關(guān)于污水處理中污泥處理的可持續(xù)性分析

石秀花 李 駿

（新疆烏魯木齊市21 信箱 新疆烏魯木齊 830000）

引言

要想提高水資源利用率，減少環(huán)境污染，需要不斷更新污水處理工藝，隨著越來(lái)越多的新技術(shù)在污水處理實(shí)際作業(yè)中被應(yīng)用，污水處理效率有著顯著提高，同時(shí)也對(duì)剩余污泥處理更加重視。通過(guò)科學(xué)處理污泥，可以減少城市環(huán)境污染，提高污水處理質(zhì)量。因此，需要加大力度研究污水處理中的污泥處理工作，優(yōu)化污水處理措施，促進(jìn)污泥處理實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 污泥處理概述

1.1 處理原則

城市污水處理中，污泥處理需要遵循穩(wěn)定性、無(wú)害性、資源性以及減量性這四個(gè)原則。

（1）穩(wěn)定性。采用物理處理方法或化學(xué)處理方法，使污泥保持在穩(wěn)定狀態(tài)下，不會(huì)持續(xù)降解，目的是為了避免污泥由于不穩(wěn)定降解出現(xiàn)二次污染。

（2）無(wú)害性。對(duì)污泥中所包含的大量病原菌和病菌等危險(xiǎn)因素可以通過(guò)殺菌消毒，將其中的病菌和寄生蟲(chóng)殺死，確保后續(xù)應(yīng)用安全衛(wèi)生[1]。

（3）減量性。所有固體廢棄物處置是通過(guò)減量減容實(shí)現(xiàn)成本降低的。

（4）資源性。污泥處理的目的在于資源化，當(dāng)前主要的資源化途徑就是制作成化肥或是改良土壤或是補(bǔ)充燃料。

1.2 處理思路

隨著城市污水處理站的建設(shè)速度、規(guī)模的擴(kuò)大，處理工藝的完善，污水處理中污泥總量增速明顯，特別是通過(guò)除磷法脫除含磷物質(zhì)，相較于其他處理方式，污泥量增加30%。城市污泥處理最佳方法是土地資源化處理，但是在土地上，沒(méi)有處理或處理不徹底的污泥大規(guī)模使用會(huì)受到限制。（1）高效利用碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；（2）受到農(nóng)業(yè)用地及其與污泥距離的限制；（3）前期投入與后期管理費(fèi)用影響；（4）高效安全利用被法律、管理、土地所有者接受度等方面限制[2]。

1.3 分類技術(shù)

（1）污泥消化處理。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污泥減量，包括了厭氧消化以及好氧消化，其中主要為厭氧消化。我國(guó)當(dāng)前有大約20個(gè)城市建立了污泥厭氧消化處理系統(tǒng)。厭氧消化處理能實(shí)現(xiàn)污泥減量和穩(wěn)定，相對(duì)于其他技術(shù)而言，其能夠降解污泥中的有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)化成甲烷氣體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減容[3]。污泥完全消化時(shí)，能夠降低污泥惡臭。另外，若是應(yīng)用高溫厭氧消化能夠?qū)⒉≡⑸餁⑺溃M(jìn)而讓消化污泥符合衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，改善消化污泥穩(wěn)定性以及脫水性。但是該技術(shù)也存在不足，也就是在厭氧消化后，污泥無(wú)法完全保持穩(wěn)定，需要持續(xù)處理。

（2）污泥堆肥處理。該技術(shù)是污泥土地使用前的一種處理技術(shù)，其包括好氧堆肥與厭氧堆肥。一般采用連續(xù)發(fā)酵好氧工藝。堆肥工藝是利用堆肥降解污泥中微生物，進(jìn)而使污泥穩(wěn)定。堆肥時(shí)所產(chǎn)生的熱量可以保證高溫，有助于堆肥后污泥與衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)相符，以便于以后土地被利用。按照我國(guó)污泥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中的有機(jī)質(zhì)含量大約在37.8%，磷、氮、鉀的總含量分別在1.57%、3.0%和0.7%左右。對(duì)比國(guó)家堆肥養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)均滿足要求[4]。因此，污泥利用合理堆肥工藝能夠穩(wěn)定處理污泥，使其資源得到有效利用。

