施曉明

（南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

制糖廢水處理站污泥的處理處置及工藝選擇

施曉明

（南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠，廣西 南寧 530211）

文章概述當(dāng)前國(guó)內(nèi)外污泥處理處置技術(shù)研究現(xiàn)狀，借鑒城市污水處理廠污泥資源化利用方法與途徑，根據(jù)污泥處理技術(shù)的處理處置效果、適用性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響等方面對(duì)污泥處理處置技術(shù)和工藝流程進(jìn)行了比較，初步提出了制糖廢水處理站對(duì)污泥的資源化研究，開發(fā)出低能耗、低成本、高效率的能夠廣泛應(yīng)用的資源化工藝。

制糖廢水處理站；污泥；處理處置；資源化

（一）引言

甘蔗制糖行業(yè)對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定有著不可缺少的推動(dòng)作用，廣西是全國(guó)最大的甘蔗糖主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)糖量連續(xù)多年居全國(guó)首位。由于甘蔗制糖業(yè)廢水排放量大，化學(xué)需氧量（COD）濃度高，成分復(fù)雜，廢水處理具有相當(dāng)難度，廢水若不經(jīng)處理直接排入水體，將會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染，破壞生態(tài)環(huán)境。近年來(lái)，為了達(dá)到國(guó)家工業(yè)污染源“一控雙達(dá)標(biāo)”的要求，對(duì)于不能達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)，采取了“關(guān)、停、轉(zhuǎn)”的措施，其中受沖擊較大的是當(dāng)?shù)氐闹铺瞧髽I(yè)。因此各個(gè)制糖企業(yè)越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)和污水綜合治理。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)制糖廢水的末端處理均趨向于活性污泥法降解。活性污泥法降解工藝的投資較低，操作條件簡(jiǎn)單，然而處理中產(chǎn)生的大量剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物質(zhì)（如寄生蟲卵、病原微生物、重金屬）及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，如果不進(jìn)行妥善處理與處置，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的污染。污泥處理裝置的投入和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個(gè)污水處理廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%～65%。因此，污泥的處理與處置成為環(huán)境領(lǐng)域的一大難題。文章對(duì)常用污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行比較和評(píng)估，以便為甘蔗制糖行業(yè)對(duì)今后污泥處理處置工藝技術(shù)的選擇提供參考依據(jù)。

（二）污泥的處理技術(shù)

1.污泥濕式氧化法

濕式空氣氧化技術(shù)（WO法）是將污泥置于密閉反應(yīng)器中，在高溫高壓條件下通入空氣或氧氣作氧化劑，按浸沒(méi)燃燒原理使污泥中有機(jī)物氧化分解，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物的過(guò)程，該法主要適用于處理各種難降解的有機(jī)污泥。

2.臭氧氧化

臭氧氧化使污泥減量的機(jī)理是臭氧的強(qiáng)氧化性能通過(guò)各種作用破壞污泥中微生物的細(xì)胞壁，使細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入到污泥中。對(duì)回流污泥使用臭氧氧化，能使回流中 BOD增加，加大了細(xì)胞的可生化性，使剩余污泥量減小。

3.蚯蚓處理污泥

波蘭的BnrskO和Zambrow利用蚯蚓有效地處理廢水篩余物和污泥，得到一種無(wú)氣味、類似腐殖質(zhì)且含有高營(yíng)養(yǎng)的蚯蚓肥料。經(jīng)過(guò)蚯蚓凈化處理，污泥中的Cu、Zn、Ni含量均有明顯降低，污泥經(jīng)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)臭、疏松、高效的有機(jī)顆粒肥料，但處理污泥后的蚯蚓體內(nèi)有重金屬富集，因此不宜作為飼料以免進(jìn)入人體食物鏈。

4.膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器是指將膜分離技術(shù)中的膜系統(tǒng)與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的新工藝。膜生物反應(yīng)器中污泥的停留時(shí)間很長(zhǎng)，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料價(jià)格問(wèn)題限制了該方法的推廣應(yīng)用。

5.污泥人工濕地處理技術(shù)

