城镇污水处理厂污泥处理处置技术探索

摘 要：城市污水污泥处理的处置环节是污水处理工程重要的组成部分。文章对城市污水污泥处理处置技术进行总结和分析，提出了我国污泥处理处置亟待解决的问题，为污泥处理处置方案的选择提供相关的参考。 
关键词：污泥；处置；探索；处理 
　　随着我国城镇化水平的不断提高，城镇污水处理厂规模迅速扩大，截止至2009年，我国城镇累计建成污水处理厂共1992座，总污水处理能力超过1亿m3/d，产生含水率为80%左右的污泥约2005万t。然而，长期以来受“重水轻泥”思想的影响，我国污泥处理处置设施建设滞后，大量污泥没有经任何处置而随意弃置，已成为制约城镇污水处理行业正常运行和发展的瓶颈。因此，如何安全处置和资源化利用污泥是城市污水处理行业面临的最棘手问题。 
　　1 污泥处理处置技术 
　　1.1 污泥处理技术 
　　污泥处理是指污泥减量、减容、稳定和无害化的过程。污泥处理相关技术包括污泥厌氧消化和污泥好氧发酵。 
　　1.1.1 污泥厌氧消化 
　　城镇污水处理厂的污泥有机物含量高（为65%左右）。污泥厌氧消化是在厌氧条件下，通过厌氧微生物的作用将污泥中有机物分解为稳定物质，产生为以甲烷为主的可燃性气体的过程。 
　　由于污泥厌氧消化具有减少污泥体积，可降低污泥中有机物含量，改善污泥脱水性能，可产生沼气实现能源回收利用等优点，国内外已有众多成功案例。然而，污泥厌氧消化能源回收初始投资大，需要形成一定的规模效应，要求污泥中有机质含量高，而国内大多城市雨污分流不彻底，污水含砂量高，造成厌氧消化产气率低，维修运行成本高，制约了其推广和应用。 
　　1.1.2 污泥好氧发酵 
　　污泥好氧发酵，即污泥堆肥，指在有氧条件下，污泥中有机物在好氧发酵微生物作用下发生降解，生成稳定的腐殖质，同时好氧反应释放出来的热量形成高温（>55 ℃）杀死病原微生物，以实现污泥减量化、稳定化、以及无害化的过程。堆肥成品容重减少，质地疏松，可以被植物利用的营养成分增加，寄生虫卵和病原菌几乎全部被杀灭，便于贮存和运输，可以用作肥料和土壤改良剂。 
　　污泥堆肥可使污泥含水量降到35%左右，能大大减少污泥体积，消除污泥本身的臭味，改善污泥性状，拓宽污泥资源化利用途径。污泥堆肥具有初始投资较小，堆肥产品可进行土地利用，是欧美等发达国家普遍采用的污泥稳定化和无害化相关技术。目前，北京、天津、上海、秦皇岛、郑州、桂林等地均有污泥好氧发酵工程的相关案例。 
　　1.2 污泥处置技术 
　　经处理后的污泥或污泥产品在环境中或利用过程中达到长期稳定，在对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式称为污泥处置。污泥处置技术主要包括土地利用、卫生填埋、焚烧和建材利用。 
　　1.2.1 土地利用 
　　污泥含有丰富的有机质和氮、磷、钾等植物营养素，施用于土地中，对土壤的化学、物理以及生物学性状都有一定的改良作用。污泥土地利用是经稳定化和无害化处理后的污泥以及污泥产品，以有机肥、腐殖土、基质、营养土等形式可用于农业、林业和土壤改良等各方面，使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分的利用，同时使污泥得以有效的处置。 
　　污泥的土地利用是欧美国家污泥处置的主要方式及鼓励方向。然而，我国污泥土地利用所面临的现实问题是，我国城市污水中工业废水比例较大，造成许多城镇污水处理厂污泥重金属含量较高，不能满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB 4284-84），使污泥土地利用受限。 
　　1.2.2 卫生填埋 
　　卫生填埋是污泥在按照《生活垃圾卫生填埋技术规范》建造和管理的垃圾填埋场进行处置的过程。 
　　脱水污泥直接卫生填埋存在的主要问题是若含水率太高、总量较大，造成填埋体变形或滑坡、填埋气体/渗滤液收集管线堵塞、无法机械压实等危及填埋场安全运行的隐患，同时也将占用填埋厂库容，降低填埋厂使用年限，减少有限的填埋土地资源。新颁布的《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T 249-2007）规定“污泥用于城市生活垃圾卫生填埋场混合填埋含水率指标规定为≤60%”，达到此标准后脱水污泥方可进填埋场填埋。 
　　在我国综合考虑各种处置方法的成本、对环境可能产生的影响等实际情况，尽管污泥填埋存在很多问题，目前仍然是污泥处置的主要方式。然而，污泥填埋过程产生的渗出液和臭气仍然存在环境风险，从某种意义讲，污泥填埋并没有最终避免环境的污染，只是延缓了污染产生的时间。所以，污泥填埋不应是长期依赖的处置方法。 
　　1.2.3 焚烧 