（3）污泥填埋處理。該技術(shù)屬于常用通用方式，但是其不適用于全部污泥，其中存在限制因素。污泥本身具有土力學(xué)性質(zhì)，填埋后會(huì)導(dǎo)致環(huán)境影響。一般污泥含水率大約為78%-82%，被含水率影響，污泥本身抗剪力低，與填埋場(chǎng)要求不符。因此，填埋場(chǎng)一般不傾向于此類污泥。按照現(xiàn)行要求，厭氧產(chǎn)沼等處理后殘余的固態(tài)物和污泥在經(jīng)過(guò)處理后，其含水率不超過(guò)60%，才符合生活垃圾填埋處理標(biāo)準(zhǔn)。

2 城市污水處理中污泥處理可持續(xù)對(duì)策

2.1 處理途徑選擇

城市污水處理廠中的污泥重金屬主要為銅、鋅等物質(zhì)，其中的有機(jī)物含量可以達(dá)到60-70%，污水中磷、硼等總含量可以達(dá)到40-90g/kg。相較于發(fā)達(dá)國(guó)家城市污水處理廠污泥含量而言，我國(guó)污泥中所含有的有機(jī)組分含量要低。就當(dāng)前污水處理工藝發(fā)展而言，更多污水處理廠應(yīng)用脫氮處理工藝，其中的N、P 含量增加，加強(qiáng)堆肥可行性利用。但是，污泥中含有微量金屬元素，有些金屬元素或是含量接近甚至超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，因此污泥回用在農(nóng)田利用中需要根據(jù)情況判定[6]。污泥本身熱值含量高，若是能夠控制好污泥含水率，污泥能源利用可行性會(huì)增強(qiáng)。

2.2 可持續(xù)對(duì)策

選擇污泥處置途徑需要兼顧各方效益平衡，例如環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)方面的效益。污泥處理需要兼具以下特征：環(huán)境可行、經(jīng)濟(jì)合理、社會(huì)接收。一般污泥處理中，衛(wèi)生填埋污泥需要進(jìn)行消化處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、無(wú)害才能夠進(jìn)行填埋處理，進(jìn)而縮小污泥填埋導(dǎo)致的二次環(huán)境影響和風(fēng)險(xiǎn)。另外，消化處理污泥容積大大減少，基于此需要持續(xù)減少污泥運(yùn)輸、脫水和填埋費(fèi)用，相較于污泥直接填埋處理而言，總運(yùn)行費(fèi)用少，環(huán)境影響也較小，導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較少[7]。一般的焚燒工藝可以省略消化處理，減少由于消化處理導(dǎo)致的熱值下降。因此，污泥處理途徑組合和污泥最終處理去向有關(guān)。計(jì)算污泥投資和運(yùn)行費(fèi)用根據(jù)是：混合污泥產(chǎn)量大約是10000m3/d，其污泥含水率在99%。根據(jù)絮凝劑標(biāo)準(zhǔn)添加并進(jìn)行濃縮處理，含水率能夠下降到95%。

（1）焚燒處理。流化床焚燒爐本身工藝性能被證明是污泥焚燒最好方法。在這些年期間，威望迪公司在全世界范圍內(nèi)建造了多個(gè)流化床菲少爐，一般在穩(wěn)定情況下無(wú)需添加燃料就能夠達(dá)到熱平衡，若是污泥熱值過(guò)低，交換器需要足夠大來(lái)提高風(fēng)室溫度。若是溫度不符合規(guī)定，則需要進(jìn)行加熱干燥。對(duì)于趕回處理工作而言，無(wú)所謂污染純污泥，重金屬也不是干擾因素。因?yàn)榛冶旧砭陀裳趸锇l(fā)展得來(lái)的，滲透力低，其可以回制作成水泥，在工業(yè)建設(shè)等環(huán)節(jié)中應(yīng)用。最后，副產(chǎn)物是清除酸。受到重金屬污染的污泥只能夠被特殊填埋，但是數(shù)量少，可以與城市固體廢棄物一同被焚燒。為降低投資，城市污泥和垃圾在同一焚燒爐中進(jìn)行焚燒。一般情況下，每人每天所產(chǎn)生的脫水粘性污泥數(shù)量為150-250g，垃圾為1-3kg。按照焚燒爐設(shè)計(jì)，可以采用10-25%粘性污泥對(duì)爐子溫度進(jìn)行控制[8]。

