文豐玉 唐植成

（1.廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣西 南寧530022；2.廣西欽州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣西 欽州535000）

1 引言

污水處理廠剩余污泥含水率高，可達(dá)90%，并含有豐富的氮、磷等元素，以及多種微量元素和土壤改良劑，如腐殖質(zhì)，但同時(shí)也含有大量病原體、寄生蟲(chóng)卵、一定量的重金屬（Cd、Cr、Pb、As、Zn、Cu、Ni等）和多種有毒有害的有機(jī)污染物如多氯聯(lián)苯、二嗯英、放射性核素等［1］且伴有惡臭。因此污泥如未經(jīng)有效處理處置進(jìn)入環(huán)境，極易對(duì)地下水、土壤等造成二級(jí)污染，威脅環(huán)境安全和公眾健康，這些因素嚴(yán)重制約著污泥的資源化利用。污泥處理處置的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化。

“十二五”期間我國(guó)將完成每年新增污水集中處理能力1 500萬(wàn)m3／d，以新增污水處理量運(yùn)行負(fù)荷率為75%以及污泥（含水率80%）占污水質(zhì)量比例為0.6‰計(jì)算，“十二五”期間污泥年產(chǎn)量將以246萬(wàn)m3／年的速度遞增［2］。在我國(guó)污泥處理可占整個(gè)污水廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%～65%污泥處理已成為污水廠所面臨的沉重負(fù)擔(dān)，在污泥產(chǎn)量迅速增加的同時(shí)，污泥的處理處置也存在著諸多問(wèn)題，因此，如何合理的解決污泥問(wèn)題，已是當(dāng)前亟待解決的環(huán)保問(wèn)題之一。

2 污泥處置處理技術(shù)

2.1 污泥處理

污泥處理是指對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化和無(wú)害化處理的過(guò)程，污泥處理包括脫水、消化、發(fā)酵以及熱干化等［3］工藝過(guò)程。

2.1.1 污泥脫水

污泥脫水是將濃縮或消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。經(jīng)過(guò)脫水后，污泥含水率可降低到55%～80%，脫水的方法主要為自然干化法、機(jī)械脫水法和造粒法。自然干化法和機(jī)械脫水法適用于污水污泥，造粒法適用于混凝沉淀的污泥。顧瑞環(huán)［4］等通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將剩余污泥與消化污泥混合之后脫水，脫水效果較好，絮凝劑單耗降低，與純消化污泥脫水耗絮凝劑量一致，泥餅含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在77%～78%時(shí)，絮凝劑單耗均值3.17kg／t干污泥。

當(dāng)剩余污泥產(chǎn)量大時(shí)，為了減少對(duì)初沉污泥的濃縮沉降性的沖擊，剩余污泥與初沉污泥可以分開(kāi)濃縮處理的，但在分別濃縮之后需混合脫水。對(duì)續(xù)建的污水廠來(lái)說(shuō)，此種工藝運(yùn)行不但可以節(jié)省濃縮池的投資，而且混和污泥脫水效果較好。

2.1.2 污泥熱干化

污泥熱干化指利用燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量或其他工業(yè)余熱，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的工藝和設(shè)備，使污泥失去部分水分的過(guò)程。熱干化能夠使污泥減容，且干化后污泥的臭味、病原物、粘度、不穩(wěn)定等負(fù)面特性得到顯著改善而具有多種用途，如用作肥料、土壤改良劑、替代能源或是轉(zhuǎn)變成油、氣后再進(jìn)一步提煉化工產(chǎn)品等。熱干化成為污泥處理、處置重要的“第一步”。在美國(guó)［5］，污泥干化處理后土地利用已經(jīng)逐漸成為污泥處理、處置的重要途徑。由于污泥填埋越來(lái)越受到土地和費(fèi)用的限制，美國(guó)現(xiàn)有的大部分填埋場(chǎng)將在未來(lái)的數(shù)年內(nèi)關(guān)閉，污泥熱干化在美國(guó)的應(yīng)用將更加普及。

