污水處理固體廢棄物污泥處理方法研究

王金

（廣東健恒環境產業有限公司，廣東 東莞 523000）

污泥是生活污水處理時形成的產物，不僅容易腐爛、有機物含量高、臭味嚴重，還含有大量重金屬、病原菌以及寄生蟲等有害物質。如果沒有做好污泥處理工作，將嚴重破壞周圍的生態環境。而對污水處理固體廢棄物污泥的處理方法進行研究分析，則能為污泥處理提供依據，進而為保護周圍的生態環境、減少污染奠定基礎。

1 污泥分析

1.1 污泥產生環節

一般來說，污泥的主要來源有：第一，工作人員在對污水進行預處理時，格柵會攔截固體廢棄物的濾渣，而大量濾渣堆積后便逐漸形成了污泥；第二，在沉淀環節中，沉淀池中的污泥通常為礦物碎屑渣及砂粒煤粉等無機固體廢棄物，這種廢棄物不容易被處理，因此也會被沉降在沉淀池內；第三，當污水傳送到沉淀池后會形成沉淀，從而形成初沉污泥；第四，沉淀完的污水會傳送到二次沉淀池中進行二次沉淀，并形成生化腐質污泥與剩余污泥；第五，經過二次沉淀的污水會被傳送到終沉池中，然后對污水進行深度處理，并在處理期間形成化學污泥[1]。

1.2 污泥污染環境的因素

污泥污染環境的主要因素為：第一，污泥中的含鹽量相對較高，使土壤的電導率不斷提升，抑制了植物的生長，因而對周圍的生態環境造成了破壞；第二，由于污泥中含有大量病原菌和寄生蟲，因此當污泥進入土壤及水源中后，污泥中的病原菌和寄生蟲會對土壤以及水源造成污染，從而破壞了生態環境。第三，因污泥中含有很多氮、磷等營養物質，所以當污泥進入地表水后，會使水體出現富營養化的現象，導致水體中的溶解氧出現飽和情況，因而造成水生生物大量死亡。第四，工作人員在進行污水處理時，固體廢棄物中70%～90%的重金屬都會轉移到污泥中，并具有穩定的性質，難以將其去除。同時，重金屬中潛在的毒性會進入到動植物體內，并在動植物體內不斷積累，這不僅會導致動植物死亡，還會危害生態安全，加重環境污染[2]。

1.3 污泥處理成本及影響因素

現階段，在大量的污泥處理方法中，土地成本最低，焚燒成本最高。影響污泥處理成本的主要因素包括污泥處理前后的運輸成本和場地成本，項目投資、維護和攤銷成本，勞動力、水、電和行政費用，污泥回用成本等，這些因素也應該得到相關部門及企業的重視[3]。

2 固體廢棄物污泥處理方法對比

2.1 傳統污泥處理方法

2.1.1 堆肥處理法

所謂污泥堆肥處理法是指微生物在適宜可控的情況下通過發酵作用，將污泥中的各種有機物進行轉化，使其變為腐殖質的過程。相較于其他污泥處理方法，堆肥處理方式不僅可以使污泥的容重減小，消除污泥中的惡臭氣味，還可以將污泥中的病原菌與寄生蟲消滅干凈。同時，堆肥處理法對污泥進行處理時所產生的堆肥產品還可以作為肥料，對農田進行施肥，從而改良農田土壤，不僅可以增加土壤的肥力，提高農作物的產量，還可以實現資源再利用的目標。然而，與其他污泥處理技術不同，堆肥處理法需要有極大的場地空間，而且處理污泥的時間相對較長，因而導致污泥處理效率低。同時，污泥的運輸和處置成本也較高，因此，在此過程中，如果控制不當，就會對周圍的土壤和空氣造成二次污染，從而破壞周圍的生態環境[4]。

2.1.2 衛生填埋法

所謂衛生填埋是指把經過脫水和消毒處理的污泥運輸到合格的填埋場，通過填埋方式對污泥進行處理，可以消除污泥對周圍環境的污染，加強對生態環境的保護。衛生填埋法主要分為單獨填埋和生活垃圾混合填埋兩種。目前，我國在應用衛生填埋處理方法時，主要采用混合填埋的方式，并在填埋完成后用土壤對污泥進行分層覆蓋，從而提高污泥處理效果。當填埋場被填滿后，工作人員還可以在上面種植各種植物，這不僅可以恢復生態，還可以加強對環境的保護。

此外，相較于其他污泥處理方法，衛生填埋法具有見效快、處理量大、成本低以及操作方便等優點，因此被廣泛應用于污泥處理中，并發揮著非常重要的作用和價值，能夠有效提高污泥處理水平與質量。但需要注意的是，由于垃圾填埋場的占地面積相對較大，會加劇土壤資源的緊張，再加上利用衛生填埋污泥處理方式，很容易出現滲濾液污染的情況，從而對周圍土壤造成污染。另外，污泥在發酵時所產生的溫室氣體會對動物、植物以及人類健康造成危害。

