摘 要：市政污泥產(chǎn)量巨大、環(huán)境壓力大。本文分析了市政污泥產(chǎn)生現(xiàn)狀、成分與特性，綜述了國(guó)內(nèi)外主流處理方式，總結(jié)了我國(guó)市政污泥處理現(xiàn)狀和資源化處理技術(shù)新方向，提出了未來(lái)亟待加強(qiáng)的領(lǐng)域。本文為市政污泥處理處置技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：市政污泥；資源化；市政污泥特性；市政污泥處置

中圖分類(lèi)號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0304-02

1 市政污泥及我國(guó)產(chǎn)生現(xiàn)狀

市政污泥是由城市污水處理廠通過(guò)活性污泥法處理市政污水而產(chǎn)生的必然產(chǎn)物，是一種由細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒物、可降解有機(jī)物、污泥膠體等組成的一種成分極其復(fù)雜而較難處理的非均質(zhì)體的沉渣，含有病原微生物、多種無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物，以及重金屬污染物，其主要來(lái)源于城市污水處理廠、自來(lái)水廠、排水管網(wǎng)等市政設(shè)施。由生活污水產(chǎn)生的市政污泥主要為有機(jī)污泥，而有機(jī)污泥按生成方式不同又可劃分為初沉污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥、化學(xué)污泥以及消化污泥。

初沉污泥：污水一級(jí)處理過(guò)程（初次沉淀池的沉淀、過(guò)濾等物理方法）中產(chǎn)生的沉淀物；

剩余活性污泥：指活性污泥法為主的污泥二級(jí)處理工藝（二次沉淀池）產(chǎn)生的沉淀物；

腐殖污泥：指生物膜法（如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、部分生物接觸氧化池等）為主的污泥二級(jí)處理工藝產(chǎn)生的沉淀物；

化學(xué)污泥：污水通過(guò)化學(xué)反應(yīng)（如絮凝等）產(chǎn)生的污泥；

消化污泥：指污泥濃縮消化池濃縮后的污泥，含水率相比其他污泥有所降低。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，城市污水排放量和市政污泥不斷增加。至目前，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠總計(jì)約4000座，日均污水處理能力達(dá)到1.9億m3/d。污泥的產(chǎn)量與污水的水質(zhì)和處理工藝相關(guān)，按含水量80%計(jì)平均污泥年產(chǎn)量達(dá)到4500多萬(wàn)噸。巨量的污泥產(chǎn)出構(gòu)成嚴(yán)重的環(huán)境壓力。

2 市政污泥成分與特性

市政污泥的來(lái)源是多方面的，其形成過(guò)程復(fù)雜多變，其成分復(fù)雜多變，其性質(zhì)也因而存在較大差異。如果污水廠污水來(lái)源比較穩(wěn)定，則污泥所含的主要成分也能基本保持穩(wěn)定。一般而言，市政污泥含有泥沙、無(wú)機(jī)顆粒、纖維、細(xì)菌菌體、動(dòng)植物殘?bào)w、豐富的有機(jī)物等。市政污水在通過(guò)好氧方法處理時(shí)產(chǎn)生污泥副產(chǎn)物時(shí)，在菌膠團(tuán)的吸附作用下，富集了大量病原微生物、重金屬、有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)。各種市政污泥具有顆粒較細(xì)，含水率高，且不易脫水，含有有機(jī)物容易腐化發(fā)臭等共同的基本特性。

市政污泥中的泥沙和無(wú)機(jī)顆粒主要為硅、鋁、鈣和鐵氧化物等，其中，鋁和鐵氧化物多來(lái)自于污水處理沉淀過(guò)程中加入的絮凝劑。市政污泥的含水率很高，初沉池污泥含水率一般在95～97%（平均96%），二沉池剩余污泥含水率高達(dá)99%以上，因此需要對(duì)污泥進(jìn)行減容處理（濃縮、脫水、干化等），將污泥的含水率通常可降至60～80%。

重金屬是污泥主要的有毒有害的物質(zhì)。污泥中的重金屬主要包括As、Cd、Cr、Hg、Cu、Pb、Ni、Mn、Sn和Zn等。不同地區(qū)、不同來(lái)源的污泥重金屬含量相差較大，我國(guó)城市大量使用鍍鋅的管道因而Zn含量通常處在較高水平。值得注意的是，在城市污水處理過(guò)程中若混入工業(yè)污水，處理后所得污泥的重金屬含量將增加。污泥重金屬元素超標(biāo)，是污泥處理面對(duì)的嚴(yán)重問(wèn)題。

