污泥處理處置技術的現狀及發展趨勢

林亞楠

摘 要：我國目前剩余污泥的產量日益增加，成為污水廠面臨的一個重大問題。本文論述了污泥處理處置技術的研究現狀以及發展趨勢。

關鍵詞：剩余污泥；處理處置技術

隨著我國經濟的發展和污水處理率的不斷提高，污水廠所產生的剩余污泥量日益增加。“十二五”期間我國的污水集中處理能力和污泥產量分別以每年1500萬m3/d和246萬m3的速度遞增[1]。目前，活性污泥法仍然是運用最為廣泛的污水處理技術，但它最大的弊端就是會產生大量的剩余污泥。剩余污泥的產生量一般是所處理污水體積的0.3%～0.5%，數量十分驚人。同時，污泥處理處置的投資和運行費用巨大，可占整個污水廠投資及運行費用的25%～65%，已成為污水處理廠所面臨的沉重負擔[2]。

污泥的處理處置是通過一系列的措施將污泥進行再利用或者讓其達到一定指標后以不損害自然環境的形式排放出去，在這個過程中實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化。即：減少污泥體積和數量，便于后續處置；轉化污泥中部分不穩定易分解的有機物，使其不易發臭；殺滅病原微生物和寄生蟲卵等，控制重金屬含量，去除部分有毒有害有機物，提高污泥的衛生指標；充分利用污泥當中的有利成分。研發經濟有效的污泥處理處置技術是我國實現可持續發展的必然趨勢。

1 傳統的污泥處理處置技術

傳統的污泥處理技術主要有好氧、厭氧消化和濕式氧化法。好氧、厭氧消化的本質分別是好氧和厭氧微生物對有機體的氧化分解。經過好氧消化處理過的污泥雖然性質比較穩定，但工藝的運行維護費用較高，而厭氧消化過程中雖然可回收能源，但消化后的污泥含水率較高，仍需進一步脫水。濕式氧化法是一種物理化學法，處理城市污水廠活性污泥是十分有效的。但由于是在高溫高壓下運行，設備復雜，運行和維護費用高，只適用于大、中型污水處理廠。

而污泥處置方法上，通常采用衛生填埋、焚燒、海洋傾倒和土地利用等。衛生填埋具有處理成本低等優點，但并不能避免環境污染問題，譬如污泥濾液的滲透會對地下水造成污染等問題。污泥焚燒雖然可比較徹底得處置污泥，迅速實現無菌化和減量化，但燃燒時會產生二氧化硫、二噁英等氣體而造成新的空氣污染。海洋傾倒具有操作簡單、處理費用低等優點，但對海洋生態造成了嚴重的影響。土地利用可將污泥中的營養成分和微量元素施用于農田、林地、土壤等，實現廢物利用，但存在潛在的危害，譬如污泥中的重金屬、多氯芳烴、放射性元素等難降解的有毒有害物質可進入土壤，甚至進入人類的食物鏈。

2 新型的污泥處理處置技術

2.1 污泥超聲波破解技術

污泥超聲波破解技術是指在較高的聲強作用下來破解污泥。其原理就是利用中低頻的超聲波在水相中產生壽命極為短暫的空化穴，這些穴在其爆炸的瞬間產生強壓力脈沖，使其局部形成高溫高壓條件。之后，這些產生物理化學變化的“熱點”迅速冷卻，并同時產生強大的沖擊波和高速射流，最終將微生物的細菌壁破解。污泥超聲波破解技術通常用于污泥的消化預處理，它在破解污泥的時候實現了污泥的減量化、減少了外排污泥，同時破解絲狀菌消除污泥膨脹以提高污泥沉降脫水性能。

國內外針對該技術的研究點主要著重于不同聲能密度和不同超聲作用時間所帶來的不同的污泥處理效果。有研究[3]指出在0.25～0.50W/mL的聲能密度范圍內，對污泥進行1～30min的超聲波處理，系統污泥表觀產率會顯著下降，污泥量可減少20%～50%左右，同時污泥的穩定化程度得到提高，沉降脫水性能得以改善。將超聲反應器與厭氧消化池組合時，在37℃的條件下，污泥經過96s的超聲波處理后，由于污泥發生了破解，溶解性化學需氧量和試樣上清液中的化學需氧量都得以提升，而污泥消化時間大為減少，由22天減至8天。