　　污泥的焚烧处置是指污泥在专用、非专用焚烧炉内进行热值利用的一个过程，包括焚烧后所产生飞灰的最终无害化处置。焚烧处理可以最大限度地实现污泥的减量化（残渣仅为原有体积的10%），并且完全灭杀病原微生物，使有毒的污染物被氧化，污泥灰渣中重金属的活性较污泥中要低很多，灰渣可作建材利用或填埋。 
　　由于污泥含水率高，污泥热值难以自持燃烧，需要添加辅助燃料，实际应用中，污泥焚烧一般是跟当地垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉协同焚烧。污泥单独焚烧由于投资及运行费用高昂，易产生二�英等污染物，破坏了污泥中含有的大量有利于植物生长的养分，污泥砂量大时对锅炉磨损严重；仅适用污泥泥质无法土地利用，用地紧张和经济比较发达的地区。目前，在日本由于土地限制污泥焚烧得到了广泛的应用。北京、上海、嘉兴、浙江等经济发达城市也有工程案例。 
　　1.2.4 建材利用 
　　污泥建材处置是指污泥直接作为原料制造建筑材料，经烧结的最终产物可以用于建筑工程材料和制品。建材利用的主要方式有：制砖、制作水泥的添加料等。 
　　水泥生产水泥窑中的高温可以把污泥焚烧，再通过一系列化学物理反应使焚烧产物固化在水泥熟料的晶格中，成为水泥熟料中的一部分，以达到污泥安全处置的目的。污泥用于水泥熟料的烧制国内外已有大量成熟经验，我国北京、上海、杭州、柳州等均有污泥用于水泥熟料烧制的工程案例，实践证明掺加污泥生产的熟料制成的矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，质量完全符合国家有关标准。污泥用于水泥熟料的烧制其本质仍属于焚烧，污泥掺烧比例不高（小于20%），处置成本高昂，适用于无土地利用条件以及有现成水泥窑炉的地区。 　　制砖污泥除了有机物以外，还含有20%～30%的无机物，主要包含有Ca、Al、Fe和Si等成分。一般情况下，污泥中的灰分和化学特性与粘土比较的接近，可替代一定比例的粘土用作于制砖。污泥制砖有两种方法，一种是污泥焚烧灰制砖，另一种是污泥直接制砖，污泥直接制砖因为生产卫生条件差，相关的应用案例较少，常见的是以利用污泥焚烧灰制砖为主。 
　　2 我国污泥处理处置需解决的问题 
　　经过几十年的发展，欧美等发达国家的污泥处理处置技术已相对成熟，相关的法律和法规及标准规范已比较完善。而我国污泥处理大多是脱水后随意弃置，未进行规范化的处理处置，使得污水处理设施的环境效益大大的降低。从我国城镇污水处理厂污泥泥质，污泥能源及污泥处理处置投运机制等方面进行考虑，我国的污泥处理处置急需解决以下问题。 
　　2.1 落实污泥处理处置的经费 
　　污泥处理处置是整个城市污水处理工作中的重要组成部分，污泥处理处置设施的建设投资占到了污水厂总投资的一半以上，但是，我国污水处理收费并未包含污泥处置费用，致使污泥处理处置工作无法开展。为保证污泥得到妥善处置，政府应提供适当资金支持和收费保障，可考虑将污泥处理处置成本列入污水处理成本中，实施统一收费。 
　　2.2 严格控制工业污染 
　　城镇居民生活污水很少含有重金属，而我国多数城镇污水处理厂污泥重金属超过《农用污泥中污染物控制标准》（GB 4284-84），制约了污泥土地利用，无法实现污泥资源回收。城镇污水处理厂污泥重金属往往来至于工业废水，因此严格控制不能达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ 343-2010）的工业废水排入城镇下水道，积极鼓励产业升级，降低城镇污水处理厂污泥重金属含量，实现污泥循环利用。 
　　2.3 加强污水处理厂的过程控制 
　　我国城镇污水处理厂污泥大多含砂量高，砂对污泥厌氧消化、干化和焚烧设备磨损严重，严重影响整个处置过程正常运行，降低了设备的寿命和利用效率。污水处理厂内应在预处理阶段做好砂水分离，减少污泥含砂量，降低污泥处理处置过程运行成本。 
　　3 结 语 
　　通过以上对污泥处置技术的分析，我们不难发现，污泥土地利用、填埋、焚烧以及建材利用都各有利弊，在选择污泥处理处置方式时应因地制宜，以“稳定化、减量化、无害化”为目的，并宜利用污泥中的物质和能量，实现污泥的“资源化”；综合考虑污泥泥质的特征以及未来的变化、当地土地资源及环境背景状况、可利用的热电厂或水泥厂等工业窑炉状况、经济水平等各种因素，结合可以采用的处理技术，合理的确定本地区主要的污泥处置方式或组合。同时从污泥安全管理战略角度出发，需要考虑多种污泥处置方案，避免单一处置方式可能会使环境和政策遭遇到挑战。 
　　参考文献： 
　　[1] 张正贵.建设部通报城市污水处理情况[J].市政信息，2005，（10）. 
　　[2] 张自杰，林荣.排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.