熱干化其優(yōu)點(diǎn)為占地小、處理能力大、減量率高、為生化程度高、最終處置途徑具有較廣泛的適用性和靈活性等；缺點(diǎn)是建設(shè)投資大，運(yùn)行費(fèi)用較高。

2.1.3 石灰干化技術(shù)

石灰干化技術(shù)是利用混合設(shè)備將污泥與生石灰等固化劑充分?jǐn)嚢杞佑|，通過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)達(dá)到降低含水率、去除臭味、殺滅微生物和病原菌并有效鈍化重金屬的效果。較為經(jīng)典的應(yīng)用包括利用加入氧化鈣后pH值和溫度的升高來(lái)實(shí)現(xiàn)污泥的殺菌；或利用添加氧化鈣（也可同時(shí)添加其他物質(zhì)如飛灰、水泥、粉煤渣等）后污泥的固化效果來(lái)滿足污泥的填埋工藝要求。另外，處理過(guò)程中選擇適宜的混合條件和設(shè)備可有效改變污泥的性質(zhì)，使其由致密、粘稠變成疏松、流動(dòng)性好、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奈锪?。?yīng)梅娟等［6］通過(guò)對(duì)小紅門(mén)污水處理廠污泥干化項(xiàng)目的運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)檢測(cè)，初步研究和分析了污泥原始含水率對(duì)處理后污泥含水率的影響以及石灰投加量對(duì)殺菌效果的影響。結(jié)果表明，針對(duì)小紅門(mén)污水廠的污泥，僅需添加5%的石灰，即可將大腸桿菌的含量降至未檢出水平。而為了使成品污泥含水率同樣達(dá)到小于60%的效果，原始污泥含水率越低，所需投加的生石灰量越少，當(dāng)原始污泥含水率為80%～85%時(shí)，需要的石灰投加量為20%～30%，而原始污泥含水率為77%～78%時(shí)，僅需投加13%的石灰。

石灰干化技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)投資小、設(shè)施建設(shè)中期短；缺點(diǎn)是石灰需求量大，易受到石灰來(lái)源不穩(wěn)定以及產(chǎn)品出路不確定的影響。

2.1.4 污泥消化

污泥消化是典型的污泥穩(wěn)定方法，剩余污泥經(jīng)過(guò)消化處理后，一方面可減少污泥的體積，另一方面可降低污泥中揮發(fā)固體的含量，滅活部分病原菌和去除臭味，消化可用好氧消化和厭氧消化兩種方式。國(guó)外厭氧消化技術(shù)比較成熟，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

好氧消化是在不投加其他底物的條件下，對(duì)污泥進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的曝氣，使污泥中的微生物處于內(nèi)源呼吸階段進(jìn)行自身氧化，并以此來(lái)獲得能量。它的主要優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，需要的處理設(shè)施體積小，投資較少，運(yùn)行管理方便，基建費(fèi)用低，上清液中的BOD5濃度較低（10mg／L以下），處理后的產(chǎn)物無(wú)臭、類(lèi)似腐殖質(zhì)，肥效較高，運(yùn)行安全、管理方便。但由于需要輸入動(dòng)力，所以運(yùn)行費(fèi)較高。

厭氧消化是利用厭氧微生物分解污泥中的有機(jī)物，使污泥趨于穩(wěn)定，達(dá)到減量之目的，還可回收部分能源，投資費(fèi)用較低。它是目前國(guó)內(nèi)外最為常用的污泥生物處理方法，同時(shí)也是大型污水處理廠最為經(jīng)濟(jì)的污泥處置方法。同時(shí)為了克服傳統(tǒng)污泥厭氧消化工藝存在的消化速率慢、停留時(shí)間長(zhǎng)、處理效率低的缺點(diǎn)，相繼出現(xiàn)了機(jī)械破碎、超聲波、堿處理、熱水解、臭氧處理、酶法等預(yù)處理方法，王治軍［7］等人通過(guò)對(duì)熱水解后的污泥進(jìn)行厭氧消化處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)熱水解預(yù)處理的剩余污泥后續(xù)厭氧消化處理系統(tǒng)的最大COD去除率可達(dá)60.61%；與未經(jīng)熱水解污泥的厭氧消化對(duì)比，產(chǎn)氣量可增加79.20% ～99.55%。

