一種新型的污泥穩(wěn)定技術(shù)——污泥干化蘆葦床

楊歡　韋華瑜（等）

【摘 要】污水處理廠每天需要處理的污泥量很大，探索改善污泥減量的方法一直以來(lái)受到廣泛關(guān)注。本文介紹了污泥干化蘆葦床這一利用人工濕地處理污泥的技術(shù)，主要介紹該技術(shù)的主要特征和運(yùn)行，包括已報(bào)道的文獻(xiàn)中的主要結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】人工濕地；污泥干化蘆葦床；堆肥；污泥

0 簡(jiǎn)介

污泥濕地處理技術(shù)，也稱為污泥干化蘆葦床，是基于濕地技術(shù)的新型污泥處理系統(tǒng)。濕地處理技術(shù)在世界很多地區(qū)已廣泛應(yīng)用于污水處理，主要是由淺塘、卵石層和植物如蘆葦構(gòu)成。

污泥處理技術(shù)成為城市污水和工業(yè)廢水處理的主要技術(shù)之一，其原因主要有兩個(gè)：一是，在廢水處理過(guò)程中，產(chǎn)生大量的污泥（以固廢或副產(chǎn)品的形式）；二是，污泥的處理與處置是污水處理中最為復(fù)雜的問(wèn)題。污泥處理的主要目的就是增加污泥的總固體濃度，減少污泥體積（如污泥濃縮和脫水），或減少易揮發(fā)組分，穩(wěn)定污泥中可生物降解的有機(jī)成分（如通過(guò)厭氧消化或堆肥進(jìn)行污泥穩(wěn)定）。

濕地能夠處理來(lái)源不同的污泥，包括好氧消化污泥，剩余活性污泥等。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)化學(xué)調(diào)理和熱處理后的污泥不需要再利用濕地進(jìn)行處理。

可以將剩余活性污泥直接由投配到蘆葦床中，或是在進(jìn)入濕地前先在調(diào)節(jié)池中混合均勻，分別投配到每個(gè)蘆葦床中，系統(tǒng)以間歇流運(yùn)行。

污泥脫水和礦化過(guò)程產(chǎn)生的最終產(chǎn)物適用于土地利用，既可以直接利用也可以經(jīng)過(guò)另外堆肥處理后再利用。一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定化污泥中重金屬含量可以控制在非限定用途的污泥土地利用所控制的范圍內(nèi)。污泥濕地處理在一定程度上能使糞大腸桿菌失活，但對(duì)于穩(wěn)定化污泥在農(nóng)田中利用，可能還需要經(jīng)過(guò)另外的衛(wèi)生化處理。

1 蘆葦床設(shè)計(jì)

1.1 應(yīng)用范圍

過(guò)去的20-30年里，污泥濕地處理技術(shù)多應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理廠，其中西班牙和波蘭的污水廠規(guī)模在400至1500人口，意大利可達(dá)30，000 人口，在丹麥甚至達(dá)到60，000-12500 人口。系統(tǒng)的處理能力并不是限制因素，如果有充足的可利用空地，就可以采用該技術(shù)進(jìn)行污泥處理。污泥處理所需要的土地面積在1.5-4人/m2之間。但在確定污泥處理規(guī)模時(shí)，一些因素如污泥的組成和氣候條件也需要加以考慮。

1.2 蘆葦床構(gòu)造

目前，蘆葦床技術(shù)的設(shè)計(jì)要素和池體構(gòu)造尚沒有標(biāo)準(zhǔn)。污泥負(fù)荷率是主要的設(shè)計(jì)要素，它決定了所需要的土地面積和系統(tǒng)規(guī)模的大小。

最常見的蘆葦床總深度約為1.5-2.4 m（0.6 m過(guò)濾介質(zhì)，0.9-1.8 m污泥積存空間）。蘆葦床的高度應(yīng)確保能夠容納1m厚的積存污泥，對(duì)于一個(gè)運(yùn)行期限為8-10年的蘆葦床系統(tǒng)，污泥層增長(zhǎng)率最大值約為10cm/年。如果積存污泥層增厚過(guò)快，可能引起運(yùn)行問(wèn)題。當(dāng)污泥層距離蘆葦床頂面的距離大約20cm時(shí)，通常應(yīng)該停止進(jìn)泥。

