小型污水處理廠污泥處置工藝的分析和應用探討

孫 偉，徐忠強

（1.上海東振環保工程技術有限公司，上海 201203；2.中國市政工程中南設計研究總院有限公司，武漢 430010）

目前，我國大量污水廠污泥處理不到位。如果污泥處理后含水率過高，會給污泥的運輸、存儲及處置帶來麻煩，這類污泥一旦與地面接觸，會造成二次污染[1]。所以，有必要對污水處理廠污泥處置工藝進行研究，為污泥處理的無害化、穩定化、資源化貢獻力量。

1 污泥處理處置現狀與問題

污泥處理處置是指通過一些自然或人工手段將污泥進行循環利用，或者進行無害化處理后將污泥復歸自然，對污泥進行處置的最終目標是實現污泥的無害化、穩定化、資源化和減量化，在防止污泥對環境造成二次污染的同時，充分回收利用污泥中的有機物等[2-3]。

與發達國家相比，我國污泥處理處置起步晚、發展較慢，一些污水處理廠“重水輕泥”，即注重對污水的處理，而忽視對污泥的處理處置。例如，某些鄉鎮污水廠建立時缺乏對污泥產量的預測，或者是對污泥處理不夠重視，造成污水廠后期運行中僅僅能夠達到污泥的初步減容，遠未達到污泥處理無害化、穩定化、資源化的目標。

此外，污泥處理處置技術的不成熟、資金缺乏、相關標準要求執行不到位等因素都會導致污水處理廠在進行污泥處理處置時缺乏積極性。大量污泥堆積，嚴重影響污水處理廠的正常運行，最終導致污水處理與污泥處置之間形成惡性循環，會造成污水處理廠因污泥處置不達標而關閉，同時大量堆積的污泥進入土體、水源后又會對生態環境造成破壞，威脅人體健康。

2 污泥的產生源及性質

表1為我國污水處理廠規模的統計結果。從表1可以看出，在縣、鄉鎮中，中小型規模的污水處理廠占大多數。

表1 污水處理廠規模統計

研究發現，污泥中有機質含量在12.68%～78.00%，均值為41.15%；氮含量最大7.77%，均值3.02%；磷含量最大5.21%，均值1.57%；鉀含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于豬廄肥中相應營養物質的含量。我國城市污泥除含有各種營養成分外，還含有重金屬污染物。我國城市污泥的重金屬含量較高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg 超過標準限值要求，分別超標10.0%、8.6%、8.0%、1.2%、9.1%和9.8%。

3 污水處理廠污泥處置工藝

3.1 污泥處置原則

我國對污泥進行處理處置的原則和其他國家相一致，即污泥處理的減量化、無害化、資源化。其中，減量化主要是指在進行污泥處理時應降低污泥的體積；無害化則是指顯著降低污泥中的各類有毒有害物質的含量和活性；資源化是指充分利用已無害化處理的污泥。

3.2 污泥處理方式

污泥處理處置方式應基于污水處理廠的運行情況、工作條件以及產生污泥的特性進行確定。通常來說，污泥處理主要包括污泥土地利用、污泥填埋、建材利用以及污泥焚燒四種方式[4]。

3.2.1 污泥土地利用

污泥土地利用是污泥處置工藝中最為經濟的方式，該種處理方式可同時達到污泥處理的減量化、資源化，所以該種處理方式也是人們最為推崇和首選的污泥處置方式。根據目前我國污泥分類規范中的劃分，污泥土地利用主要分為園林綠化、農用以及土地改良三種形式。但是，這種方式在實際應用中仍會出現臭氣，造成空氣污染，同時污泥中的重金屬元素會污染土壤。不同的污泥利用方式具有鮮明的優缺點，例如，好氧發酵雖然可以有效利用污泥中的有機物，但需要較大面積的土地，并且在污泥處理中一旦操作不當極易產生臭氣，污染大氣環境。

3.2.2 污泥填埋

現今，我國許多污水處理廠都是在對污泥脫水處理后進行填埋，但脫水處理后的污泥可能會因為脫水不達標而含水率依然較高，使得污泥的黏性較大，進而增加污泥的壓實難度。此外，污泥中存在大量的重金屬元素和有毒物質，這些有害物質進入填埋場滲濾液，無疑會增加滲濾液處理的困難，尤其是當防滲措施不到位時，這些有毒滲濾液進入土體后會再次污染土體和水源。總體而言，污泥填埋并未真正實現污泥處理的減量化與資源化，并未做到零污染，只是轉移了污泥的污染區域，延緩了污染產生的時間。