我國(guó)市政污泥有機(jī)物含量低，一般約約為50%左右，而發(fā)達(dá)歐美國(guó)家的市政污泥有機(jī)物含量高達(dá)60～80%。有機(jī)物中含有蛋白質(zhì)、脂肪、礦物油、洗滌劑、高分子材料的殘?jiān)袡C(jī)溶劑殘余，生物體殘骸、細(xì)菌以及細(xì)菌的各級(jí)代謝產(chǎn)物，并含有大量的N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中，N含量1.5～7.0%，平均一般在3.0%左右，P含量0.8～3.0%。我國(guó)市政污泥中碳水化合物含量高，據(jù)報(bào)道，污水廠的二次沉淀池污泥中，有機(jī)物中一般碳水化合物占40～50%，蛋白質(zhì)含量占40～50%，脂肪占10%；而污水廠的初沉池污泥有機(jī)中，碳水化合物（淀粉、纖維、糖分）含量高于50%。因此，我國(guó)市政污泥的消化性能低。市政污泥的有機(jī)物易腐化產(chǎn)生惡臭氣體，分解還釋放溫室氣體，燃燒產(chǎn)生致癌氣體二噁英等。

市政污泥的pH值基本在6.5～7.0之間，C/N比大致維持在（15～25）∶1的范圍，適于厭氧消化和好氧發(fā)酵。

污泥中有一些可以資源化利用的方面，如因含有植物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀和和微量元素等礦質(zhì)養(yǎng)分可供植物吸收利用，所含有機(jī)質(zhì)可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量提高土壤肥力，改良土壤防止土壤板結(jié)；干燥后的污泥具有一定的熱值，可以作為燃料燃燒，因此干化污泥作為能源幵發(fā)潛力大。

未經(jīng)過(guò)處置的市政污泥會(huì)因含有大量富集而成的致病菌、寄生蟲(chóng)（卵）、重金屬惡臭氣體以及致癌芳香烴（二噁英、多氯聯(lián)苯）等自然環(huán)境難降解的有毒物質(zhì)，對(duì)自然環(huán)境和人類(lèi)身體健康造成巨大危害。

3 市政污泥處理方式

污泥處理技術(shù)主要遵循對(duì)污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)質(zhì)、脫水、穩(wěn)定、消化、干化或焚燒等減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化及資源化等原則進(jìn)行的加工處置過(guò)程。主要處理方式為：填埋、投海、污泥干化、污泥消化、土地利用與堆肥（污泥農(nóng)用）、制造建筑材料。

4 我國(guó)市政污泥處理

4.1 歷程與現(xiàn)狀

我國(guó)污泥處理與處置起步晚，存在“重水輕泥”的現(xiàn)象，污泥處理技術(shù)、裝置和處理水平相對(duì)較低。至2010年，在全國(guó)現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到一半，處理工藝和配套設(shè)備較為完善的不到10%，能夠正常運(yùn)行的為數(shù)更少，且主要集中在日處理量超過(guò)150000m3的大型污水處理廠。全國(guó)城鎮(zhèn)污水污泥中有55.7%未經(jīng)任何穩(wěn)定化處理，通過(guò)簡(jiǎn)單的污泥脫水后便直接進(jìn)行填埋、焚燒等方式處理。至2014年，我國(guó)約65%市政污泥通過(guò)填埋的方式處理，10～15%污泥發(fā)酵堆肥和農(nóng)用，2～3%的污泥以好氧堆肥和焚燒的方式實(shí)現(xiàn)資源化，約4～6%的污泥采用自然風(fēng)干，而15～20%的市政污泥未得到任何有效處理處置，表明我國(guó)市政污泥并未做到合理、安全處置，給環(huán)境隱患巨大。據(jù)十二五規(guī)劃中《全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》的要求，2015年省會(huì)城市及直轄市要求達(dá)到80%以上的污泥處理處置率，而其他城市的污泥處理處置率也需達(dá)到70%以上，縣級(jí)市要求在30%以上。在2015年新常態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)大環(huán)境下，我國(guó)頒布了一系列的國(guó)家政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中的水十條更是明確現(xiàn)有的污泥處理和處置設(shè)施要求在2017年達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)，城市污泥無(wú)害化處理處置率在2020年需達(dá)到90%以上。

4.2 資源化利用技術(shù)新方向

近年，針對(duì)市政污泥，我國(guó)涌現(xiàn)出相關(guān)研究和技術(shù)創(chuàng)新的熱潮。通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)對(duì)中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)、期刊和學(xué)位論文數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利名稱和論文篇名含“污泥”的文獻(xiàn)數(shù)量快速增加（見(jiàn)表1），反應(yīng)國(guó)內(nèi)科技創(chuàng)新和相關(guān)研究處于高熱度狀態(tài)，涉及污泥處理的前端、過(guò)程和末端利用，涉及工藝流程中減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化及資源化的技術(shù)各環(huán)節(jié)，有傳統(tǒng)方案的技術(shù)改進(jìn)，也有新領(lǐng)域的技術(shù)拓展，還涉及涉及運(yùn)行設(shè)施、設(shè)備和裝備技術(shù)等。其中，脫水減容、熱解、熱水解、消化、堆肥、干化等領(lǐng)域都有新方法、新工藝或新裝備出現(xiàn)，資源化利用尤其耀眼。以下列舉幾個(gè)典型方面。

