污水处理厂污泥处置技术的探讨

 【摘 要】城市污水污泥产量巨大且污泥成分复杂。若污泥处理处置不当，不仅会对环境造成二次污染，同时也是对资源的一种浪费。目前，污泥处理处置问题已成为全球环境保护面临的主要难题。本文分析了我国城镇污水处理厂污泥产量状况及污泥处理处置存在的主要问题，并对污泥处置的现状进行分析。 

　　【关键词】污泥处置；现状；处置技术； 

　　引言 

　　随着我国城市化建设快速发展，城镇污水处理率逐年提高，污水处理厂污泥产量也急剧增加。到2011年9月底，我国已建成城镇污水处理厂3077 座，设计处理能力1.36 亿m3/d；目前，全国在建污水处理项目约1300 个。据统计，我国污水污泥（含水率80%）产量已达到3000 万t/a，按新增污水处理能力运行负荷为75%计算，污泥产量将以250 万t/a 逐年递增。污泥是污水处理过程中产生的废弃物，既含有碳、氮、磷等植物养分，也含有病原菌、寄生虫、重金属以及有机污染物，处理处置不当易产生二次污染，不仅影响污水处理系统的处理能力，而且对生态环境和人类活动构成严重威胁。 

　　1 污泥处理处置概述 

　　污泥处理与处置是污泥进入环境之前和进入环境之后的两个不同阶段。污泥处理是指污水污泥通过减容、减量、稳定以及无害化的过程，主要包括污泥浓缩（调理）、脱水、消化、发酵、干化、焚烧等工艺。污泥处置是以自然或人工方式使处理后的污泥或污泥产品能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式，主要包括土地改良、园林绿化、农用、林用、填埋、焚烧及综合利用（材料化）等。二者的关系是：处置决定处理，处理必须满足处置要求，如此才能实现污泥妥善、安全处置。污泥处理处置的目的是“无害化、减量化、稳定化和资源化”，并遵循“节能降耗、低碳环保、因地制宜”的基本原则。 

　　2 国内污泥处理处置现状 

　　污泥处理处置方案的选择实际上就是围绕着有益物质利用和有害物质影响这对矛盾展开的，因此，各地相关技术的研究和发展都是以弱化有害物质影响为主要目标，降低污泥综合利用环境风险。 

　　国内污泥处理处置现状我国污泥处理事业起步较晚，处理处置方案以土地利用、填埋为主，以机械脱水和消化为辅。我国污泥卫生填埋占20%，堆肥土地利用的比例为10%，焚烧占6%，但仍有64%的污泥未得到稳定化、无害化处理处置，大部分都是外运弃置或简易堆放，严重影响周边环境。由于污水处理设施高速建设，我国污泥处理处置已严重滞后于污水处理，使已建成投运的大批污水处理设施的环境效益大打折扣[4]。因此，为促进我国污水处理行业健康快速发展，必须妥善解决污泥的安全处置问题，保障城镇污水处理厂的污水处理与污泥处理处置同步进行，因地制宜地确定污泥处置方式，实现由简单干化填埋向综合利用转变。 

　　另一方面，我国污泥处理的投资比例低，仅占污水处理厂总投资的20%-45%，而发达国家的污泥处理投资比例达到50%-70%。同时，污泥处理处置关键技术尚不够成熟、污泥处理处置产业保障体系缺失、行业监管不到位、污泥处理处置专项规划缺失等问题仍在存在。 

　　3 污泥处理处置技术发展概况 

　　3.1 污泥处理 

　　（1） 厌氧消化污泥厌氧消化利用厌氧微生物将污泥中的有机物转化为沼气和二氧化碳，实现污泥稳定化，降低污泥含水率，改善其脱水性能。目前，中温（35℃±2℃）消化在国内外应用较多。在厌氧消化过程中，可通过微生物破壁技术提高有机物分解率和系统产气量。其中，基于高温热水解（THP）预处理的高含固率污泥厌氧消化技术在欧洲国家已得到规模化工程应用。污泥厌氧消化产生的沼气是一种清洁能源，沼气发电在德国是最常见的，德国75%的污水处理厂采用沼气发电，可满足其自用电力的57%。 

