污水處理中污泥的合理化處置與利用

張志敏

（中山市污水處理有限公司，廣東 中山 528400）

一、國內(nèi)污泥處理現(xiàn)狀

我國污泥處理技術(shù)還處在起步階段，城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，城市人口的增多，城市污水排放量不斷增加，產(chǎn)生的污泥數(shù)量不斷上增。目前我國常用的污泥處理技術(shù)采用污泥濃縮、污泥脫水等方式，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)利用、制作建筑材料、園林綠化及填埋等。按照十二五規(guī)劃，我國城鎮(zhèn)污水處理以及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，2015年我國的直轄市、省會城市和計劃單列市污泥無害化處理達到80%以上。但是受到技術(shù)、資金等方面的限制，我國大部分城市的污泥沒有得到有效的處理，而是直接排放到大氣環(huán)境，對周圍的環(huán)境帶來重大污染。目前污泥處理的技術(shù)難題主要在于含水率太高，污泥含水率從95%降低到80%，則污泥的體積減少75%，含水率從80%降低到50%，則污泥的體積縮小50%。污泥的含水率越高，則熱值越低，只有含水率降低到50%以下，達到5052.2kJ/kg的熱值才能焚燒。通過機械脫水含水率只能降低到80%，想要達到焚燒、填埋則需要將污泥的含水量降低到50%，所以需要研發(fā)將污泥的含水量降低到50%以下的技術(shù)。然而在處理污泥過程中，由于污泥中含有大量的微生物細(xì)胞以及膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)機械脫水和生物降解都有一定的難度。傳統(tǒng)的污泥消化的進泥濃度只有2%~4%，反應(yīng)容器比較小，無法對污泥進行有效的消化，因而進一步增加了污泥處理難度。

二、污水處理廠污泥處理及利用技術(shù)

（一）污泥濃縮技術(shù)

污泥濃縮是指借助重力法或氣浮法等方法，降低污泥中的含水率，使其黏稠化。在污水處理廠處理污泥時，污泥具有較高的含水率，最高可達99%，但是經(jīng)過濃縮處理，其含水率可以降低到95%左右，同時其體積縮小4倍左右。經(jīng)過濃縮處理后，其中依舊有較多的有機物或病原體等物質(zhì)，這時不可以直接排放處理后的污水，應(yīng)回流到污水處理環(huán)節(jié)，同原污水進行協(xié)同處理。濃縮處理污泥環(huán)節(jié)常用的技術(shù)主要包括離心法、重量法(沉降法)和氣浮法等，其中重力法最為常用。在選擇污泥處理法期間，要結(jié)合污泥的性質(zhì)和來源，科學(xué)制定污泥濃縮處理方案。比如，對于剩余污泥，一般適宜應(yīng)用氣浮法來進行濃縮處理；對于初沉污泥或剩余污泥的混合污泥處理，適宜采用重力法。此外，在污泥濃縮處理中，如果需要處理大量污泥，適宜采取連續(xù)式操作方式，反之則適宜應(yīng)用間歇式操作方式。

（二）污泥焚燒

城市污泥中含有大量有機物和纖維木質(zhì)素，脫水干化后直接焚燒，有機物全部碳化，同時徹底殺死污泥中病原菌與蟲卵，最大限度地減少污泥體積(殘渣僅為原有體積的3%~10%)，最終成為更加穩(wěn)定的灰渣。污泥焚燒技術(shù)處理速度快，無害化徹底，無需長時間儲存，處置占地面積小，同時余熱可用于發(fā)電或供熱等。污泥焚燒設(shè)備主要有立式多段爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐和流化床焚燒爐。目前污泥焚燒技術(shù)在西歐和日本已得到廣泛應(yīng)用，日本的污泥焚燒量已占污泥處理總量的60%以上，歐盟也在10%以上。我國第一座大型污泥焚燒處理設(shè)施—深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠于1988年11月投產(chǎn)，已運行約20年，為污泥焚燒發(fā)電積累了許多經(jīng)驗；2005年建立的青島污泥焚燒發(fā)電工程，日處理污泥量可達26t，每小時可發(fā)電700多度。污泥焚燒技術(shù)也存在一些問題。首先污泥含水率較高(多在60%以上)，燃燒要求高，導(dǎo)致處理設(shè)施投資大，能耗高，處理及維護費用高；其次，污泥焚燒易產(chǎn)生有毒有害氣體例如酸性氣體、二噁英等，容易產(chǎn)生二次污染，據(jù)日本國土交通省統(tǒng)計，污泥焚燒過程中產(chǎn)生的N2O的量占污水處理行業(yè)溫室氣體排放總量21%；另外，污泥中含有大量有價值的生物資源，焚燒后此類資源未得到充分利用，不符合可持續(xù)發(fā)展需求，因此這些問題限制了污泥焚燒技術(shù)的進一步推廣。

