城市污水處理廠污泥最終處置方式研究

黃曉陽

（惠安興港公用工程管理有限公司，福建 惠安 362100）

根據相關統計數據，我國每年的城鎮污水排放量達到了750億m3，污泥產量超過6 000萬t。污水經過處理后產生液態、半固態和固態的污泥，這些污泥中含有大量重金屬、病原菌、致病菌以及有機物等，其中，有機物經過處理可以轉變為甲烷、氫氣等燃燒氣體或者肥料，實現污泥的無害化處理。如果這些物質無法被有效地處理，可能會破壞生態環境，威脅人體健康。然而，長期以來，我國重視污水處理而忽視了污泥處理，導致污泥未能得到妥善處理。根據我國《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》的相關要求，要提高城鎮污水處理能力，新增污泥無害化處理設施處理能力必須大于20萬t/日，對污水處理廠產生的污泥實現穩定化、無害化和資源化處理。這對城市污水處理廠的污泥處理提出了新的要求，實現污泥的無害化、資源化處理成為污泥處置的發展方向。

1 城市污水處理廠污泥處置現狀

城市污水處理廠的污水處理過程中會產生不同含水率的半固態和固態污泥，這些污泥中含有大量有機物、寄生蟲、重金屬、氮磷等營養物質，如果處理不當，可能對環境造成二次污染。隨著城市污水排放量不斷增長，污泥產生量逐漸增長，進一步增加了污泥處理壓力。2016年實施的“水十條”要求推進污泥穩定化、無害化、資源化處理，污泥無害化處理率達到90%。然而，受污泥處理技術、污泥處置標準等因素的影響，我國污泥處理率遠低于發達國家。

目前，我國的污泥處理主要采用焚燒和填埋兩種方式。首先，將污泥運輸到農田或者處理廠進行集中處理，在一定程度上增加了污泥處理成本[1]。其次，污泥填埋可能導致污泥滲漏到地下水或者地表水中，造成水污染。最后，由于污泥處理責任主體和處理線路不明確，只能實現污泥減量化，無法達到穩定化、無害化和資源化水平，且存在二次污染的風險。

2 城市污水處理廠污泥處置中的問題

2.1 運輸不方便

城市污水處理廠的污水經過處理后產生了大量污泥，這些污泥的含水量比較高，需要通過干燥濃縮將含水量降到80%以下，再運輸到城市近郊或者農村。由于污泥的體積較大，增加了運輸的壓力。長期以來，我國廣大農村地區習慣使用化肥，不習慣使用污泥，在一定程度上影響了污泥的銷路。夏季多雨，農田水分充足，對含水量較高的污泥需求量低，影響了污泥的外運，導致城市污水處理廠的污泥泥滿為患[2]。污水處理廠為了減少污泥的排放量，只能將部分污泥回流到污水處理系統中，影響了污水處理廠的正常運行，還有部分污泥溢出污泥池、流入地表水中，造成地表水污染。

2.2 污水中的工業廢水比例大

城市污水處理廠匯集了地下管道系統的各種生活污水、工業廢水和城市雨水的混合水，生活污水主要來自城市公共設施、衛生間、廚房、洗衣房等生活設施排放廢水，這些污水中含有大量淀粉、油脂、蛋白質等有機質，氮氧化物、總磷、氨氮等無機物以及病原菌等微生物和懸浮物。工業廢水主要來自工業生產過程中排放的廢水，包括生產工藝廢水、循環冷卻水、沖洗廢水以及綜合廢水。在工業生產過程中，由于各種工藝的原料、生產工藝、使用設備的用水條件存在差異，工業廢水的水質差異比較大，重金屬含量高、毒性大、有機質含量高，增加了廢水處理難度。由于我國城鎮污水處理廠產生的污泥數量不斷增多，很多污水廠的污泥未經過無害化處理就直接用于農田，污泥中的病菌、寄生蟲卵直接轉移到農作物上，影響了農作物的正常生長[3]。還有部分污泥沒有經過有效處理就直接露天堆放，導致蒼蠅蚊蟲滋生、有害物質揮發、污染地表水。我國2020年城市污水排放量為600多億t，其中，工業廢水的總排放量達到250多億t。由于工業廢水來源廣泛，主要包括石化、紡織印染、造紙、冶金、電力等領域，且廢水處理工藝流程復雜，處理后的污泥仍然含有較多有機物、重金屬。

