城鎮污水處理廠污泥處理處置技術探索

萬慶

摘 要：城市污水污泥處理的處置環節是污水處理工程重要的組成部分。文章對城市污水污泥處理處置技術進行總結和分析，提出了我國污泥處理處置亟待解決的問題，為污泥處理處置方案的選擇提供相關的參考。

關鍵詞：污泥；處置；探索；處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0170-02

隨著我國城鎮化水平的不斷提高，城鎮污水處理廠規模迅速擴大，截止至2009年，我國城鎮累計建成污水處理廠共1992座，總污水處理能力超過1億m3/d，產生含水率為80%左右的污泥約2005萬t。然而，長期以來受“重水輕泥”思想的影響，我國污泥處理處置設施建設滯后，大量污泥沒有經任何處置而隨意棄置，已成為制約城鎮污水處理行業正常運行和發展的瓶頸。因此，如何安全處置和資源化利用污泥是城市污水處理行業面臨的最棘手問題。

1 污泥處理處置技術

1.1 污泥處理技術

污泥處理是指污泥減量、減容、穩定和無害化的過程。污泥處理相關技術包括污泥厭氧消化和污泥好氧發酵。

1.1.1 污泥厭氧消化

城鎮污水處理廠的污泥有機物含量高（為65%左右）。污泥厭氧消化是在厭氧條件下，通過厭氧微生物的作用將污泥中有機物分解為穩定物質，產生為以甲烷為主的可燃性氣體的過程。

由于污泥厭氧消化具有減少污泥體積，可降低污泥中有機物含量，改善污泥脫水性能，可產生沼氣實現能源回收利用等優點，國內外已有眾多成功案例。然而，污泥厭氧消化能源回收初始投資大，需要形成一定的規模效應，要求污泥中有機質含量高，而國內大多城市雨污分流不徹底，污水含砂量高，造成厭氧消化產氣率低，維修運行成本高，制約了其推廣和應用。

1.1.2 污泥好氧發酵

污泥好氧發酵，即污泥堆肥，指在有氧條件下，污泥中有機物在好氧發酵微生物作用下發生降解，生成穩定的腐殖質，同時好氧反應釋放出來的熱量形成高溫（>55 ℃）殺死病原微生物，以實現污泥減量化、穩定化、以及無害化的過程。堆肥成品容重減少，質地疏松，可以被植物利用的營養成分增加，寄生蟲卵和病原菌幾乎全部被殺滅，便于貯存和運輸，可以用作肥料和土壤改良劑。

污泥堆肥可使污泥含水量降到35%左右，能大大減少污泥體積，消除污泥本身的臭味，改善污泥性狀，拓寬污泥資源化利用途徑。污泥堆肥具有初始投資較小，堆肥產品可進行土地利用，是歐美等發達國家普遍采用的污泥穩定化和無害化相關技術。目前，北京、天津、上海、秦皇島、鄭州、桂林等地均有污泥好氧發酵工程的相關案例。

1.2 污泥處置技術

經處理后的污泥或污泥產品在環境中或利用過程中達到長期穩定，在對人體健康和生態環境不產生有害影響的最終消納方式稱為污泥處置。污泥處置技術主要包括土地利用、衛生填埋、焚燒和建材利用。

1.2.1 土地利用

污泥含有豐富的有機質和氮、磷、鉀等植物營養素，施用于土地中，對土壤的化學、物理以及生物學性狀都有一定的改良作用。污泥土地利用是經穩定化和無害化處理后的污泥以及污泥產品，以有機肥、腐殖土、基質、營養土等形式可用于農業、林業和土壤改良等各方面，使污泥中的有機質及氮磷等營養資源得以充分的利用，同時使污泥得以有效的處置。

污泥的土地利用是歐美國家污泥處置的主要方式及鼓勵方向。然而，我國污泥土地利用所面臨的現實問題是，我國城市污水中工業廢水比例較大，造成許多城鎮污水處理廠污泥重金屬含量較高，不能滿足《農用污泥中污染物控制標準》（GB 4284-84），使污泥土地利用受限。

1.2.2 衛生填埋

衛生填埋是污泥在按照《生活垃圾衛生填埋技術規范》建造和管理的垃圾填埋場進行處置的過程。

脫水污泥直接衛生填埋存在的主要問題是若含水率太高、總量較大，造成填埋體變形或滑坡、填埋氣體/滲濾液收集管線堵塞、無法機械壓實等危及填埋場安全運行的隱患，同時也將占用填埋廠庫容，降低填埋廠使用年限，減少有限的填埋土地資源。新頒布的《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》（CJ/T 249-2007）規定“污泥用于城市生活垃圾衛生填埋場混合填埋含水率指標規定為≤60%”，達到此標準后脫水污泥方可進填埋場填埋。

在我國綜合考慮各種處置方法的成本、對環境可能產生的影響等實際情況，盡管污泥填埋存在很多問題，目前仍然是污泥處置的主要方式。然而，污泥填埋過程產生的滲出液和臭氣仍然存在環境風險，從某種意義講，污泥填埋并沒有最終避免環境的污染，只是延緩了污染產生的時間。所以，污泥填埋不應是長期依賴的處置方法。