（三）污泥的厭氧消化技術(shù)

厭氧消化可以實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化，降低污泥的含水率，使得污泥的生物穩(wěn)定性得到有效改善。污泥的厭氧消化技術(shù)是目前最普遍的污泥生物處理方法，一般可使污泥減量＞30%。具有運行成本低，較高的生物去除率(30%~50%)等優(yōu)點，是大型污水廠最為經(jīng)濟的污泥處理方法，但是也存在工藝操作復(fù)雜，產(chǎn)生的甲烷氣體存在安全隱患等問題。目前，在北京、上海等地約有60座大型污水處理廠建設(shè)了厭氧污泥消化系統(tǒng)，但是在運行的僅有20余座。主要是由于污水廠產(chǎn)生的污泥中有機質(zhì)含量過低，泥沙含量過高，污泥的可生化性較差，導(dǎo)致厭氧污泥消化設(shè)備運行不穩(wěn)定，產(chǎn)沼氣率低于國外設(shè)備的處理指標(biāo)。因此直接將傳統(tǒng)污泥厭氧消化工藝應(yīng)用于我國的污泥處理并不能取得良好的處理效果。研究人員針對我國污泥的特性，研發(fā)出了以熱水解、微波以及超聲波等為預(yù)處理手段的污泥處理技術(shù)，通過對污泥進行熱水解等預(yù)處理，提高傳統(tǒng)厭氧過程中污泥的水解和酸化速率，使厭氧裝置的容積減少，厭氧消化所用的時間縮短，污泥的厭氧消化整體效率提高。目前，對于日處理能力≥10萬t的大型二級污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，多采取中溫或高溫厭氧消化技術(shù)。

（四）土地利用技術(shù)

土地利用技術(shù)主要是將污泥用作改良土壤，增加土壤肥力的重要材料。比如，將污泥應(yīng)用于綠化園藝、森林或農(nóng)業(yè)種植等中，直接當(dāng)作一種改善土壤肥力的肥料來使用，這主要是由于經(jīng)過科學(xué)處理和處置的污泥富含氮、磷、鉀等關(guān)鍵營養(yǎng)元素、微量元素以及有機物等，其對于消除土壤板結(jié)、增加作物產(chǎn)量等具有重要意義。需要注意的是，對于土地利用中所用的污泥，必須經(jīng)過高溫堆肥等無毒化處理，確保有效消除其中存在的重金屬、寄生蟲、病原菌等有毒有害物質(zhì)，否則可能會因為處理不當(dāng)而造成土壤板結(jié)。

結(jié)論

城市污泥如果處置不當(dāng)進入環(huán)境，會對周圍環(huán)境造成危害。而污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。盡管城市污泥的處置方法多種多樣，我們應(yīng)根據(jù)污泥量，污泥泥質(zhì)，重金屬含量等具體情況作具體分析；同時要考慮環(huán)境生態(tài)，經(jīng)濟效益，處理成本，技術(shù)等因素，積極探索污泥處置的新方法，新技術(shù)，新工藝。建議相關(guān)組織部門加強污泥處置與資源化利用方面的研究，以更好地節(jié)省其處置成本，發(fā)揮其經(jīng)濟和生態(tài)效益。