3 城市污水處理廠污泥最終處理策略

3.1 焚燒

污泥焚燒是通過焚燒爐對脫水污泥進行干燥，再利用高溫氧化污泥中的有機質，讓污泥焚燒后只留下少量灰燼。污泥焚燒是比較常見的污泥處置方式，可以破壞污泥中的有機質，通過高溫殺死污泥中的細菌、病毒等病原體，減小污泥的體積，焚燒后的污泥體積僅為原來的10%，可以減少污泥處理量。由于污泥中的含水量比較高，在處理前，需要對污泥進行焚燒脫水干燥，減少爐體的能耗，讓污泥熱值達到焚燒要求[4]。污泥燃燒產生的顆粒物質可以用作發電廠燃料的摻和料，通過干餾提取焦油、焦炭、燃氣等物質；焚燒的灰燼可以用于制作水泥的添加劑、污泥磚等建筑材料；焚燒產生的氣體可以作為燃氣；將爐體高溫預熱用來發電。由于污泥焚燒成本高、污泥產生量比較大，前期投入成本高。

3.2 施肥

污泥施肥是通過污泥厭氧消化技術、高溫好氧發酵技術將污泥中的好氧微生物提取出來，按照一定的比例，將污泥和添加劑混合，讓污泥在好氧環境下進行發酵，在微生物的作用下，污泥中的有機質不斷分解，產生甲烷、二氧化碳以及低碳分子。這些有機質是很好的土壤改良劑，可以直接用于農田，增加農田的有機質含量，改善土壤結構，提高土壤肥力。這種污泥堆肥處理方式，可以將污泥中的有機質轉變為肥料，提高污泥的利用率，降低植物病原體的傳染性，提高污泥處理的附加價值。但是周期比較長，需要在好氧環境下發酵，耗費大量時間；需要購買污泥處理設備，成本比較高；堆肥處理、原料加工和肥料成品需要占用一定的土地，在處理過程中受天氣的影響較大，低溫環境降低了堆肥效果，降雨可能會增加污泥水分、延長處理時間。

部分企業已采用新型污泥處理技術，實現城市污泥無害化、資源化利用，得到的產品可用作園林綠化用泥、林地用泥和土壤結構調理劑。工藝流程：將一定量的城市生活污泥加入反應釜內，與循環液、水充分攪拌混合，于懸濁液中添加解離劑和調理劑，增加污泥的有機質，滅活污泥中的大腸菌群和蛔蟲卵等有害細菌，破壞污泥的結構，便于污泥中的水析出；反應后，將泥漿送至板框壓濾機壓濾，得到的濾餅為脫重污泥、濾液。濾液經脫重處理得到含重金屬的硫化物濾渣，累積到一定量后，從沉降池排出，并送到第三方處理機構處置；脫重污泥勻速均勻地落料在打散混料機中，同干物料倉過來的穩定劑進行機械活化，活化后經過穩定化處理，最終得到園林綠化用泥、林地用泥和土壤結構調理劑。

3.3 工業利用

污泥的工業利用是將污泥用于制作建筑材料，可作為混凝土材料的添加劑，與水泥、砂石骨料、激發劑以及水混合攪拌，加壓振搗可以制作成合格的商品混凝土。用污泥代替混凝土材料中5%的細砂，混合攪拌的混凝土強度可以達到8 MPa。此外，冶煉企業排放的工業廢水中含有大量金屬物質，可以將這些重金屬含量比較高的污泥進行處理，然后與瀝青進行混合，添加到電弧爐熔渣中，可以促進熔渣發泡，污泥中的重金屬離子與爐渣發生還原反應，生成金屬物質，可以直接用作煉鋼的冷卻劑或者優質金屬材料。這種處置方式是污泥資源化處理的有效方式，可以將污泥用作磚塊、水泥、玻璃以及纖維生產工藝的原料。

3.4 填埋

污泥填埋是將污泥填埋到地下，分為直接填埋和安全填埋兩種方式。直接填埋是將污泥進行滅菌處理后直接傾倒在低洼或者谷底，安全填埋是將污泥運輸到填埋場與水泥、飛灰混合后進行固化、穩定化等無害化處理后填埋。這種污泥填埋方法的處理成本低、處理量大，但是由于污泥填埋量大，填埋場地占地面積大，污泥運輸、填埋場地建設費用高；填埋地下可能導致污泥滲漏到地下土壤或者地下水中，造成地下水二次污染。污泥中的有機質和重金屬會在填埋場發酵、有害微生物大量繁殖，造成嚴重的環境污染。因此，采用填埋處置方式，需要收集并處理污泥中的污水和填埋滲濾液，避免向地下滲漏而污染土壤及地下水。

4 結語

城市污水處理廠采用何種污泥處置方式，不僅影響污泥的有效利用率，還關系到生態環境。如果處置不當，可能造成地表水、地下水污染。目前，我國城市污水處理廠的污泥處置資源化率、無害化率比較低，處置技術不成熟，影響了污泥處理效果。因此，需要進一步完善我國污泥處置相關法律法規、主體責任，加強污泥處理技術的研究，提高污泥處置效率。