1.2.3 焚燒

污泥的焚燒處置是指污泥在專用、非專用焚燒爐內進行熱值利用的一個過程，包括焚燒后所產生飛灰的最終無害化處置。焚燒處理可以最大限度地實現污泥的減量化（殘渣僅為原有體積的10%），并且完全滅殺病原微生物，使有毒的污染物被氧化，污泥灰渣中重金屬的活性較污泥中要低很多，灰渣可作建材利用或填埋。

由于污泥含水率高，污泥熱值難以自持燃燒，需要添加輔助燃料，實際應用中，污泥焚燒一般是跟當地垃圾焚燒、水泥及熱電等行業的窯爐協同焚燒。污泥單獨焚燒由于投資及運行費用高昂，易產生二噁英等污染物，破壞了污泥中含有的大量有利于植物生長的養分，污泥砂量大時對鍋爐磨損嚴重；僅適用污泥泥質無法土地利用，用地緊張和經濟比較發達的地區。目前，在日本由于土地限制污泥焚燒得到了廣泛的應用。北京、上海、嘉興、浙江等經濟發達城市也有工程案例。

1.2.4 建材利用

污泥建材處置是指污泥直接作為原料制造建筑材料，經燒結的最終產物可以用于建筑工程材料和制品。建材利用的主要方式有：制磚、制作水泥的添加料等。

水泥生產水泥窯中的高溫可以把污泥焚燒，再通過一系列化學物理反應使焚燒產物固化在水泥熟料的晶格中，成為水泥熟料中的一部分，以達到污泥安全處置的目的。污泥用于水泥熟料的燒制國內外已有大量成熟經驗，我國北京、上海、杭州、柳州等均有污泥用于水泥熟料燒制的工程案例，實踐證明摻加污泥生產的熟料制成的礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，質量完全符合國家有關標準。污泥用于水泥熟料的燒制其本質仍屬于焚燒，污泥摻燒比例不高（小于20%），處置成本高昂，適用于無土地利用條件以及有現成水泥窯爐的地區。

制磚污泥除了有機物以外，還含有20%～30%的無機物，主要包含有Ca、Al、Fe和Si等成分。一般情況下，污泥中的灰分和化學特性與粘土比較的接近，可替代一定比例的粘土用作于制磚。污泥制磚有兩種方法，一種是污泥焚燒灰制磚，另一種是污泥直接制磚，污泥直接制磚因為生產衛生條件差，相關的應用案例較少，常見的是以利用污泥焚燒灰制磚為主。

2 我國污泥處理處置需解決的問題

經過幾十年的發展，歐美等發達國家的污泥處理處置技術已相對成熟，相關的法律和法規及標準規范已比較完善。而我國污泥處理大多是脫水后隨意棄置，未進行規范化的處理處置，使得污水處理設施的環境效益大大的降低。從我國城鎮污水處理廠污泥泥質，污泥能源及污泥處理處置投運機制等方面進行考慮，我國的污泥處理處置急需解決以下問題。

2.1 落實污泥處理處置的經費

污泥處理處置是整個城市污水處理工作中的重要組成部分，污泥處理處置設施的建設投資占到了污水廠總投資的一半以上，但是，我國污水處理收費并未包含污泥處置費用，致使污泥處理處置工作無法開展。為保證污泥得到妥善處置，政府應提供適當資金支持和收費保障，可考慮將污泥處理處置成本列入污水處理成本中，實施統一收費。

2.2 嚴格控制工業污染

城鎮居民生活污水很少含有重金屬，而我國多數城鎮污水處理廠污泥重金屬超過《農用污泥中污染物控制標準》（GB 4284-84），制約了污泥土地利用，無法實現污泥資源回收。城鎮污水處理廠污泥重金屬往往來至于工業廢水，因此嚴格控制不能達到《污水排入城鎮下水道水質標準》（CJ 343-2010）的工業廢水排入城鎮下水道，積極鼓勵產業升級，降低城鎮污水處理廠污泥重金屬含量，實現污泥循環利用。

2.3 加強污水處理廠的過程控制

我國城鎮污水處理廠污泥大多含砂量高，砂對污泥厭氧消化、干化和焚燒設備磨損嚴重，嚴重影響整個處置過程正常運行，降低了設備的壽命和利用效率。污水處理廠內應在預處理階段做好砂水分離，減少污泥含砂量，降低污泥處理處置過程運行成本。

3 結 語

通過以上對污泥處置技術的分析，我們不難發現，污泥土地利用、填埋、焚燒以及建材利用都各有利弊，在選擇污泥處理處置方式時應因地制宜，以“穩定化、減量化、無害化”為目的，并宜利用污泥中的物質和能量，實現污泥的“資源化”；綜合考慮污泥泥質的特征以及未來的變化、當地土地資源及環境背景狀況、可利用的熱電廠或水泥廠等工業窯爐狀況、經濟水平等各種因素，結合可以采用的處理技術，合理的確定本地區主要的污泥處置方式或組合。同時從污泥安全管理戰略角度出發，需要考慮多種污泥處置方案，避免單一處置方式可能會使環境和政策遭遇到挑戰。

參考文獻：

[1] 張正貴.建設部通報城市污水處理情況[J].市政信息，2005，（10）.

[2] 張自杰，林榮.排水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，1996.