城市污水處理廠污泥處理處置方法的綜合評價

摘要：現階段我國污水處理廠的環境影響評價階段多存在“重水輕泥”的現象，對污泥的處理處置過程并未得到較高的關注。本文主要通過對國內污泥處理處置技術現狀、難點及技術進展等多角度分析了城市污水處理廠污泥處理的問題及現有應對措施，而后結合現狀對其處理處置過程進行了綜合評價，為污泥的后續發展過程提供參考。

關鍵詞：城市污水處理廠;污泥;處理處置;綜合評價

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.009

Comprehensive evaluation of sludge treatment and disposal methods in municipal wastewater treatment plant

Ren Gangfeng

（China International Engineering Design and Research Institute Co.，Ltd.，Kunming Yunnan 650000，China）

Abstract：At present，the phenomenon of “heavy water and light mud” exists in the stage of environmental impact assessment of sewage treatment plants in our country， and the process of sludge treatment and disposal has not received much attention.In this report，the status，difficulties and technological progress of domestic sewage sludge treatment and disposal technology were analyzed from multiple angles， and the existing countermeasures of sewage sludge treatment in municipal sewage treatment plants were analyzed，and then the treatment and disposal process was comprehensively evaluated in combination with the current situation， so as to provide reference Suggestions for the subsequent development process of sewage sludge.

Key words：Municipal sewage treatment plants;Sludge;Treatment and disposal;Comprehensive evaluation

1 引言

隨著我國城鎮化進程的不斷加快，城市水污染問題也逐漸凸顯，建設城鎮污水處理廠以處理生活污水和工業廢水成為現代城市治理水污染的主要途徑。根據中國水網統計數據可知，截至2020年1月，我國村鎮污水處理廠共4 873座，全國累計建設污水處理廠10 113座，其中9 873座污水處理廠已公布了污染物排放總量或排放濃度信息。污水處理廠對城市環境和自然水體的保護有著突出貢獻，有效推進了水資源的可持續性發展。但在污水處理過程中產生的活性污泥卻由于長期受到“重水輕泥”思想的局限，不能給予正確的處理和處置，從而造成其他方面的環境污染問題。現階段城市污水處理廠污泥的合理的處理處置在技術層面和管理層面都出存在一些問題，難以實現污泥的100%處置和相應的處置要求，因此，本文將著眼現階段我國的污泥處理處置技術及相關進展，進行相應的技術評價，提出建議。

2 國內污泥處理處置技術現狀

目前，我國污水處理工程已經逐步形成健全的管理和運行模式，但污泥處理處置方面的管理技術和操作技術的研究由于起步較晚，污泥處理處置衛生化、無害化的問題尚未得到重視和解決。但由于各地區污水處理廠建設情況有所差異，在污泥處理上的重視程度、投資和運行費用都有所不同，在我國西部地區的污水處理廠普遍存在污泥處理設備落后的狀況。為了更好地掌握污泥處理處置技術，需要對我國污水處理廠污泥處理處置的技術現狀進行分析。

3 污泥處理處置技術難點

污泥產生于污水處理的各個階段，不同階段的污泥其內部成分有所區別，也會受到污水本身性質的影響。污泥是一類生物可利用性差且含水率高的固體廢物，我國污泥處理處置工作的主要難點來自污泥本身性質。生物可利用性差導致難以采用生物處理的方式對其內部污染物進行進一步的降解和修復，而物理化學方式通常效果較差且投資成本高。含水率高直接影響到污泥的體積大小，過高的含水率加重了污泥處理過程的負擔，也降低了污泥的處理效率。但污泥含水率的降低難度較大，污泥處理處置過程中的機械脫水通常只能將污泥含水率降低至80%左右，如果進行深度脫水需要采用能耗更大的干化脫水或其他脫水技術。含水率直接影響到后續污泥的處置方式，例如采用焚燒法處置污泥通常需要將污泥的含水率降低至60%以下。

4 污泥處理處置技術研究進展

針對上述處理處置的難點，我國開展了多種研究工作，包括常見的超聲波預處理法、熱水解法和污泥燃料化法等，這些技術通常可以使得污泥生物的細胞破碎，微生物體內的有機物得到進一步的釋放，由原本的固相有機物轉化至污泥的液相中。同時，將污泥中的蛋白質、脂肪等大分子物質轉化為小分子，不僅能夠進一步提高了生物降解性，也改善了污泥脫水能力。

4.1 解偶聯代謝技術

解偶聯代謝技術主要是利用解偶聯劑破壞微生物生命合成代謝與分解代謝兩者過程中的偶聯狀態，使得其分解代謝過程產生供給自己所需的能量不能用于合成代謝過程，因此，微生物難以繼續快速增長繁殖形成新的微生物，微生物數量減少，則污泥量降低，利于后續的污泥處理處置過程。現階段我國的解偶聯技術依托于外界的化學偶聯劑對微生物起作用，而解偶聯劑通常可以劃分為天然解偶聯劑和人工解偶聯劑兩大類。天然解偶聯劑是生物自身合成的，例如棕色脂肪及生物自主合成的解偶聯蛋白等;人工偶聯劑是在人為可操控環境中合成的并有一定解偶聯作用的化學物質，例如2，4-二硝基本分（DNP）、對-硝基苯酚（p-NP）等。