1.3 蘆葦床填料

一般由粒狀介質(zhì)組成，高度在50-60cm。填料層可以由幾層不同的粒狀介質(zhì)構(gòu)成，從頂部到底部顆粒大小依此增加，水分滲透過(guò)濾料流出。滲濾液由排水管道收集。排水管道鋪設(shè)在填料下方，底部鋪設(shè)礫石以保護(hù)排水管道，礫石粒徑2-10mm。上部的填料可以起到物理過(guò)濾作用，并且在系統(tǒng)運(yùn)行的初期提供植物根系生長(zhǎng)的介質(zhì)。實(shí)際上，填料層最上層的一層砂子在充當(dāng)分隔界面的作用。濾層高度是可以變的，并不是影響處理效率的重要因素。

1.4 植物

濕地植物有助于污泥的脫水和礦化，所以植物是污泥濕地處理技術(shù)一個(gè)關(guān)鍵元素之一。濕地植物種類必須能在多水、厭氧的環(huán)境中正常生長(zhǎng)，同時(shí)還必須能承受在水平面上的搖動(dòng)、高鹽度、pH變化的不利條件。植物利于污泥脫水主要是由于植物的蒸騰作用，植物將空氣中的氧氣傳輸根系，有利于污泥的礦化和穩(wěn)定。氧氣從植物的根系釋放出來(lái)，在厚厚的污泥層中建立起好氧微環(huán)境。為植物生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境非常重要，種植密度應(yīng)在4-10根/m2。在廢水濕地處理中，最常見的植物是蘆葦，蘆葦在污泥處理中也最為常用。香蒲也廣泛用于濕地處理系統(tǒng)，但其根系不夠發(fā)達(dá)。

1.5 滲濾液

污泥中所含水分可分為4類：間隙水（占污泥水分的70%）、毛細(xì)水（20%）、吸附水和內(nèi)部水（10%）。每次向濕地進(jìn)泥后，由于滲透作用，污泥快速脫水，這個(gè)過(guò)程中主要去除的是間隙水。由于滲濾液需要回流至污水處理工藝前端，可能會(huì)影響污水處理廠的運(yùn)行性能。

2 處理效果

2.1 污泥脫水

蘆葦床穩(wěn)定污泥的主要目的就是使污泥脫水，將污泥由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，形成泥餅。固體含量高、體積小的污泥，其后續(xù)處置的費(fèi)用就較低。脫水效果最好的方法是離心和壓濾，可使固體濃度提高至35%，而這些方法通常都需要投加化學(xué)藥劑對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理。但蘆葦床的脫水效果也與這些傳統(tǒng)的方法接近，有的傳統(tǒng)工藝甚至低于蘆葦床的效果。而且這些傳統(tǒng)工藝存在著能耗高、操作運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)。

2.2 污泥穩(wěn)定

污泥濕地處理設(shè)施的污泥穩(wěn)定效果一般用污泥中揮發(fā)性固體（VS）濃度的減少來(lái)衡量。污泥在濕地中穩(wěn)定期間，能夠獲得25-30%的VS去除率，最終污泥的VS含量只有40-50%。VS去除率的大小取決于進(jìn)泥的VS含量。就濕地系統(tǒng)中VS的去除率而言，可能略低于好氧消化或厭氧消化。堆肥產(chǎn)生的污泥中VS含量相當(dāng)高（60-70%），比其他污泥處理工藝也要高很多。但熟化肥料有機(jī)固體的性質(zhì)與生污泥的是不同的，它主要發(fā)酵難生物降解的復(fù)雜化合物。

2.3 其他指標(biāo)

將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N副產(chǎn)品，如適合農(nóng)作物田地施用的有機(jī)肥料，或適合土地改良用的土壤改良劑。但由于這種污泥中的有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物可能對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生危害，妨礙了它的廣泛利用。因此，處理后的污泥在土地利用之前，要對(duì)這些潛在的污染物（如重金屬、大腸桿菌等）進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)論

污泥處理與處置在污水處理中舉足輕重，其費(fèi)用占污水廠處理費(fèi)用的20-50%。污泥干化蘆葦床技術(shù)可能改變傳統(tǒng)的污泥處理工藝，其主要優(yōu)點(diǎn)就在于其低能耗、低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。為了強(qiáng)化處理效果，提高對(duì)這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方面的了解是非常必要的。

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