国内外城市污泥处理处置技术研究现状及发展趋势

国内外城市污泥处理处置技术研究现状及发展趋势

朱栋1，徐颖2

1贵州省环境工程评估中心；2贵州省第一测绘院

污泥作为污水处理，排放后剩余的残留物，含有大量的污染物，其中包括有难以降解的高分子有机物、有毒有害重金属及致病的病原体等。国内污水处理厂每年水处理过程产生的污泥数量庞大，不加处理，随意乱倒、填埋，造成的地下水污染、土壤生态环境破坏等问题日益显露。如何妥善的处理污泥，成为水处理行业亟需解决的问题。本文首先对国内外污泥处理处置技术的现状进行深入分析，并对其研究进展和发展趋势结合实际经验进行综合阐述，结合我国的国情对污泥处理处置技术的应用和发展提出了具体规划。

城市污水；污水处理厂；污泥处理；处置技术；现状；发展趋势

1 污泥处理处置基本技术及内容概述

1.1 好氧发酵

好氧发酵也成为好氧堆肥，主要是在有氧环境下，通过利用好氧嗜温菌及嗜热菌，对污泥中的有机物质进行充分分解，最终变成稳定的腐殖质的过程[2]。传统好氧消化工艺的操作流程简单、工艺方法成熟、机械设备易操，但运行过程中需氧量大，曝气时间长导致运行成本高。缺氧/好氧消化技术的应用，和传统好氧消化工艺相比，能够有效提升碱度，维持酸碱平衡，但运营成本也较高，加之处理过程中污泥停滞周期长、对病原菌的去除作用弱，该工艺可用于对传统好氧消化工艺的改造工程中。目前国内也新研发了CERTAD污泥好氧工艺，和上述两种处理技术相比，在总投资方面、污泥停留时间方面以及处理效果和占地面积使用方面具有较大优势，处理后污泥可达到美国EPA中A级标准[3]。

1.2 厌氧消化

污泥厌氧消化技术是国内外大型污水处理厂处理污泥的普遍技术，应用最为广泛。通过对污泥进行厌氧消化，对其中易腐化发臭的物质（以碳水化合物、蛋白质、脂肪等形式存在的高能有机物质）进行有效降解，从而变成低分子有机物，通过这一技术能够有效缓解污泥臭味，降低病原菌数量。另外从环保以及生态循环利用角度讲，通过污泥厌氧消化作用收集产生的大量高热值的沼气，能够用于发电或供热中，甚至可以做成工业原料再次循环利用，有效提高了生态环境效益；运用厌氧消化技术处理后的污泥，也可以用在农耕土地、水泥厂等辅料上，充分提高污泥资源使用效率。当然这也使得污泥处理过程要求更高，在整个过程中对温度、设备、运行、安全等方面的要求越来越高。

1.3 干化与焚烧

污泥干化技术，主要是运用污泥和热媒（比如高烟、蒸汽）两者的相互导热功能，将污泥中的部分或所有水分进行全部脱水处理的过程。污泥干化处理技术能够进一步降低污泥含水量，甚至能够完全脱水。具体脱水程度要依据污泥的处置方向对出料进行调整，从而将污泥脱水率控制在具体范围内。直接加热技术是指运用热媒（比如高烟、蒸汽）有效在污泥上面发挥作用，将污泥中的水分进行吸收，从而提高污泥脱水率。目前直接加热干化的设备有:喷雾型、转筒型和带型等多种功能。

1.4 浓缩及脱水

运用传统的污泥处理技术处理污泥，对污泥的脱水率、污泥体积控制等方面还存在一定的局限性，采用污泥浓缩技术，可以首先降低污泥容积，然后进行污泥脱水等工艺处理。当下，污水处理厂污泥浓缩处理工艺包括传统的重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。运用哪种浓缩工艺，是由污泥性质、污水处理运行工艺要求、浓缩效果标准以及建设性质等决定的。对于重力浓缩工艺，适用于单独处理初沉污泥,离心浓缩和气浮浓缩比较适合处理剩余污泥及剩余污泥与初沉污泥组成的混合污泥。这两种工艺占地面积小、易于改造，大中城市新建或改扩建的污水处理厂应用比较成熟。

国内城市污水处理厂当下运用的污泥脱水方式是机械脱水，主要设备包括离心脱水机、带式压榨过滤机、真空过滤机和板框压滤机四种。前两种应用领域最宽，使用频率最高，通过使用设备进行污泥处理，可以将污泥的脱水率降到22%以下。污泥经过化学药剂调理后再通过板框压滤机处理，泥饼的含水率下限将在60%以下。综上所述，如果依靠一种机械进行污泥脱水处理，是不能满足城市污水处理厂对污泥处置标准要求的，也不能促进污水处理厂的可持续发展。必须将上述技术和设备进行有效融合，才能更好地提高污泥处理脱水技术，从而提高环保效益、经济效益和生态效益。

2 污泥处理处置技术发展趋势

我国的污泥处理处置还停留在传统的农用或者填埋应用两方面，对污泥的资源化开发和运用不高，这主要是因为当前的污泥处置处理技术发展还不成熟，科技水平还比较滞后，即便探索成功，需要进行试验才能扩大应用，周期较长。当然也是表明，我国的污泥处理处置技术还有很大的发展空间和发展机遇，可以充分借鉴国外先进的污泥处理技术，结合城市污水处理厂现状，探索更加适合国内污水处理行业发展的污泥处理技术。既可以将国外成熟的技术在国内进一步推广，也可以借鉴国外先进的污泥处置知识深入研究国内污泥处理技术，尤其对于土壤中重金属污染的研究，还有很长的一段路要走。污泥处理处置技术在国内的有效应用也将进一步解决中国的土地利用问题、粮食生产和储备不足等问题。

3 未来发展趋势探析

随着国家对环境保护和生态保护的要求越来越高，污泥处理处置技术的研究和应用将备受关注。只有充分借鉴国外先进的成熟的污泥处置理论和实践技术，结合国内污水处理厂工艺特点、运营情况等，探索更加适合国内污泥处理处置的有效方法。当然，污泥处理技术多元化、科学化发展方向是不变的，污泥的处理处置可以参考以下两种发展路径，一是研究新型的处理工艺在提高污水处理能力，降低污泥产量方面下功夫，另一方面是对产生的污泥进行有效处理与最终分解，最终实现污泥的资源化、无害化、稳定化。当然也可以结合科技发展和技术进步探索更加广泛和深入的发展路径，从而为全球环保事业发展研究提供有益参考。

[1]杨新海.污泥含水率与处置对策的关系[J].环境卫生程，2013.21（2）:15-17

[2]周旭红,郑卫星,祝坚等.污泥焚烧技术的研究进展[J].能源环境保护,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.