污泥处理处置技术存在的主要问题及发展方向探讨

王丽艳，张靳超

（1.新疆环境工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆天玉生物科技有限公司，新疆 乌苏 833000）

1 引言

我国城市化进程的快速发展，使大量人口进入城市，其生活生产产生大量污水。每年城市污水排放量在350亿t以上［1］。城市污水通过排水管网输送进入污水处理厂进行处理，处理过程会产生大量的初沉污泥和剩余污泥。目前我国城市污水处理厂年排放的污泥量（干重）约为13×105t，而且年增长率大于10%［2］。以天津市为例，污水处理厂的污泥产量达到（干重）200～250t／d，上海则在（干重）500t／d以上。由于污泥含有大量的水分、有机物、病原细菌等病原微生物和重金属等物质，对其处理及其出路问题已经十分突出，引起了社会各界的高度关注。

据统计，我国城市污水处理厂用于污泥处理处置的投资大约占总投资的20%～50%，而污水厂中污泥处理的费用则占到总处理费用的50%。通常采用浓缩脱水去除污泥中的水分以减小污泥的体积，通过厌氧消化把大部分有机物转化为甲烷回收利用，使得污泥得以稳定，并在厌氧过程中使得大部分病原微生物失活；经过机械脱水后的污泥，其处置方法包括：卫生填埋、污泥堆肥或建筑材料利用、污泥焚烧、填地与填海造地利用等。由于各种因素的影响，在污泥处理与处置的技术存在大量问题需要解决，本文对此做一些总结和探讨。

2 污水与污泥处理工艺的选择与匹配

由于脱氮除磷的要求，许多污水处理厂采用好氧低负荷带有污泥稳定的处理工艺，其污泥产量少且已在一定程度实现稳定，厌氧可消化程度及污泥热值都有所减低，如采用厌氧消化等稳定化措施或污泥焚烧处理等则效率不是很高。可是如果取消污泥的厌氧消化等单独稳定化措施，改为在污水处理过程的同时实现污泥稳定，则不但会增加处理后的污泥脱水难度，同时也会使能耗增大，严重制约污泥的处理。

3 污泥单独处理过程中存在的问题

3.1 污泥浓缩脱水过程厌氧释磷

对于采用生物除磷脱氮工艺的污水处理厂，其剩余污泥排放后的储存、浓缩、消化、脱水中如果措施不当，会使聚磷菌释磷，从而使得浓缩消化上清液和脱水滤液中含有大量磷酸盐，直接增加其回流进入污水系统，导致系统磷负荷的增加和除磷效率的降低。尽管可以采取对污泥储存池进行曝气、避免停留时间很长的重力浓缩而采用气浮浓缩或机械浓缩脱水一体机等措施，但还是不能完全避免厌氧释磷的发生。也有一些污水处理厂对污泥处理过程含磷上清液进行化学除磷然后再回流进入污水系统，但是该除磷体系并不稳定高效，还增加了操作管理难度和运行成本。

3.2 污泥厌氧消化

许多城市污水中有机物含量很低，属于低碳高氮的污水，而且这种城市污水中碳源不足的问题有加重的趋势。由于生物脱氮和生物除磷都需要有一定的碳源，生物脱氮系统要求进水BOD5／TN不小于4，而生物除磷系统则要求进水BOD5／TP大于17［3］，加上生物脱氮需要较长的泥龄，污泥已经得到一定程度的稳定，因而系统产生的剩余污泥中有机物含量较低，若采用厌氧消化则产气量低。

此外，由于过去人们“重水轻泥”的观念，在设计阶段或运行管理时一味强调污水处理率，污泥处理处置单元被淡化直至忽略，甚至出现为了降低运行成本，长期闲置污泥处理设施的情况。

3.3 污泥机械脱水

我国多数污水厂污泥处理不到位，污泥经机械脱水后其含水率也经常不符合要求。污泥含水率过高导致污泥运输、污泥存储、最终的安全处置各环节都极为不便，甚至对污泥接触过的土壤、水体等环境造成污染［4］。污泥含水率高使得污泥填埋产生的渗滤液量大，污染物浓度高。

4 污水厂外污泥处置问题

4.1 卫生填埋

污泥处置的方式和污泥卫生填埋处理，是一种相对成熟的污泥处理技术。污水厂污泥经过简单灭菌处理后倾到，可填平低洼地形成平原，可增加城市建设用地。卫生填埋的特点：①处理成本低，不需要高度脱水，但是污泥的运输成本相对较高；②需要大量的填埋场地，随着城市污泥的大量产出，可用的填埋场地越来越少；③易产生二次污染问题，如地下水污染、臭气散逸等，建设污泥卫生填埋场如同生活垃圾填埋场一样，必须做好防渗处理，否则将严重污染附近的地下水；④稳定性差，对填埋场地的安全构成威胁，只是暂时延缓污染，而没有最终消除污染；⑤如污泥和垃圾混合填埋，将大大缩短垃圾填埋场的寿命；⑥污泥露天堆放和外运过程的无序管理致使污泥中的病原菌、有毒有害物质、重金属污染环境，威胁到人类健康，有些污水处理厂的污泥已影响到周边居民的生活和生态环境。

