淺談污泥處理處置技術

顧麗君

( 無錫市環境科學研究所，江蘇 無錫 214000)

1 前言

污水處理污泥是污水處理過程中產生的沉淀物質，包括污水中的泥沙、纖維等固體顆粒及其凝結的絮狀體、各種膠體、有機質及吸附的金屬元素、微生物等，是污水處理之后產生的二次污染物。

將污泥從污水中分離出來，只是完成了污染治理的第一步。對污泥科學合理處理并實現最終無害化處置，是污染治理必不可少的環節;否則，污泥中富集的污染物又會以各種不同的方式、途徑，回到自然環境中，對環境造成嚴重的二次污染。隨著城市化、工業化進程加快，污水處理能力的提升，污泥問題已成為日益突出并亟需解決的潛在風險和環境問題。對污水處理污泥進行科學化、規范化處理處置，是實現污水處理最終目標的必要措施。

2 污泥處理處置技術分析

污泥的處理技術主要包括污泥消化、干化、堆肥和焚燒等。污泥的處置技術主要有填埋、土地利用和建材化等資源化利用。

2.1 常見污泥處理技術

(1)污泥消化

污泥消化包括好氧消化和厭氧消化。好氧消化目的在于穩定污泥、減輕污泥對環境和土壤的危害，同時減少污泥的最終處理量。污泥消化法具有穩定和滅菌、投資少、運行管理方便、基建費用低、最終產物無臭以及上清夜BOD5濃度低等優點，因而特別適合于中小型污水廠的污泥處理。厭氧消化目的在于減少污泥體積，穩定污泥性質。

(2)干化

污泥干化是指通過滲濾或蒸發等作用，從污泥中去除大部分含水量的過程，一般指采用污泥干化場(床)等自蒸發設施。最通常使用的污泥干化設備是單通道旋轉式干燥機，適用于城市污泥干化。

(3)污泥堆肥

污泥堆肥是利用污泥中的好氧微生物進行好氧發酵的過程，它是一種自產熱過程，可以消除病原體并產生一種類似腐殖土的物質，一般可分為污泥單獨堆肥、污泥與垃圾混合堆肥兩種。

(4)污泥焚燒

污泥焚燒可以破壞全部有機質，殺死一切病原體，并最大限度地減少污泥體積，焚燒殘渣相對含水率約為75%的污泥僅為原有體積的10%左右。當污泥自身的燃燒熱值較高，城市衛生要求較高，用地緊張，或污泥有毒物質含量高，不能被綜合利用時，可采用焚燒處置。污泥在焚燒前，一般應先進行脫水處理和熱干化，以減少負荷和能耗。污泥焚燒在技術上是可行的，并已達到了工業規模的程度。

焚燒處理的特點:大大減少了污泥的體積和重量;殺死一切病原體;污泥處理速度快，不需要長期貯存;可以回收能量。但是另一方面其較高的運行成本和煙氣處理問題已經成為制約污泥焚燒工藝的主要因素。

2.2 常見污泥處置技術

(1)污泥的土地利用

污水污泥是污泥土地利用的主要對象，其優勢是有明顯的植物生長促進作用。污泥土地利用的途徑主要有農田利用、林地利用、園林綠化利用、廢棄礦場的土地修復等。

污泥土地利用投資少，能耗低，運行費用低，其中有機物可轉化為土壤改良劑的有效成分;但污泥中可能含有大量病原菌和重金屬等有毒有害物質，這些物質隨污泥的土地利用進入到土壤中，可能會對土壤－植物系統、地表水、地下水系統產生影響，造成環境和人類健康風險。

(2)污泥的建材利用

污泥建材利用是污泥資源化利用的一種，其內容包括了利用污泥及其焚燒產生物制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維等，是一種可持續發展的污泥處置方式，污泥建材利用最終產物是在各種類型建筑工程中施用的材料制品，可替代一部分用于制造建筑材料的原料，因此具有資源保護的意義。

目前污泥建材利用的幾種基本形式，包括污泥制磚、水泥、陶粒、活性炭和生化纖維板等。但是污泥建材利用在銷售上存在一定的劣勢，能否推廣應用，與能否獲得政府的支持有很大的關系。

