國內(nèi)外城市污泥處理處置技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

朱棟1，徐穎2

1貴州省環(huán)境工程評估中心；2貴州省第一測繪院

污泥作為污水處理，排放后剩余的殘留物，含有大量的污染物，其中包括有難以降解的高分子有機(jī)物、有毒有害重金屬及致病的病原體等。國內(nèi)污水處理廠每年水處理過程產(chǎn)生的污泥數(shù)量龐大，不加處理，隨意亂倒、填埋，造成的地下水污染、土壤生態(tài)環(huán)境破壞等問題日益顯露。如何妥善的處理污泥，成為水處理行業(yè)亟需解決的問題。本文首先對國內(nèi)外污泥處理處置技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，并對其研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合闡述，結(jié)合我國的國情對污泥處理處置技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提出了具體規(guī)劃。

城市污水；污水處理廠；污泥處理；處置技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 污泥處理處置基本技術(shù)及內(nèi)容概述

1.1 好氧發(fā)酵

好氧發(fā)酵也成為好氧堆肥，主要是在有氧環(huán)境下，通過利用好氧嗜溫菌及嗜熱菌，對污泥中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行充分分解，最終變成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過程[2]。傳統(tǒng)好氧消化工藝的操作流程簡單、工藝方法成熟、機(jī)械設(shè)備易操，但運(yùn)行過程中需氧量大，曝氣時間長導(dǎo)致運(yùn)行成本高。缺氧/好氧消化技術(shù)的應(yīng)用，和傳統(tǒng)好氧消化工藝相比，能夠有效提升堿度，維持酸堿平衡，但運(yùn)營成本也較高，加之處理過程中污泥停滯周期長、對病原菌的去除作用弱，該工藝可用于對傳統(tǒng)好氧消化工藝的改造工程中。目前國內(nèi)也新研發(fā)了CERTAD污泥好氧工藝，和上述兩種處理技術(shù)相比，在總投資方面、污泥停留時間方面以及處理效果和占地面積使用方面具有較大優(yōu)勢，處理后污泥可達(dá)到美國EPA中A級標(biāo)準(zhǔn)[3]。

1.2 厭氧消化

污泥厭氧消化技術(shù)是國內(nèi)外大型污水處理廠處理污泥的普遍技術(shù)，應(yīng)用最為廣泛。通過對污泥進(jìn)行厭氧消化，對其中易腐化發(fā)臭的物質(zhì)（以碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等形式存在的高能有機(jī)物質(zhì)）進(jìn)行有效降解，從而變成低分子有機(jī)物，通過這一技術(shù)能夠有效緩解污泥臭味，降低病原菌數(shù)量。另外從環(huán)保以及生態(tài)循環(huán)利用角度講，通過污泥厭氧消化作用收集產(chǎn)生的大量高熱值的沼氣，能夠用于發(fā)電或供熱中，甚至可以做成工業(yè)原料再次循環(huán)利用，有效提高了生態(tài)環(huán)境效益；運(yùn)用厭氧消化技術(shù)處理后的污泥，也可以用在農(nóng)耕土地、水泥廠等輔料上，充分提高污泥資源使用效率。當(dāng)然這也使得污泥處理過程要求更高，在整個過程中對溫度、設(shè)備、運(yùn)行、安全等方面的要求越來越高。

1.3 干化與焚燒

污泥干化技術(shù)，主要是運(yùn)用污泥和熱媒（比如高煙、蒸汽）兩者的相互導(dǎo)熱功能，將污泥中的部分或所有水分進(jìn)行全部脫水處理的過程。污泥干化處理技術(shù)能夠進(jìn)一步降低污泥含水量，甚至能夠完全脫水。具體脫水程度要依據(jù)污泥的處置方向?qū)Τ隽线M(jìn)行調(diào)整，從而將污泥脫水率控制在具體范圍內(nèi)。直接加熱技術(shù)是指運(yùn)用熱媒（比如高煙、蒸汽）有效在污泥上面發(fā)揮作用，將污泥中的水分進(jìn)行吸收，從而提高污泥脫水率。目前直接加熱干化的設(shè)備有:噴霧型、轉(zhuǎn)筒型和帶型等多種功能。