　　（2） 好氧堆肥污泥好氧发酵采用园林或农业中的高碳废弃物作为调理剂，利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，将污泥中有机物质转化为小分子有机物、氨、二氧化碳及无机盐等。堆肥过程中产生的高温可以有效杀死病原微生物及各种寄生虫卵，降低污泥含水率；同时，调理剂有助于改善污泥的胶体团粒结构，促进污泥进一步腐殖化，使植物可利用养分含量增加，显著提高了堆肥产品的利用价值。膜覆盖高温好氧发酵工艺是一种将微孔功能膜作为污水污泥好氧堆肥处理覆盖物的新方法，该工艺能有效减少臭气产生，具有防雨功能，氧利用率高，且能耗较低。 

　　（3）其他污泥处理新技术水热处理是指将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥胶体结构，降低污泥比阻，进而改善脱水性能和厌氧消化性能的一种方法。水热处理通常作为其他处理处置技术的预处理工艺。 

　　污泥热解指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解，转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术，该工艺占地面积少、运行成本低，可回收污泥中能量且温室气体排放量少，同时可以降低重金属的生物有效性。已有研究表明，污泥热解成本低于焚烧，前景优于污泥焚烧。微波热解技术是近几年发展起来的污泥处理新工艺，与传统电加热及燃气加热相比，微波热解耗时更短，且生成的液态油中含氧脂肪类物质含量较高。 

　　3.2 污泥处置 

　　（1）土地利用污泥土地利用是污泥分散消纳的重要方式之一，是指通过覆盖、喷洒、注射等方式，将污泥作为以有机肥、基质或营养土施入土壤表面或土壤中，以达到改善土壤性质，提高土壤肥效的目的。所有将污泥施用于土地的利用方式均可称为土地利用，主要包括：园林绿化、土地改良、农用、林用等。 

　　目前，我国土壤普遍存在碳汇不足的问题。据统计，我国中低产土壤所占比例较大，其中，耕层薄、缺乏有机质的耕地有3290hm2，缺氮耕地3305hm2，占总耕地面积的35%，缺磷耕地6727hm2，占总耕地面积的71%。我国是一个农业大国，土地面积广，具有较强的污泥消纳能力。因此，将满足相关准入条件的污泥进行土地利用是符合我国国情的。 

　　（2） 污泥焚烧污泥焚烧是指利用焚烧炉使污泥完全矿化为少量灰烬的处置方式，包括单独焚烧以及与工业窑炉的协同焚烧。污泥焚烧优点在于处理的彻底性，其减量率可达到95%以上，污泥中有机物被完全氧化，重金属（除汞外）几乎全被截留在灰渣中，无害化效率高。 

　　采用焚烧处置时，首先应全面调查当地的垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉状况，优先利用上述窑炉资源对污泥进行协同焚烧，降低污泥处理处置设施的建设投资。污泥焚烧过程所产生的能量可以用于发电和供热，而焚烧灰具有吸水性、凝固性，还可以用于制作建筑材料。 

　　另一方面，如何避免焚烧烟气产生二次污染（二英、粉尘）是目前焚烧技术面临的主要问题。此外，污泥焚烧运行成本较高，操作管理复杂，主要应用于经济发达、用地紧张的大城市，而在经济欠发达地区较少使用。 

　　（3）卫生填埋是指采取防渗、压实、覆盖对污水污泥进行处理和对气体、渗滤液和蚊虫等进行治理的处置方法，污泥填埋前需进行稳定化处理，处理后泥质应符合《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T23485-2009）的要求。卫生填埋运行成本低，但存在土地占用量大、防渗难度高、碳排放量大等问题，因此，世界各国均逐步减少污泥填埋比例。 

　　4 结论 

　　污水污泥的本质是废弃物，污泥处理处置的首要任务是减量化、无害化、低碳化，其次是综合利用。开发高效低耗的污泥处理处置技术是当前我国污泥处理行业的工作重点，污泥处理处置的发展方向是“处理集约化、处置多元化”。 

　　参考文献： 

　　[1]唐建国，林洁梅.对城镇污水处理厂污泥处理处置技术路线选择的思考[J].给水排水，2011，37（9） 

　　[2]郝晓地，张璐平，兰荔.剩余污泥处理/处置方法的全球概览[J].中国给水排水，2007，23（20） 

　　[3]王岚.我国污泥处理处置发展概述[J].给水排水动态，2010，（4）