(3)污泥填埋

填埋處置是從傳統的堆放和填地處置發展起來的一項最終處置技術，它是將固體廢棄物鋪成一定高度，通過壓實、加土覆蓋等一系列操作過程，利用固體廢棄物中微生物的活動實現有機物降解，使其穩定化的一種處理和處置方式。

城鎮污泥的填埋可分為傳統填埋、衛生填埋、以及安全填埋等。

傳統填埋是利用坑、塘和洼地等，將污泥集中堆置，不加掩蓋。由于它特別容易污染水源和大氣，因此是不可取的。

衛生填埋必須按一定的采用工程技術規范和衛生要求填埋污泥，滲濾液必須收集并處理，使污泥得到最終處置，并防止產生對周邊環境的危害和污染。

安全填埋是一種改進的衛生填埋方法，其主要用來進行有害固體廢棄物的處理和處置。

污泥填埋的優點是運行成本少，處理量大、效果明顯，對污泥的衛生學指標和重金屬指標要求比較低。但它也存在一些問題，如占地面積大，場地不宜尋找，污泥運輸和填埋場建設費用較高，填埋容量有限，有害成分和滲漏可能會造成地下水污染，填埋場衛生、臭氣會造成二次污染，污泥中含有的營養物質會使大量病原菌繁衍等。

2.3 國外污泥的處理處置現狀及發展趨勢

目前國外主要的污水污泥處理技術有:污泥堆肥、污泥干化、污泥焚燒和熱處理(輔以生產手段進行資源化)等;主要的處置技術有:衛生填埋、污泥農用和制作建材。國外污水污泥處置相關數據如表1 所示。

表1 世界主要國家污泥產量和處理處置狀況

國家 產量(干泥)/(×106t 固體/a)處置方法/%土地利用衛生填埋 焚燒 其他丹麥130 37 33 28 2法國700 50 50 0 0德國2500 25 63 12 0希臘15 3 97 0 0愛爾蘭24 28 18 0 54意大利800 34 55 1 0盧森堡15 81 18 0 1荷蘭282 44 53 3 0葡萄牙200 80 13 0 7瑞士215 50 30 20 0英國107 55 8 7 30美國6900 41 17 22 20日本171 9 35 55 1

由表1 可以看出:土地利用和填埋是大多數國家污泥處置的兩種最主要方法。污泥土地利用比例最高的是盧森堡，占81%，其次是葡萄牙，占80%;衛生填埋比例最高的是希臘，占97%，其次是德國，占63%;焚燒比例最高的是日本，占55%，其次是奧地利，占31%。

發展趨勢:土地利用和填埋方案的選擇很大程度上取決于各國政府有關的法律、法規和污染控制狀況，同時也與國家的農業發展情況有關。由于污泥中含有許多有害物質，在農用過程中可能會對土壤、植物系統、地表水、地下水系統產生影響。并且隨著污泥農用標準(如合成有機物和重金屬含量)日益嚴格的趨勢，污泥農用的前景不容樂觀。

而干化—焚燒可在最大程度上減少污泥的體積，使其穩定化、無害化。從可持續發展的角度來說，污泥焚燒將是最終出路，它不但能實現污泥減量的最大化，同時基于預干燥一流化床焚燒技術的污泥焚燒廠幾乎不再需要使用礦物燃料助燃，且產生的余熱可用于供暖發電，達到節能的目的;焚燒產生的灰分或進行填埋，或作為建材利用，也是一種資源化途徑。因此，干化—焚燒作為污泥處理處置的一種發展趨勢是顯而易見的。

2.4 國內污泥處理處置現狀及發展趨勢

目前我國污泥處理處置的現狀是:

(1)減量化方面

各單位污水處理設施產生的污泥，基本都經過脫水處理，但污泥消化技術、剩余污泥減量化技術很少應用。

(2)穩定化方面

城市活污水處理廠因其在性質、規模、技術、經濟等方面的優勢，一般都對污泥進行必要的穩定化處理，主要是堿法穩定。企業點源設施，一般都不對污泥進行穩定化處理。

(3)資源化方面

目前，我國各類污泥在資源化方面的利用還處在探索起步階段。

城市污水處理廠污泥，大部分作填埋處置。其中，有些是專業填埋，有些是和城市垃圾混合填埋。小部分作為農用處置，包括穩定化后還田、堆肥處理后還田。也有一部分作焚燒處理。