污泥人工濕地處理技術(shù)是一種新型污泥處理技術(shù)，它是集污泥濃縮、脫水、降解于一體，可以大量節(jié)減基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。據(jù)報(bào)道，丹麥采用人工濕地蘆葦床系統(tǒng)進(jìn)行污泥脫水與礦化處理，污泥由于脫水及礦化在床中減少率年平均為90%～96%。人工基質(zhì)為微生物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的依附表面，為耐水耐污植物提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)一些物理和化學(xué)途徑降解污泥。耐水耐污植物除直接吸收利用污泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及吸附、富集一些有毒有害物質(zhì)外，還有輸送氧氣到根區(qū)和維持水力傳輸?shù)淖饔?。微生物的代謝作用是污泥中有機(jī)污染物降解的主要機(jī)制。同時(shí)它們相互聯(lián)系，互為因果，形成一個(gè)系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 污泥濕地處理工藝立面圖

6.等離子體處理

該法是最近研究成功，它利用電弧等離子體技術(shù)產(chǎn)生高溫突躍處理脫水污泥，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生物理化學(xué)變化，從中快速制得可燃?xì)怏w，其主要成分是CO，產(chǎn)物氣體可直接點(diǎn)火燃燒。

（三）污泥資源化

1.污泥農(nóng)林利用

活性污泥含有大量的有機(jī)質(zhì)和N、P、K、Mg、Ca、S、Fe等植物生長(zhǎng)元素，是一種良好的肥料和土壤改良劑。田間實(shí)驗(yàn)表明，污泥用于農(nóng)田后能改良土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分，提高土壤可耕作性；在綠化工程中施用無(wú)害化處理的活性污泥，綠化植物長(zhǎng)勢(shì)好、綠期延長(zhǎng)、觀賞性提高，既可遠(yuǎn)離食物鏈，又可就近消化污泥，減少運(yùn)輸費(fèi)用，還能減少化學(xué)肥料的用量；制糖廢水污泥中不含有重金屬，是污泥能農(nóng)林利用的主要因素。

2.污泥制作動(dòng)物飼料

制糖廢水活性污泥本身含有有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、及少量吸收元素，都是動(dòng)物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)且不含有重金屬及其他有害物質(zhì)。污泥中70%的粗蛋白質(zhì)是以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸和纈氨酸為主、且各種氨基酸之間相對(duì)平衡，是一種很好飼料蛋白。

3.污泥的建材利用

污泥建材利用是污泥資源化方式的一種，其內(nèi)容包含了利用污泥及其焚燒產(chǎn)物制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維等。污泥制磚有干化污泥直接制磚和污泥灰渣制磚兩種方法。用干化污泥直接制磚時(shí)，當(dāng)污泥與黏土按質(zhì)量比 1∶10時(shí)，污泥磚可達(dá)普通紅磚強(qiáng)度；利用污泥灰渣制磚時(shí)，由于灰渣與制磚黏土的化學(xué)成分比較接近，制磚時(shí)只需添加黏土與硅砂，比較適宜的配料質(zhì)量比為灰渣∶黏土∶硅砂=100∶50∶(15-20)。由于焚燒溫度高達(dá)1200℃，污泥中病原體被徹底毀滅，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的有害廢氣（如二堊英）被徹底分解，又無(wú)殘留灰渣，徹底避免了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)為建材生產(chǎn)廠提供了再生資源，降低建材產(chǎn)品的單位成本。

4.污泥的沼氣利用

目前，我國(guó)不但缺乏廢水處理站的建設(shè)資金更缺乏運(yùn)行費(fèi)用，廢水處理站的電費(fèi)開支始終占據(jù)了很大部分，有的廢水處理站建成后因缺乏運(yùn)行費(fèi)用而停產(chǎn)，有的開工不足，而按我國(guó)目前的技術(shù)水平，利用沼氣解決廢水處理站的能源要求是可以做到的。污泥發(fā)酵產(chǎn)生的污泥氣可作燃料，消化池所產(chǎn)生的污泥氣能完全燃燒，保存運(yùn)輸方便，是一種清潔燃料。污泥氣發(fā)熱量為20850-25020kJ/m3，1m3氣體約相當(dāng)于1kg煤，污水廠用污泥氣發(fā)電可降低電耗和運(yùn)行費(fèi)用。污泥氣的主要成分是 CH4和 CO2，將污泥氣凈化，除去 CO2，即可得到CH4。