（2）消化干燥。當(dāng)前，人民群眾對(duì)于能源需求量持續(xù)提升，人們?cè)诓粩鄬ふ倚履茉搭愋椭校?yáng)能屬于廣泛應(yīng)用類型。有研究人員在污泥厭氧消化中補(bǔ)充熱源，另外，有人員同自行設(shè)計(jì)的混合污泥干燥裝置脫水，干燥處理含水率超過(guò)80%污泥，同時(shí)利用污泥干燥處理可行性。通過(guò)研究得到，利用太陽(yáng)能可以較好對(duì)污泥進(jìn)行干燥處理，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了防止被天氣因素影響，需要考慮加入輔助熱源。通過(guò)消化干燥處理，可以進(jìn)一步將污泥中的有害物質(zhì)降解掉，符合環(huán)保要求。

（3）填埋處理。污泥填埋護(hù)理需要科學(xué)選擇，同時(shí)在必要場(chǎng)地設(shè)置防護(hù)處理或是設(shè)置合適距離，建立并運(yùn)行管理需要采取嚴(yán)格的管理制度進(jìn)行科學(xué)操作，通過(guò)公開(kāi)合法環(huán)境影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。污泥填埋的優(yōu)點(diǎn)在于投資少，處理容量比較大，可以實(shí)現(xiàn)斷區(qū)減小，但是缺點(diǎn)在于污泥填埋的占地面積比較大，在污泥土力學(xué)性質(zhì)上的要求杠桿高，場(chǎng)地和運(yùn)輸?shù)确矫娴馁M(fèi)用更高，需要做好地基防滲處理，防止周邊地下水被污染。隨著土地資源的逐漸緊張，人民群眾環(huán)保意識(shí)逐漸提升，近年來(lái)的污泥填埋處置占比逐漸縮小。

（4）空氣氧化。威望迪稅務(wù)系統(tǒng)所研發(fā)的ATHOSTM 設(shè)備被證實(shí)在中性溫度以及壓力下是高效的，總COD 的80%被氧化，其與20%能夠?qū)崿F(xiàn)融合和高度生物降解，無(wú)需后續(xù)脫水，廢氣也無(wú)毒性，固體礦物副產(chǎn)品中的重金屬屬于不可滲透形式，其主要應(yīng)用在道路建設(shè)上，同時(shí)液態(tài)部分中，可生物降解部分COD 能夠便于污水廠反硝化碳源，使污水污泥處理更加環(huán)保。

（5）環(huán)保肥料。污泥填埋處理會(huì)浪費(fèi)大量土地資源，甚至?xí)?dǎo)致二次污染。污水處理廠每日生產(chǎn)大量污泥，將其制作成廢料不僅環(huán)保，也能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用。對(duì)此，可以利用微生物分解污泥，為促使污泥發(fā)酵，需要在其中人為加入菌種，打破污泥果凍狀態(tài)，逐漸釋放其中包裹的水分，降低污泥含水量，使污泥更加松散，能夠作為肥料使用，用于農(nóng)作物、花卉等種植，符合科學(xué)、環(huán)保處理污泥的要求。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，未來(lái)的城市污水處理廠中的污泥實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用主要圍繞農(nóng)用處置進(jìn)行，輔助途徑為燃料焚燒處置。在建設(shè)大型污水處理廠中，考慮利用農(nóng)用方式處理污泥時(shí)，需要規(guī)劃污泥的運(yùn)輸和施用計(jì)劃、施用土地的性質(zhì)和面積等；如果計(jì)劃施用一般填埋處理方式處理污泥，對(duì)于污泥脫水方案方面的設(shè)置有著較高的要求，同時(shí)合理規(guī)劃論證填埋場(chǎng)選址；如果計(jì)劃應(yīng)用焚燒處理則需要詳細(xì)分析所要建設(shè)的污水處理廠中污泥成分，進(jìn)而為污泥焚燒可行性奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，需要積極創(chuàng)新污泥處理技術(shù)，尋求固廢處理和資源利用渠道，加大污泥處理及管理工作，為后續(xù)污泥處理可持續(xù)發(fā)展和可行性研究提供參考。