企業點源設施污泥，各單位的污泥量相對較小，處置的成本較高。基本上由企業自行處置。根據污泥的性質不同，處置的方式較為多樣。

發展趨勢:總的來說，我國的污泥處理處置狀況還處于起步階段，和國際先進水平還有較大的差距。隨著環保科技事業的不斷進步，我國的污泥處理處置技術，將逐步趕上國際上污泥處置的發展趨勢，由填埋為主向焚燒處置、土地利用、建材利用和其他綜合利用方式發展。當然，在具體的處理處置方式上，還需要根據我國的具體國情而有所側重。

2.5 無錫市污泥處理處置技術發展路徑分析

目前，無錫市對污水處理廠污泥處理處置方式主要為填埋、干化、消化制肥、外運處置等方式，少量投入自備鍋爐“摻和焚燒”的處置方式也不能符合環境保護管理要求而且基本是無序的。

由于無錫市人多地少，用地緊張，土地資源對社會經濟發展的約束瓶頸異常突出;同時因無錫地處太湖流域重點地區，環境保護政策十分嚴格。直接填埋處置污泥占地很大，僅是延緩污染的處置方式，不能利用污泥的資源價值，不能最終消除污染風險，填埋場產生惡臭廢氣、滲濾液等二次污染物處理困難、成本較大;無錫土地成本相對高，填埋投資與運營成本也較國內一般地區要高;無錫地區大部分地區處于太湖流域二級保護區范圍內，人口密集，規劃選址困難，與填埋場設置的相關技術規范要求矛盾突出。

無錫市區主要的城鎮污水處理廠基本都保持有15%以上的工業廢水混合處理，污泥經消化穩定(或制肥)后采用土地利用(含農用)處置方式盡管可以部分回收污泥處理處置成本，但也面臨相關突出問題:一是污泥中重金屬、有機毒物等可能對土壤和農產品造成污染，導致重金屬環境風險等長期積累性污染問題;二是污泥制成的肥料市場機制未建立，肥料出路難以落實。

污泥(干化)焚燒處置方式對污泥減量最為顯著，減容率超過90%，焚燒處置占地小，也可以較為有效地利用污泥資源價值，目前國內多采用流化床技術和與垃圾混合焚燒技術，而我市已具備已建擬建3 家垃圾焚燒熱電廠、采用流化床燃燒工藝的無錫友聯熱電有限公司等現狀基礎條件，可以大幅緩解污泥焚燒處置初始投資高的矛盾，也能有效解決焚燒處置規劃選址等困難。然而，污泥焚燒也存在兩個方面的難題:一是運行費用高，設備維護復雜;二是須對焚燒產生廢氣、廢渣須進行妥善處置。

因此，按照無錫市實際，借鑒日本、新加坡、香港等具有同類特征的地區和城市經驗，分析可知:直接填埋處置方式不符合無錫社會經濟發展要求;土地利用(含農用)處置方式因存在潛在的環境風險，在嚴格判定污泥利用價值及強化監管基礎上短期內采用這種處置方式較為合理，但從無錫市污水處理廠污水構成特征分析，長期應用土地利用處置技術同樣不能滿足我市社會經濟發展要求;對無錫市這樣經濟、技術基礎條件較好，地域環境敏感，人多地少矛盾突出的地區，采用(干化)焚燒+焚燒灰渣安全填埋(或建材化利用)為主的污泥處置方式較為科學合理，符合可持續發展要求，符合無錫社會經濟發展規劃要求。

［1］瞿云波，魏先勛，曾光明，張德見等.城市污水處理廠污泥資源化利用途徑探討.工業水處理2004 第2期

［2］張曉明，方迎春.論城市污水廠污泥最終處置方式及資源化利用［期刊論文］－北方環境2010(5)

［3］魯群.城市污水處理廠污泥的特征及其處置［期刊論文］－中國水運( 學術版)2006(9)

［4］王世杰.污泥處理與處置技術研究［期刊論文］－中國環境管理干部學院學報2005(4)

［5］魯群.李秀.城市污水處理廠污泥特征及其處置探討［期刊論文］－中國水運( 下半月)2011(6)

［6］張翔，宋麗華，邢莉玲，張耀煌.城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討［J］;安徽化工，2006年05期