4.2 生物污泥土地利用

污泥处置中，生物污泥的土地利用逐渐成为趋势，生物污泥中含有丰富的有机物、营养元素及微量元素，土地利用能改善土壤，对作物和植被生长有积极作用，所以这种方式的利用率正在逐年增加。污泥土地利用还具有能耗低、可回收利用剩余污泥中营养物等优点。但是，生物污泥土地利用也存在一定的弊端，生物污泥往往都含有有毒物质，尤其是重金属，若污泥没有进行妥善处置，不仅会浪费大面积的土地，还可能会对土壤和水体造成二次污染［5］。所以，要根据污泥本身的特点合理选择土地利用。

4.3 污泥焚烧

污泥焚烧是污泥后处理的一种热还原处理方法。污泥焚烧能够使污泥达到减量化的目的，可将污泥中的水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原体。流化床焚烧炉适合污泥单独焚烧，经初步成本分析，污泥焚烧的成本比其他污泥处理工艺的成本高2～4倍，但是如果考虑到其他工艺运行成本的后续费用，则污泥焚烧的费用也不一定是最高的［6］。污泥焚烧适用于经济发达、土地资源紧张的大城市。

随着焚烧工艺的使用，其存在的问题也日渐突出：①焚烧法所需设备庞大，基建投资大，管理要求也高；②污泥燃烧时产生烟尘，烟尘含有黑烟和飞灰，焚烧所产生的废气中还含有二噁英、少量颗粒物，以及硫氢化物等［7］，造成空气污染；③污泥中所含的重金属在燃烧过程中产生金属化合物或金属盐，一部分混合到烟气中，造成空气污染，其余部分则沉积在设备内，腐蚀设备的同时还影响传热。

5 城市污泥处理处置技术发展方向

5.1 污泥焚烧

污泥处置应走以无害化为主、以资源化为辅的路线。采用污泥焚烧无害化的方式应该是我国提倡的一种新思路，尤其是采用混合焚烧处置污泥。但需要注意的是，污泥焚烧应该与垃圾、水泥原料及煤掺混焚烧，同时必须妥善解决焚烧过程产生的二噁英等有毒有害废气［8］。按照《城镇污水处理厂污泥泥质》（CJ247－2007）要求，将污泥处理工艺流程分为3个等级，即一级处理（污泥→自然干化→污泥利用）、二级处理（污泥→浓缩→消化→脱水→污泥利用）、三级处理（干燥／干化→焚烧→灰分利用）；规定现有城镇污水处理厂中污泥处理工艺流程要以二级处理为起点，或进行污泥三级处理；无法达到标准的污水处理厂要进行改建、扩建，并要求污泥逐步从机械脱水转向干燥或焚烧处理。估计到2020年，我国干污泥的产量将会达到800×104t／年，并且随着大城市化和城市集群区域的发展，污泥处理最终将走向干燥或焚烧这样的三级处理［9］。

5.2 污泥堆肥

近年来，污泥堆肥得到了业界的广泛关注。污泥堆肥是污泥稳定化、无害化处理的重要方法，无论从社会效益、环境效益还是经济效益方面分析，都是值得推崇的一种污泥处理方法。尤其是经高温堆肥后的污泥，解决了污泥散发出的恶臭对环境造成污染的问题，高温杀灭了致病菌、虫卵等，降解有毒有害物质，消除了二次污染。堆肥产品含有多种植物生长促进剂，有机腐殖质含量占一半以上，是一种品质优良的有机复合肥、有机菌肥。其经济效益分析如下：高温堆肥工艺粗有机复合肥生产成本大约在300元／t，市场销售价格可达到500元／t；精加工有机复合肥生产成本大约在500元／t，市场价格定位在800元／t左右［10］。新疆土壤多为盐碱地、戈壁滩，农作物产量低，肥料成本高，生态环境脆弱，该方法值得推广使用。据不完全统计，全疆90%以上食品生产企业的污泥均被回收用于堆肥，但是尚未形成大规模高温堆肥生产，因此，污泥堆肥产品预计越来越有广泛的市场，可产生较好的经济效益。

［1］陈育华.浅论如何对城市污水污染的控制及政策研究［J］.科技信息，2007（18）：310.

［2］杭世珺，刘旭东，梁 鹏.污泥处理处置的认识误区与控制对策［J］.中国给水排水，2004，20（12）：11～14.

［3］孔祥锐，朱冠楠.城市污泥处理处置方式对比［J］.山西建筑，2011（7）：18～21.

［4］余 杰，田宁宁，王凯军.我国污泥处理、处置技术政策探讨［J］.中国给水排水，2005，8（21）：84～87.

［5］杨 波，陈季华，奚旦立.剩余污泥的处理与处置技术［J］.东华大学学报：自然科学版，2005，31（2）：126～130.

［6］余 杰，田宁宁，王凯军，等.中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨分析［J］.环境工程学报，2007，1（1）：82～86.

［7］张 翔，宋丽华，邢莉玲，等.城市污水处理厂污泥焚烧处理的探讨［J］.安徽化工，2006（5）：50～51.

［8］余 杰，田宁宁，王凯军.城市污水厂污泥处理与处置技术的新思路［J］.中国给水排水，2008，24（6）：11～14.

［9］中华人民共和国住房和城乡建设部.CJ 247－2007城镇污水处理厂污泥泥质［S］.北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2007.

［10］赵丽君，张大群，陈宝柱.污泥处理与处置技术的进展［J］.中国给水排水，2001，17（6）：23～25.