解偶聯劑在生物體中的作用機理較為復雜，主要分為以下幾個過程：首先，解偶聯劑與污泥中H+相結合，降低微生物細胞膜對H+的排外作用，因此，可以使得解偶聯劑與H+共同進入細胞質內，使得微生物細胞內外的質子濃度發生改變;其次，由于微生物的新陳代謝過程依托于ATP的合成與轉化，但由于細胞膜內外質子梯度不足，因此，降低了ATP合成量;最后，微生物氧化有機物所產生的能量不能合成ATP儲存，只能通過熱量的方式散發出去。通過上述途徑，解偶聯劑在微生物的合成代謝和分解代謝之間造成了一定的阻礙，導致工藝中污泥的產量減少。為了了解解偶聯劑對污泥處理過程的具體作用，Low等人在實驗室環境中模擬城鎮污水處理廠污泥處理過程，發現加入解偶聯劑p-NP后污泥中的生物量約減少為原來的一半，而系統底物的降解也受到相應的影響，底物去除率降低了25%。

4.2 熱水解技術

熱水解技術主要是利用高壓反應釜對污泥進行加熱水解，使得微生物細胞膜破碎形成有機物含量高的水解液，最終采用厭氧消化的方式對水解液進行處理。熱水解技術處理污泥主要是為了對污泥的脫水性能和厭氧消化性能進行改善，增強其可生化性。

熱水解技術處理活性污泥的原理較為簡單，即在高壓反應釜中利用高溫高壓快速破壞微生物細胞，促進有機物的水解，不僅對活性污泥中的生物性污染（如病菌）有減輕作用，而且還能增強污泥的脫水性和氧化性。

4.3 污泥燃料化技術

相比于解偶聯技術和熱水解技術，污泥的燃料化技術的實際應用價值更強，對污泥完成處理處置的同時也能進一步產生能源，例如：對污泥處理后利用其生物質能進行發電、制油等。污泥的燃料化包括低溫熱解制備燃料、電池、油等，此技術對污泥中有機物含量要求較高，且工藝設備復雜，因此推廣性較低。

以上三類是現階段我國城市污水處理廠污泥處理處置中的常用方法，對于不同性質的活性污泥其適宜方法有所不同。例如：處理生物性污染較為嚴重的活性污泥可采用熱水解法，不僅能夠水解活性污泥，也減輕了后續滅菌消毒程序的壓力。根據具體的實際情況，選用最為合適的活性污泥處理辦法。

5 污泥處理處置技術評價

我國污水處理廠的建設較晚，因此在污水處理廠的運行維護上依舊存在經驗不足的情況，而對其中污泥處理的相應研究更少。

污泥的處理處置難度與其原本的性質有著直接的關聯，而其原本的性質主要取決于污水處理廠的進水水質、工藝流程和運行狀況。為了進一步保障污水處理過程中的污泥能夠得到有效處理，需要對其形成進行深一步的分析。如果不經處理直接應用于農業種植，對人類的健康有潛在威脅。

5.1 污泥處理方法后評價

污泥的處理效果直接影響到后續污泥的處置作用，是實現污泥資源化、減量化的重要步驟。在此過程中，需要進行污泥的減量化、無害化和穩定化，并對污泥中的病菌、有機質、異味等進行有效處理，以減小污泥體積、減輕污泥質量并降低處理費用。現階段我國常用的處理方法有干化法、焚燒法、厭氧消化法、石灰穩定法和好氧堆肥法等，它們有各自適宜處理的污泥，從而使得污泥資源能夠最大程度上得到有效利用。

污泥處理方式的選擇和評價需要根據當地發展狀況及工藝技術成熟度綜合考慮，依據當地的發展水平和地區環境等多方面進行考量和評價。

5.2 污泥處置去向后評價

在污泥處理后，即需要進行污泥的消納和處理，現階段我國污泥處置方式與固體廢物相同，主要為填埋、土地利用和資源回收。根據2012年卜曉明對我國城市污水處理廠處置方法的全面調研中可知，現階段我國污泥處置方法中3/5為土地填埋，污泥發酵后在農業上進行資源利用的污泥僅占1/10，而露天堆放和外運處理的則約占到了1/5，而其中露天堆放和外運通常難以得到更加妥善的處理，達不到安全處置的標準。

城市污泥的處理處置效果直接影響到周邊環境質量，同時對城市水污染行業有所影響，處理效率低，而導致污泥處理處置存在問題的主要影響因素是投資費用和成本不足，導致整體耗資較大，影響處理效果。

6 結論

污水處理廠的污泥處理和污水處理都同等重要，但現階段污水處理廠常常出現“重水輕泥”的現象，嚴格執行污水處理排放標準但對污泥處理處置過程不夠重視。而現階段污泥的處理處置環節難點重要可以通過解偶聯技術、熱水解技術和污泥燃燒話技術進行破解，但其處理處置過程中的各個方法都有其獨特的優缺點，因此，需要根據實際的污水處理廠情況選擇最佳的方式。

參考文獻

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收稿日期：2020-10-18

作者簡介：任鋼鋒（1977-），男，漢族，大學本科，高級工程師，研究方向為污水處理。