1.4 濃縮及脫水

運(yùn)用傳統(tǒng)的污泥處理技術(shù)處理污泥，對污泥的脫水率、污泥體積控制等方面還存在一定的局限性，采用污泥濃縮技術(shù)，可以首先降低污泥容積，然后進(jìn)行污泥脫水等工藝處理。當(dāng)下，污水處理廠污泥濃縮處理工藝包括傳統(tǒng)的重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮。運(yùn)用哪種濃縮工藝，是由污泥性質(zhì)、污水處理運(yùn)行工藝要求、濃縮效果標(biāo)準(zhǔn)以及建設(shè)性質(zhì)等決定的。對于重力濃縮工藝，適用于單獨(dú)處理初沉污泥,離心濃縮和氣浮濃縮比較適合處理剩余污泥及剩余污泥與初沉污泥組成的混合污泥。這兩種工藝占地面積小、易于改造，大中城市新建或改擴(kuò)建的污水處理廠應(yīng)用比較成熟。

國內(nèi)城市污水處理廠當(dāng)下運(yùn)用的污泥脫水方式是機(jī)械脫水，主要設(shè)備包括離心脫水機(jī)、帶式壓榨過濾機(jī)、真空過濾機(jī)和板框壓濾機(jī)四種。前兩種應(yīng)用領(lǐng)域最寬，使用頻率最高，通過使用設(shè)備進(jìn)行污泥處理，可以將污泥的脫水率降到22%以下。污泥經(jīng)過化學(xué)藥劑調(diào)理后再通過板框壓濾機(jī)處理，泥餅的含水率下限將在60%以下。綜上所述，如果依靠一種機(jī)械進(jìn)行污泥脫水處理，是不能滿足城市污水處理廠對污泥處置標(biāo)準(zhǔn)要求的，也不能促進(jìn)污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展。必須將上述技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行有效融合，才能更好地提高污泥處理脫水技術(shù)，從而提高環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2 污泥處理處置技術(shù)發(fā)展趨勢

我國的污泥處理處置還停留在傳統(tǒng)的農(nóng)用或者填埋應(yīng)用兩方面，對污泥的資源化開發(fā)和運(yùn)用不高，這主要是因?yàn)楫?dāng)前的污泥處置處理技術(shù)發(fā)展還不成熟，科技水平還比較滯后，即便探索成功，需要進(jìn)行試驗(yàn)才能擴(kuò)大應(yīng)用，周期較長。當(dāng)然也是表明，我國的污泥處理處置技術(shù)還有很大的發(fā)展空間和發(fā)展機(jī)遇，可以充分借鑒國外先進(jìn)的污泥處理技術(shù)，結(jié)合城市污水處理廠現(xiàn)狀，探索更加適合國內(nèi)污水處理行業(yè)發(fā)展的污泥處理技術(shù)。既可以將國外成熟的技術(shù)在國內(nèi)進(jìn)一步推廣，也可以借鑒國外先進(jìn)的污泥處置知識深入研究國內(nèi)污泥處理技術(shù)，尤其對于土壤中重金屬污染的研究，還有很長的一段路要走。污泥處理處置技術(shù)在國內(nèi)的有效應(yīng)用也將進(jìn)一步解決中國的土地利用問題、糧食生產(chǎn)和儲備不足等問題。

3 未來發(fā)展趨勢探析

隨著國家對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)保護(hù)的要求越來越高，污泥處理處置技術(shù)的研究和應(yīng)用將備受關(guān)注。只有充分借鑒國外先進(jìn)的成熟的污泥處置理論和實(shí)踐技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)污水處理廠工藝特點(diǎn)、運(yùn)營情況等，探索更加適合國內(nèi)污泥處理處置的有效方法。當(dāng)然，污泥處理技術(shù)多元化、科學(xué)化發(fā)展方向是不變的，污泥的處理處置可以參考以下兩種發(fā)展路徑，一是研究新型的處理工藝在提高污水處理能力，降低污泥產(chǎn)量方面下功夫，另一方面是對產(chǎn)生的污泥進(jìn)行有效處理與最終分解，最終實(shí)現(xiàn)污泥的資源化、無害化、穩(wěn)定化。當(dāng)然也可以結(jié)合科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步探索更加廣泛和深入的發(fā)展路徑，從而為全球環(huán)保事業(yè)發(fā)展研究提供有益參考。

[1]楊新海.污泥含水率與處置對策的關(guān)系[J].環(huán)境衛(wèi)生程，2013.21（2）:15-17

[2]周旭紅,鄭衛(wèi)星,祝堅(jiān)等.污泥焚燒技術(shù)的研究進(jìn)展[J].能源環(huán)境保護(hù),2008,22（4）:5-8.

[3]Hara K,Mino T.Environmental assessment of sewage sludge recycling options and treatment processes in Tokyo[J].Waste Manage?ment,2008,28（12）:2645-2652.