3.2.3 建材利用

污水廠產生的污泥除了包含有機物之外，還含有25%～35%的無機物，這些無機物主要為硅、鐵、鋁、鈣等，這些無機物的組成和常用的建筑材料成分基本相同，故有學者提出可將污泥進行有效處理后作為建筑材料，以此實現污泥處理的資源化與減量化。將污泥作為建材利用是一種新型、可持續的處理手段，如污泥燒制陶粒、污泥制磚和制作水泥熟料等，該技術手段現今在世界范圍內逐步發展。污泥作為建材利用可以實現污泥處理的減量化、穩定化、無害化和資源化，其明顯優于傳統的污泥處理手段，但目前該技術仍處于發展階段，使用并不普遍，其處理成本較高且需要和地區的建材企業結合。

3.2.4 污泥焚燒

污泥焚燒是傳統污泥處理中使用最為廣泛的技術手段，它可以有效地減少污泥體積（90%～95%）、減少污泥質量（75%～85%）。另外，高溫焚燒還能夠將污泥中的有害病菌徹底殺死，防止污泥對環境造成二次污染。污泥焚燒手段最顯著的優點在于可以以最快的速度最大程度地減少污泥容量，不受時間、地域、技術、資金、設備的限制，一種設計良好的污泥焚燒裝置不僅能夠消除污泥，還可以借助焚燒污泥產生電力資源。但就目前而言，污泥焚燒工藝技術裝置復雜，一次投資大，由于需要的設備數量較多，操作要求較高。此外，污泥焚燒后產生的飛灰等物質仍需要進行處理，具有一定的不可控性。

4 小型污水處理廠污泥處理技術路線

4.1 污泥處理工藝選擇

我國現有的小型污水處理廠多位于城鎮內，這些小型污水處理廠大多數都存在設計標準以及污泥處理處置裝置配套不完善的問題。根據我國建設標準中的最小規模，小型污水處理廠的污泥處理量在7 ～25 t/d，其中污泥的含水率為80%。因為小型污水處理廠受到建筑面積、資金以及技術的限制，故不宜使用較為復雜的污泥處理裝置，而污泥衛生填埋技術的一次性投資和運行成本較少，且建筑面積適宜，故可作為小型污水處理廠污泥處置的主要工藝。根據國家關于城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質的規定：進行污泥填埋處理時，污泥的含水率不得大于60%，若采用覆蓋土，污泥的含水率不得大于45%，故可通過深度脫水的方式將污泥的含水率降低后再進行污泥的填埋處理。

4.2 污泥處理工藝技術方案

在對污泥進行深度脫水處理后將污泥運輸至填埋場進行填埋，該過程需要重點考慮的技術指標為泥餅的含水率、pH 值以及剪切強度，污水廠可根據自身產生污泥的特點，使用不同形式的污泥深度脫水工藝。對于新建的污水處理廠，則可使用板框壓濾機直接將污泥含水率降至低于60%，如圖1所示；對于已建污水處理廠，可采用污泥石灰穩定化處理工藝，即采用石灰和污泥混合實現殺菌與穩定化，同時將含水率降至低于60%。

圖1 板框壓濾的工藝流程

4.3 工藝特點

該項工藝的使用能夠將含水率由99%直接降至低于60%，滿足污泥處理穩定化、減量化的處理原則，該深度脫水工藝能夠降低脫水設備的運行成本。該深度脫水工藝更加簡潔高效，整個深度脫水均借助自動化設備實現，有效地降低了人力操作強度。

5 結論

我國污泥處理處置起步晚，技術發展慢。隨著我國城鎮化的逐步推進，小型污水處理廠污泥處理必將成為新興產業。為確保我國污泥處理產業健康發展，在借鑒其他國家經驗的同時，企業要增加污泥處理技術的創新研發資金。同時，政府要發揮自身優勢，優化資源配置，鼓勵企業發展污泥處理處置產業，只有這樣才能有效地控制污泥污染。