超聲反應器可以與其他污泥處理工藝任意結合，雖然聲能利用效率較低和能耗較大是它目前面臨的問題，但其仍有廣闊的前景。

2.2 微型動物捕食技術

污水處理系統中存在各種微生物，并組成復雜的食物鏈。但在這個食物鏈中，物質和能量之間的傳遞通常并不流暢，絕大部分物質和能量停留在“初級消費者——細菌”這個營養級上，而不能向更高的營養級傳遞。根據生態學原理，食物鏈越長，則傳遞過程中能量損失越多，可用于合成生物體的能量就越少，最終形成的總生物量也越少。微型動物捕食技術就是充分發揮原生動物（纖毛蟲、鞭毛蟲類、變形蟲、太陽蟲等）和后生動物（輪蟲、線蟲、瓢體蟲類、仙女蟲類等）的作用，通過直接對污泥進行攝食和消化、延長污水處理生態系統的食物鏈、增強細菌活性等作用來減少污泥的產量。

目前常用的是兩段法，第一階段為分散細菌階段，停留時間比較短，以利于細菌以分散狀態存在，避免生成菌膠團，反應器為恒化器；第二階段為捕食者階段，這一階段的停留時間一般較長，以利于原生動物的捕食以達到污泥減量的目的。該技術效果顯著，有研究表明[4]當在常規活性污泥工藝中投加了蠕蟲后，每克COD污泥的產量從0.40g減少到0.15g，大大減少了污泥產量，且不影響污水凈化效果。

微型動物捕食技術的能耗低，不需要附加的處理設施，運行成本較低，沒有副產物。但無論是兩段式工藝還是直接向原有系統中接種捕食微生物，都存在微生物在反應器中較難長時間穩定生長的問題，從而使得系統很難長時間保持穩定的效果。

2.3 蚯蚓生物技術

蚯蚓生物技術是通過在污泥處理系統中引入蚯蚓等物種，延長和擴展了原有的微生物代謝鏈，通過人工強化生態系統富集與擴散、合成與分解、拮抗與協同等多種自然調控作用，利用蚯蚓和微生物的協同作用來實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化的目的，從而賦予生物處理系統以新的特點和功能。蚯蚓生物技術處理污泥主要運用在蚯蚓堆肥和蚯蚓生物濾池上，具有很好的效果。

蚯蚓在堆肥當中可有效減少污泥量，降低污泥中重金屬的含量，降低污泥臭味，提高污泥肥力，實現污泥的減量資源化；在污水處理系統中引入蚯蚓，延長和擴展了原有的微生物代謝鏈，不僅對提高了污水處理效果，而且減少了污泥產率，實現了污水污泥同步處理的目的；當蚯蚓生物濾池直接用于處理剩余污泥時，蚯蚓不但有直接攝食污泥的作用，而且刺激了微生物的活性，實現了污泥的減量化和穩定化。

3 結束語

污泥的處理處置基本上分為兩種途徑。一是將排放的污泥進行末端處理，以實現污泥的穩定化和無害化；二是采用新型的處理工藝進行原位減量，即在污水處理的同時降低污泥的產率，從而減少污泥的排放。未來在這兩種途徑上繼續研發經濟有效的污泥處理處置技術，是實現可持續發展的必有之路。

參考文獻

[1]張韻.我國污泥處理處置的規劃研究[J].給水排水動態，2010（4）.

[2]劉嬡媛，張芹芹.城市污泥基本特性與安全處置[J].水科學與工程技術，2008（4）.

[3]曹秀芹，陳君，王洪臣，等.超聲處理對活性污泥系統污泥減量效果的研究[J].環境污染治理技術與設備，2006.

[4]Rensink J H，Rulkens W H. Using metazoan to reduce sludge production[J].Water Sci Technol，1997.