2.2 污泥處置

污泥處置是指處理后污泥進(jìn)行消納的過(guò)程。在污泥處置過(guò)程中，污泥最終得以穩(wěn)定。污泥處置包括填埋、堆肥、焚燒、建材利用以及土地利用［8，9］等不同的方式，污泥焚燒后灰分即可填埋，也可作為建材原料。

2.2.1 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋措施簡(jiǎn)單，對(duì)無(wú)法農(nóng)用的高污染污泥、不利于堆肥的污泥以及污泥焚燒殘?jiān)奶幚?，衛(wèi)生填埋方法也是一種不可或缺的處理手段。到目前為止，已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)，具有不需要高度脫水（自然干化），投資較少、容量大、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，利于推廣［10］。當(dāng)然。污泥衛(wèi)生填埋也有不足之處。例如，污泥中含有的有毒有害物質(zhì)可能會(huì)隨雨水等滲入地下，對(duì)地下水和周?chē)寥涝斐啥挝廴?；衛(wèi)生填埋需要較大的場(chǎng)地，對(duì)于用地緊張的城市不適宜采用。

2.2.2 堆肥

堆肥是利用微生物分解污泥中有機(jī)物，并殺滅傳染病菌、寄生蟲(chóng)和病毒，提高污泥肥分的污泥處理技術(shù)，產(chǎn)物可用于園藝和農(nóng)業(yè)肥料。

綜合國(guó)內(nèi)外污泥堆肥技術(shù)［11］，制約污泥堆肥技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸主要為占地面積、臭氣外排造成的二次污染、干物料的投加和安全儲(chǔ)運(yùn)、污泥的最終處置和操作員的健康安全問(wèn)題。相對(duì)于靜態(tài)堆肥倉(cāng)工藝，動(dòng)態(tài)堆肥倉(cāng)工藝在這幾個(gè)方面都有所突破，污泥堆肥是較好的城市污水污泥處置方式，污泥堆肥添加的輔助填充料，鼓勵(lì)利用園林廢棄物（剪枝、落葉）和周邊農(nóng)村的礱糠、谷殼、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物。鼓勵(lì)開(kāi)展污泥堆肥技術(shù)創(chuàng)新，提高生物熱能循環(huán)利用，利用污泥改善土壤肥效，減少能源消耗，對(duì)臭氣進(jìn)行有效處理。

堆肥優(yōu)點(diǎn)為投資較小，運(yùn)行費(fèi)用較低；缺點(diǎn)是占地面積大，受外部因素如氣候、堆肥產(chǎn)品出路等影響大。國(guó)內(nèi)外應(yīng)該不斷完善污泥堆肥過(guò)程中各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)保障性政策的制定，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的建設(shè)，積極推進(jìn)各種污泥堆肥技術(shù)。

2.2.3 污泥焚燒

污泥焚燒是指將污泥置于焚燒爐中。在過(guò)量空氣的條件下，進(jìn)行完全焚燒，使有機(jī)物完全碳化，可以最大限度的較少污泥的體積，使污泥中病原微生物、寄生蟲(chóng)卵、病毒等徹底被殺死，高溫也能使污泥中的部分重金屬固化。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，且最大限度的實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化；缺點(diǎn)是，在焚燒過(guò)程中污泥中的一部分重金屬能隨燃燒產(chǎn)生的煙塵擴(kuò)散到空氣中：況且，不完全的焚燒過(guò)程中也會(huì)有二嗯英等劇毒空氣污染物的產(chǎn)生，可能造成二次污染。

2.2.4 污泥建材利用

污泥建材利用主要指以污泥作為原料制造建筑材料，最終產(chǎn)物是可以用于工程的材料或制品［12］。建材利用的主要方式包括污泥用于水泥熟料的燒制，污泥制陶粒、污泥制磚、污泥制作道路材料和垃圾填埋場(chǎng)覆蓋材料等。污泥用于水泥原料、制磚和制陶粒屬于污泥協(xié)同焚燒過(guò)程。當(dāng)污泥用于路基材料和垃圾填埋場(chǎng)覆蓋材料時(shí)，可采用石灰、水泥基材料、工業(yè)固體廢棄物等污泥進(jìn)行改性處理。