5.污泥制備碳源和生物活性炭

在生物處理系統(tǒng)內(nèi)，初沉污泥是最具發(fā)展?jié)摿Φ目衫锰荚?。通過(guò)生物熱解、化學(xué)水解及生物水解等，可將其中的固態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易于生物利用的低分子溶解態(tài)有機(jī)物（即快速碳源），重新投加于污水處理系統(tǒng)，從而獲得較高的脫氮除磷效率。

日本以脫水污泥濾餅為原料，開發(fā)出了高性能活性炭。在500℃～600℃下碳化脫水，經(jīng)酸洗除雜質(zhì)，再用堿活化。該法制得的活性炭其細(xì)孔的比表面積是市售品的1.8倍以上，吸附能力大大增強(qiáng)。

6.污泥的其他利用

污泥低溫?zé)峤庵朴图夹g(shù)是在無(wú)氧微正壓條件下，加熱污泥至一定溫度（300～600℃），污泥中的脂類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物經(jīng)過(guò)蒸餾和熱分解作用轉(zhuǎn)化為油、反應(yīng)水、非凝性氣體和污泥炭等4種可燃產(chǎn)物。

（四）甘蔗制糖行業(yè)污泥處理的技術(shù)

伶俐糖廠廢水處理站根據(jù)污泥量，污泥性質(zhì)等作具體分析。結(jié)果表明，每天得到剩余污泥7t，且制糖廢水中不含重金屬及其他有毒有害物質(zhì)，因此可考慮將現(xiàn)行的污泥簡(jiǎn)單填埋處理方式改變成為綜合資源化利用的方式。即將部分剩余活性污泥通過(guò)化學(xué)水解和生物水解，將其中的固態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為碳源，重新投加于活性污泥法處理系統(tǒng)，降低廢水處理站固定投加碳源的成本，其余的剩余污泥通過(guò)無(wú)害化處理后可送給與糖廠簽訂種植甘蔗協(xié)議的農(nóng)戶作為高效有機(jī)復(fù)混肥和土壤改良劑，減少合作農(nóng)戶的種植成本，增加農(nóng)戶每畝種植甘蔗的收入，糖廠自身也可以通過(guò)污泥的利用大大減少了污泥填埋所需的各項(xiàng)支出和土地占用，既促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，又實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

（五）結(jié)語(yǔ)

甘蔗制糖行業(yè)廢水處理站污泥處理與處置必須遵循“減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化”的處置原則，不能將污泥處理與處置僅限于“減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化”，因把“資源化”作為污泥處置的最終目標(biāo)。只有進(jìn)行綜合利用，才能有效地徹底解決污泥對(duì)環(huán)境污染。因此，應(yīng)加強(qiáng)污泥資源化的開發(fā)利用研究，尋求新的應(yīng)用途徑、加工技術(shù)，變廢為寶，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[1] 梁鵬,黃霞,錢易.污泥減量化技術(shù)的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,4(1):44-52.

[2] Yu Liu,etal.Strategy for minimization of excess sludge production from the activated sludge process[J]. Biotechnology Advances,2001,(19):97-107.

[3] 牛櫻,陳季華.剩余污泥處理技術(shù)進(jìn)展[J].工業(yè)用水與廢水,2000,31(5):4-6.

[4] 朱南文,高廷耀,周增炎.我國(guó)城市污水廠污泥處置途徑的選擇[J].上海環(huán)境科學(xué),1998,17(11):40-42.

[5] Paul C,Mark S, Henrietta M.The design and performance of nitrifying vertical-flow reed bed treatment system[J]. Water Science and Technology, 1997,35(5):215-221.

X703

A

1008-1151(2011)03-0073-02

2010-12-19

施曉明（1983－），女，廣西南寧人，南寧糖業(yè)股份有限公司伶俐糖廠環(huán)保工程師。