2.1.3 焚燒處理法

由于污泥中有機質的含量較高，部分熱值甚至可以和泥炭相媲美，因此工作人員在對污泥進行處理時，可以采取焚燒方式進行處理。所謂污泥焚燒是指工作人員將污泥脫水后放入高溫焚燒爐中進行焚燒，使污泥在高溫焚燒爐中出現熱解和氧化反應，通過這種方式碳化污泥中的有機質，并將污泥中含有的病原菌以及蟲卵徹底消除，最終把污泥分解為氣體或灰燼的過程。

相較于其他污泥處理方法，焚燒處理法可以使泥漿體積最小化，通常情況下，經過焚燒處理后的污泥，其灰渣體積只有原來體積的十分之一，而且焚燒處理法還具有占地面積小及處理周期短等優點，不僅可以緩解土地資源緊張的情況，還可以提高污泥處理效率，并且污泥在焚燒處理過程中產生的殘渣也能夠用于建筑材料的制作，同時其產生的余熱也能夠用于熱蒸汽或發電。但需要注意的是，這種污泥處理方式的能源消耗極大、處置費用較高，對處理技術也有極高的要求，而且在焚燒過程中會產生大量的有毒有害氣體，從而污染大氣，破壞周圍的生態環境。

2.1.4 厭氧消化法

所謂厭氧消化是指污泥在厭氧菌和其他微生物的作用下發生生化反應，從而將污泥中的有機質進行分解，以此來減小污泥體積的一種工藝。通過厭氧消化方式對污泥進行處理，能夠在處理過程中產生大量沼氣，實現資源再利用的目標。同時，工作人員利用厭氧消化技術處理完污泥后，會留下大量的污泥殘渣，將這些殘渣處理后能夠作為肥料和土壤改良劑應用于土壤中，從而增加土壤的肥力。

相較于其他污泥處理方式，厭氧消化方式可以達到污泥資源化、穩定化以及減量化的目標。但由于污泥的來源不同，因此經處理后的污泥中甲烷氣體含量高，同時某些廢渣內還含有可溶性磷酸鹽、有毒有機物以及重金屬等污染物，若不進行篩選便將其應用到土壤中，不僅不會改良土壤，反而還會加劇對土壤的污染。不僅如此，該污泥處理技術的投資較大、處理成本較高，在某種程度上影響了該處理方式的普及和應用。其工藝流程如圖1所示。

圖1 厭氧消化工藝流程

2.2 資源化處置方法

2.2.1 在農業方面的應用

污水污泥在農業上的應用通常是指在對污泥展開堆肥和其他無害化處理后，將處理后的污泥制成有機肥，并將其應用于農業生產中，提高農作物的產量與質量，從而促進農業的發展。由于污泥中含有大量的磷、鉀、氮、鎂等元素與有機質，因此處理后的污泥應用到土壤中，不僅可以改良土壤結構，使土壤質量得到改善，還可以修復受損的土壤。同時將處理后的無害化污泥作為肥料應用于農業生產中，能夠最大程度上提高土壤肥力，促進農作物的生長，再加上這種肥料對于土壤沒有過多的要求，因此能夠被廣泛應用于菜地、林地以及草地等農業用地當中。將處理后的污泥應用于農業中，不僅投資少，而且處理工藝相對簡單。但需要注意的是，如果污泥中含有重金屬等難以去除的污染物，將其應用于農業生產中，很容易造成二次污染。因此，在使用過程中，工作人員必須要嚴格控制污泥的來源和重金屬離子的含量，確保其符合相關標準后，才能應用于農業生產中。

2.2.2 生產建筑材料

污泥中不僅含有很多有機質，還含有30%以上的無機質，所以污泥中的大部分成分都與某些建筑材料十分相似，因而污泥經處理后也可應用于建材生產。現階段，污泥在建筑材料中的應用主要為制陶粒、制磚以及制水泥等。工作人員需要先將污泥進行干活或者焚燒處理后，才能按照相關流程將其制作成建材主料與輔料，然后再合成建筑材料。但所制作的建筑材料必須要符合相關標準，只有這樣才能在建筑行業中使用，保證施工質量，否則會給施工帶來隱患，稍有不慎就會導致安全事故的發生。與其他污泥處理方法相比，該方法可以使污泥中的無機質得到最大化利用，因而提高了污泥的利用率。

2.2.3 在燃料方面的應用

在燃料方面的應用是指把污泥與生物質燃料、煤以及燃油等輔助燃料按照適當比例混合在一起，制作出熱值高且具有良好穩定性的新型燃料，其中包括在污泥中添加半焦、環保型粘結劑以及低變質煤等，通過這種方式制作處理的燃料，不僅具有良好的燃燒性、熱值高，而且還可以有效加強對生態環境的保護，防止出現破壞生態環境等情況，甚至處理后的污泥，還能夠制作成發電燃料，用于發電，這樣不僅節約了煤炭資源，還有效提高了污泥利用率。