2.2.5 土地利用

當(dāng)污泥以農(nóng)用、園林綠化為土地利用方式時(shí)［13］，可采用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵等工藝對(duì)污泥進(jìn)行處理。在有條件的污水處理廠，應(yīng)首先考慮采用污泥厭氧消化對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化及無(wú)害化處理的可行性。污泥消化產(chǎn)生的沼氣應(yīng)收集利用于發(fā)電、鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或熱水鍋爐，降低污水處理廠的能耗。為提高能量回收率，可采用超聲波、高壓或熱水解等污泥破解技術(shù)對(duì)活性污泥在厭氧消化前進(jìn)行預(yù)處理。當(dāng)污水處理廠沒(méi)有可供厭氧消化的場(chǎng)地，或污水處理廠規(guī)模較小時(shí)，可采用高溫好氧發(fā)酵等工藝對(duì)脫水泥餅進(jìn)行穩(wěn)定化及無(wú)害化處理。

2.2.6 污泥處置存在的問(wèn)題

污泥脫水率低，不便運(yùn)輸，且造成干化場(chǎng)占地面積越來(lái)越大。傳統(tǒng)活性污泥處理工藝的結(jié)果只有社會(huì)效益而沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。堆放在干化場(chǎng)的污泥會(huì)產(chǎn)生較大的異味，嚴(yán)重影響環(huán)境。

3 發(fā)展方向展望

污泥減量從根本上減少污泥的產(chǎn)生，避免后續(xù)處理處置的經(jīng)濟(jì)成本和二次環(huán)境污染，具有應(yīng)用前景。同時(shí)，應(yīng)不斷研發(fā)新技術(shù)，充分利用污泥的生物質(zhì)原料特點(diǎn)，將其資源化和能源化，并避免環(huán)境污染。目前污泥填埋仍占很大比例，這種方式不具有可持續(xù)性，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。近階段，土地利用仍是污泥處置的一條重要途徑，能將污泥有效地資源化，但污泥必須經(jīng)過(guò)有效的穩(wěn)定化和無(wú)害化處理，并經(jīng)檢測(cè)合格，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)施用土地的監(jiān)測(cè)。污泥熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化和能源化，受到廣泛重視。其中污泥焚燒技術(shù)已獲得廣泛的應(yīng)用，而污泥氣化技術(shù)則更具有應(yīng)用前景。

我國(guó)對(duì)于污泥問(wèn)題的處理，目前還存在很多的漏洞和弊端，今后我國(guó)必然將加大力度對(duì)污泥問(wèn)題進(jìn)行徹底的整治。一方面我國(guó)要加大立法工作力度，通過(guò)立法加強(qiáng)污泥污染治理和管理，促進(jìn)污水污泥治理事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，另一方面要發(fā)展新技術(shù)，開(kāi)發(fā)新方案、增設(shè)新工藝、走污泥治理專(zhuān)業(yè)化、市場(chǎng)化的發(fā)展道路。

4 結(jié)語(yǔ)

在污水處理過(guò)程中對(duì)剩余處理處置是不可忽視的重要環(huán)節(jié)，污水處理系統(tǒng)只有具備污泥處理，才能真正成其為是一個(gè)完善、成套的處理工藝，在對(duì)污泥的管理控制當(dāng)中要充分考慮到污泥產(chǎn)生的源頭——污水處理廠，通過(guò)改進(jìn)污水廠的處理工藝來(lái)達(dá)到從源頭減少和避免污泥產(chǎn)生。同時(shí)對(duì)污泥放任自流，在實(shí)際中制定的標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有得到有效的貫徹實(shí)施，特別隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)污水處理量和處理水平將會(huì)有更大的發(fā)展，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生更多的污泥。如果還是采取原來(lái)的態(tài)度對(duì)污泥進(jìn)行處置，必將會(huì)對(duì)我國(guó)環(huán)境質(zhì)量和公眾健康造成很大的威脅，同時(shí)也違背了資源循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展的要求。

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