌等[1]對國內（1994～2001）報道的城市污泥重金屬的資料進行統計分析表明，我國城市污泥的Ni、Pb、Cr、Cu、Zn含量變化幅度很大，極差最高達幾千mg/kg。從統計結果和根據污泥農用標準進行分析來看，其中Cu和Zn是我國污泥中含量最高的元素，也是限制其土地利用的主要因素之一。李季和吳為中[2]對我國44個城市污水污泥重金屬含量進行了統計分析，Cu和Zn的含量低于陳同斌等[1]的對我國部分污水處理廠污泥統計結果，而對于毒性較大的Hg和As，含量則較高。污泥能否有效綜合利用，取決于污泥無害化處理的程度。采用堆肥、生物轉化和堿性穩定等方法，降低污泥中重金屬等有害組分的含量，將無機物轉化為可被植物利用的有機質，實現污泥有效綜合利用。實驗前后污泥組分變化情況見表1。

標準參照GB4284-84《農用污泥中污染物控制標準》，pH<6.5土壤。

由上表可知，經過約7天堆肥生物處理后，污泥中有機質含量有了一定提高，組分中重金屬除了鎘（Cd）、鋅（Zn）指標略微超標外，其余指標均穩定達標，欲做農用肥還需進行深度處理；然而，用于園林花卉等其他觀賞性植物肥料，適宜度較高。

3. 污泥綜合利用

對污泥組分的研究大大開拓了污泥綜合利用研究的思路。通過對實驗經驗的總結，我們可通過采用噴灑投加特效生物菌種對含水率80%的剩余污泥先進行堆肥發酵熟化，然后密閉熱風干化使含水率降為60%以下，污泥體積總量減少50%，最后進行堆肥、堿性穩定、肥分調配、造粒烘干，成為適合植物使用的復合肥料。

污水處理廠干污泥中有機質平均占68.7%，氮、磷、鉀，換算成N、P2O5、K2O分別為5.18%、9.3%、0.9%，三樣總和為15.38%，可以進一步加工成我國現行的復混肥國家標準中的低濃度三元肥的含量25%標準第復混肥。其中N為5.18%、P2O5為9.3%、已經超過標準中“組成該復混肥料的單一養分最低含量不得低于4.0%”的規定；K2O為0.9%，達不到標準中“組成該復混肥料的單一養分最低含量不得低于4.0%”規定，需另外補加K的成分。

有機-無機復混肥原料的制備生產復混肥的原料 （過磷酸鈣、尿素、氯化鉀等）如不進行粉碎，顆粒較大，造粒不好，肥料混配不均勻，會直接影響到復混肥的質量和外觀。因此，在造粒之前，必須分別進行粉碎，保證各種物料粒度小于1毫米。過磷酸鈣、尿素可用鏈式粉碎機粉碎。尿素不能用高速磨粉機粉碎，以免溫度高，物料黏度大，粉碎效果差。氯化鉀可用高速磨粉機粉碎，也可用鏈式粉碎機粉碎。經粉碎后的物料經振動篩篩選后，小于1毫米的物料用來混合造粒，大于1毫米的物料返回再次粉碎。

混合就是大量、微量元素化肥和有機復混肥料，按照擬好的配方，輸送于混合機內進行?；旌蠙C可用滾筒式或立式圓盤。混合必須充分，即混即用，不宜混合后放置太久，以免受潮。對于直徑為2米的混合機來說，轉速為24～30轉/分為宜，混合時間30分鐘左右。微量元素肥料用量少，摻混不均勻不僅影響其使用效果，還容易產生肥害，可采取逐級放大摻混。先將粉碎的細微量元素肥料與少量粉碎的有機復混肥料摻混均勻，再用摻微肥的有機復混肥料向大量有機復混肥料中摻混，最后摻入大量元素化肥，混合均勻。

污泥綜合利用處理工藝如下圖所示。

4. 結論與探討

綜上所述，為了實現城市污水處理廠污泥的有效循環利用，必須去除或降低其組分中重金屬等有害物質含量；實驗證明，通過堆肥、生物轉化和堿性穩定等手段，能較好的達到這一目的。同時，通過投加有針對性的輔料，按一定比例進行配比造粒，最終得到適合植物使用的高效肥料。污泥無害化、資源化利用是一項長期、復雜的課題，要想真正實現循環綜合利用，做到產業化生產，還需要更大的研究和努力。但是，污泥制肥已經成為當今城市污水廠污泥資源化、無害化利用的一種良好途徑，不久的將來也將成為污泥處置的主要方式，改善環境，造福人類。

參考文獻：

[1] 陳同斌，黃啟飛，高定，等.中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢[J].環境科學學報，2003，23（5）：561-569.

[2] 李季，吳為中.國內外污水處理廠污泥產生、處理及處置分析[A].污泥處理處置技術與裝備國際研討會文集，2003.