2.2.4 用于制作化工原料

由于污泥中含有多種化學成分，因此充分利用污泥中的化學成分，可以制作出各種化工原料，從而滿足工業生產對化工原料的需求，實現資源再利用的目標。現階段污泥在制作化工原料方面的應用主要有以下幾方面：利用污泥中的化學成分制作活性炭，用于吸附抗生素、金屬離子以及燃料等物質，具有良好的吸附效果，而且這種方法能夠有效降低成本，從而實現以污治污的目標；可以將污泥制作成能夠被生物降解的塑料；可以利用污泥制作絮凝劑；可以利用污泥制作粘合劑。用污泥制作的絮凝劑見圖2。

圖2 絮凝劑

3 固體廢棄物污泥源頭減量處理方法

傳統的污泥處理方法和資源化利用方法屬于最終的污泥減量化方法。另一種污泥處理方法是對污泥源頭展開減量處理。源頭減量處理是利用物理、化學以及生物處理技術相結合的方式處理等量污水，從而減少污泥產生的一種技術。按照污泥減量原理可以分為溶胞隱性生長、解耦聯技術以及微型動物捕食。

3.1 溶胞隱性生長

隱性生長是指微生物借助細胞溶解后形成物質的生長方式。通常情況下需要利用化學、物理以及生物等方法加速污泥中生物細胞的降解，從而達成溶胞的過程。但在實現溶胞后，工作人員需要將處理完成的污泥回流到生物反應器當中，以促進微生物的隱性增長，從而加強對污泥源頭的控制，實現污泥源頭減量處理的目標，提高污泥處理效果，加強對環境的保護。此外，溶胞隱性生長技術是使污泥中溶胞減少的數量低于新生成的數量，從而實現污泥減量的目標。

3.2 解偶聯技術

解偶聯技術是指將細胞外的代謝環境進行調整，使細胞分解代謝與合成代謝遭到破壞與干擾，并同時利用新陳代謝產生的部分能量來滿足生物體的合成需求，剩余的能量則會以熱量以及其他形式流失，使得細胞合成的速度變慢，從而實現污泥減量的目標，并提升污泥處理效果，加強對生態環境的保護。解偶聯技術在污泥減量方面的應用主要為添加化學解偶聯劑、高化學需氧量/生物量（S0/XO）值解偶聯以及細胞分解與合成代謝等方法。

3.3 微型動物捕食

該技術基于污水處理廠的微型生態系統，通過增加系統食物鏈、減少合成物能力的消耗以及增加能量損失等方式實現污泥源頭減量的目標，以加強對污泥的處理與控制。例如：在活性污泥反應器中培養紅蚯蚓以改善污泥的沉淀特性，從而在不影響污水處理效率的情況下減少剩余污泥量。

3.4 超聲波處理技術

現階段，關于超聲波污泥處理技術的研究相對較多，其污泥處理效果也較為顯著。在運用相關儀器在指定區域進行預處理時，儀器產生的超聲波會破壞菌膠團的整體結構，并將大量菌膠團內所挾裹的有機物排放出去，從而有利于河流內部微生物的生長，使用112 W/mL低頻處理可大大提高可溶性COD及可溶性N的比值。因厭氧發酵的關鍵在于水解效果，在將不可溶性顆粒通過化學反應轉化為有機可溶物時，其水解過程十分漫長，因而延長了厭氧處理時間。通過合理運用超聲波技術可在一定程度上減短水解過程，大大縮短污泥處理時間。超聲波技術除了可以破壞污泥結構外，還能改變污水中微生物的活性。適當進行超聲波處理，還可有效促進酶活性的增長，提升微生物的生長速度及其吸收和分解能力。通過持續45 min的超聲波線性處理可加快酵母細胞的生長時間及生長數量，還能提升細胞干重，其根本原因在于由超聲波相關設備產生的微沖力流，能夠徹底增強細胞內外的傳質作用，從而加快了有機質進入細胞和代謝產物排出細胞的進程，提高了污泥處理效率。如國外某污水處理廠，曾因其本身管網改造和擴建等原因致使每日污泥量成倍增長，在對資金和處理效率進行綜合分析后，該廠引進了4臺超聲波儀器對污泥實施預處理。在經過3個月連續運行處理后，其沼氣產量相比之前提升了30%，污泥滯留時間也從原來的24天降至17天左右，又經過幾個月的持續處理后，工作人員對各項性能進行了測試，通過對測試結果進行分析可知，該污水處理廠各項污水處理指標均符合相關法律法規的要求，從而實現了在無需新建污泥灌的情況下，保障整體污泥處理效率的目標。

4 結論

綜上所述，為了加強對污水處理過程形成的固體廢棄物污泥的處理，相關人員應該仔細考慮各種污泥處理方法與具體情況，科學、合理地選擇處理方法選擇。只有這樣，才能將各種污泥處理方法整合在一起，更好地對污水處理所形成的固體廢棄物污泥進行處理，從而有效保護周圍的生態環境，降低環境污染的影響。