4.2.1 市政污泥+餐廚垃圾

將市政污泥+餐廚垃圾，或聯(lián)合其他不同有機(jī)廢棄物如秸稈、木屑、菌包等，探索適當(dāng)配比，研究適宜的新工藝，獲得更好厭氧消化產(chǎn)氣、堆肥等效果，使減量化、資源化最大化。

4.2.2 多工藝集成

重慶將厭氧消化與好氧堆肥發(fā)酵集成。重慶將市政污泥聯(lián)合餐廚垃圾進(jìn)行厭氧發(fā)酵，取得較好的產(chǎn)氣效果，在此基礎(chǔ)上，將厭氧發(fā)酵固態(tài)產(chǎn)物，按一定比例混入園林廢棄物（樹(shù)木枝葉粉碎物料）等，再次好氧發(fā)酵，制成符合標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥。

市政污泥厭氧消化工藝，集成酸化去重金屬工藝，末端產(chǎn)物中可以有效降低重金屬含量。

干化工藝減量后，集成堆肥工藝，終產(chǎn)物農(nóng)用或制成土壤調(diào)理劑；干化工藝集結(jié)燒結(jié)等工藝制成陶粒、地磚、水泥等。

4.2.3 干化新工藝?yán)锰?yáng)能，建立陽(yáng)光溫室

王森等利用太陽(yáng)能進(jìn)行污泥干燥，夏季太陽(yáng)能溫室內(nèi)空氣溫度可以上升至60℃左右，5d的時(shí)間內(nèi)可將20mm厚、含水率高達(dá)83%的污泥干燥至含水率為30.5%。對(duì)處于太陽(yáng)能豐富地區(qū)，在擁有足夠場(chǎng)地的中小城市的污水廠，不失為一個(gè)節(jié)能環(huán)保的處理選擇。

4.2.4 微波、超聲波在處理中的利用

利用微波或聲波的能量，處理污泥，誘導(dǎo)干化。微波是一種頻率為300MHz～300GHz的電磁波，可轉(zhuǎn)化為熱能對(duì)污泥加熱，比傳統(tǒng)加熱更加均勻且內(nèi)部溫度更高，提高加熱效率、縮短反應(yīng)時(shí)間。微波可有效破壞污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放胞內(nèi)溶解性化學(xué)需氧量，微波處理可提高產(chǎn)氣量，縮短污泥停留時(shí)間，提高污泥中溶解性化學(xué)需氧量、總固體物質(zhì)和揮發(fā)性固體物質(zhì)的去除率。

超聲波是指頻率超過(guò)20kHz的機(jī)械波，超聲波作用于污泥中的水分，選擇一定頻率和振幅的超聲波，利用其在液體中產(chǎn)生的“空穴”作用，形成極端的物理和力學(xué)條件，局部的高溫和高壓，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)力噴射形成巨大的水剪切力，將微生物細(xì)胞壁擊破，釋放出胞內(nèi)結(jié)合水，提高污泥的脫水效率。

4.2.5 基于能源利用

市政污泥的能源化利用是兼具污泥量削減和新附加值產(chǎn)生的發(fā)展方向。在這方面，企業(yè)有動(dòng)力，近年有長(zhǎng)足發(fā)展，主要包括厭氧消化產(chǎn)甲烷、熱解制燃油燃?xì)?、微生物燃料電池、焚燒發(fā)電等工藝。

5 展 望

市政污泥產(chǎn)量巨大、污染嚴(yán)重。我國(guó)“十三五”期間污泥無(wú)害化處理任務(wù)艱巨，展望未來(lái)，任重道遠(yuǎn)，亟待從以下方面加強(qiáng)。

5.1 前端分類(lèi)

在處理前端，將“水”“泥”處理協(xié)同一體考慮，將污水處理按污水來(lái)源分類(lèi)細(xì)化進(jìn)行，不同污染類(lèi)型的污水徹底分離，徹底解析不同細(xì)分來(lái)源污泥的基本性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)市政污泥細(xì)分類(lèi)別及其特性，采取對(duì)應(yīng)處理工藝和相應(yīng)的末端利用方案，真正做到減量化、無(wú)害化。

5.2 政策方面

污水污泥處理公益屬性，加強(qiáng)政策系統(tǒng)研究和指引，形成高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)期穩(wěn)定的政策支撐，鼓勵(lì)多主體、多渠道資金參與。增加科研環(huán)節(jié)投入，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新。

5.3 資源化利用

在加大治污投入前提下，充分利用污泥中具有經(jīng)濟(jì)屬性成分，努力開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝，盡可能減少末端剩余量，因地制宜地選擇最佳末端處置手段，以此將污泥資源化利用，真正實(shí)現(xiàn)將市政污泥化害為利、變廢為寶。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-3-25