城市污水處理廠污泥處置工藝研究與探討

陳今朝

（漯河市水務投資有限公司 河南漯河 462000）

當前，我國城市污水處理總量不斷擴大，污泥產量不斷增加，引發的環境污染、資源空置等問題急需得到緩解和控制。新建現代化的污水處理廠，同時對達不到處理要求的污水處理廠升級改造，已成為我國城市基礎設施建設中必不可少的組成部分。據統計，到2015年，全國城鎮污水處理廠總數近5000座，日處理能力累計約達2×108m3。大量污水處理廠的建成，為緩解我國的水污染危機起到了重大的作用。但同時，污水處理廠的建設投運伴隨產生大量污泥，以含水率80%測算，到2020年，全國污泥產量將突破6000×104t。污泥問題的日益突出，引起了各界的高度關注。

1 我國城鎮污泥處置的現狀與問題

污泥處理處置，就是通過某種自然或人工的方式，使污泥得到再利用或以不損害環境的形式重新返回自然。污泥處置的最終目的是實現污泥的減量、穩定、無害，避免對環境二次污染；同時，對污泥中的有機質、營養元素進行資源回收并合理利用。

我國的污泥處理處置行業起步較晚。受投資、技術、環境等多方面的約束，多數污水處理廠在污水污泥的凈化過程中往往“重水輕泥”[1]，在投資和建設之對污泥產量預見不足，污泥處置重視不足，污泥及污泥產品的最終去向認識不足，污泥處理僅實現了污泥的初步減容。加之，污泥處置最終技術路線不明確，投資成本和運行資金并不足以滿足污泥處置的要求，相關的規范要求不健全和約束性指標考核不到位，導致建設和運行單位在污泥處置方面缺少積極性，使污泥處置設施形同虛設。大量污泥的堆積，嚴重影響著城市污水處理廠的運行和維護，造成了污水處理廠與污泥處置之間的惡性循環，甚至使部分污水處理廠面臨“停擺”的風險。同時，堆積的污泥中混雜的污水、病原體、腐殖質等對周邊水源、生態環境又造成了巨大的隱患。

2 城市污水處理廠污泥處置工藝

2.1 焚燒

污泥焚燒就是將脫水污泥直接送入焚燒爐中焚燒。污泥中的全部有機質、病原體、腐殖質等經過量空氣充分燃燒氧化，熱解并被徹底破壞。焚燒的優點是設備占地面積小、處理速度快，不需要長期儲存，減容顯著，減輕了后續處置負擔，緩解了環境壓力。焚燒后的產品可直接或經重金屬螯合劑處理后填埋，也可經檢測試驗合格后用作建材或鋪路等。但污泥焚燒設備投資大、處理費用高，污泥焚燒質量不易控制，同時污泥中的有機物燃燒易產生二惡英等劇毒物質，對污泥焚燒的推廣應用形成限制。

2.2 填埋

污泥填埋分為混合填埋和單獨填埋，目前，我國污泥填埋以混合填埋為主。污泥填埋易操作，成本低，容量大，成效顯著。經脫水消化填埋后的污泥有機物含量減少，固化率增加，減小了對填埋體穩定性的影響。同時，填埋將污泥與周圍環境隔絕，可以最大限度地避免因污泥堆積對公眾健康和環境安全造成的隱患，提振了公眾對環境健康的安全感[2]。

污泥混合填埋要求污泥本身的土力學性質達標且填埋后對環境的影響有限，但現階段采用普通工藝脫水率低，必須加入石灰等填充劑才能填埋，但加入填埋劑增加了填埋成本，縮短了填埋場的壽命。單獨污泥填埋廠投資大、占地廣、滲濾液處理困難，并可能影響地下水質，存在著二次污染的隱患。

2.3 制肥

污泥中含有豐富的有機質及大量微量營養元素，污泥制肥就是利用污泥中的好氧微生物菌對污泥中的有機物進行生物氧化降解并轉化為易被植物吸收的類腐殖質，實現污泥中有益元素的再利用，達到資源節約和環境友好，形成一定的經濟效益和社會效益。但隨著近年來人們對肥料使用的警惕性和對綠色食品的要求不斷提高，污泥制肥的使用面受到了限制，同時，出于對污泥中重金屬離子、有毒有害動植物病菌難以去除等方面的顧慮，該處置方式的推廣受限。

2.4 干化

污泥干化技術是指利用熱能來使污泥中的水分汽化，并將產生的蒸汽排出。干化可以使污泥大幅度縮減體積和質量，便于運輸和處置。污泥經干化進行了巴氏消毒，基本消除了病原體，干燥污泥性狀安全衛生。干燥后的污泥可作為肥料、土壤改良劑、燃料或建材化工原料等。但干化處理工藝技術上還有待改良，能耗高、設備復雜、成本及運行費用高、減量化也不徹底，而且，還要對蒸發物采取冷凝、除臭等措施，綜合成本較高。干化后的污泥或送去焚燒或用作肥料，仍然存在出路問題，一般使用較少。

3 污泥處置中的資源整合再利用

3.1 有機復合肥

城市污泥有機質成分含量較高，同時富含多種植物生長所需的營養元素，是制造有機復合肥的理想來源[3]。工藝是將污泥經高溫烘干，以殺滅病菌、蟲卵及有害菌，接入有益菌培養，消除污泥中的臭味，保存污泥中的有機成分，添加營養元素添加氮、磷、鉀等有效成分，經造粒、低溫烘干，制成具有生物活性、全營養、無公害的有機復合肥。將污泥制成有機復合肥，可使污水處理廠省去污泥填埋或焚燒的費用，節約占地，杜絕污泥焚燒或填埋對大氣、水源造成的二次污染，提高了資源的利用率，為污水處理廠、設備生產廠家帶來了經濟效益和社會效益，減少了環境污染和生態破壞；農作物產量的增加又提升了農民種地的積極性，推動了農業生產。

3.2 沼氣

將污泥進行厭氧消化處理，消化過程中產生的沼氣是一種可再生的清潔能源。當前，環境的污染已成為公眾生活中的切膚之痛。將污泥凈化產生的沼氣作為能源使用，不僅可以減輕大氣污染的程度，同時，也是將能源來源多元化的一種有益探索。我國目前在北京市、天津市的部分污水處理廠已經實現了將沼氣用于攪拌池的攪拌和發電，實現了熱電聯供和資源的綜合利用。同時，降低了生產成本和運行成本，提升了市場的競爭力。

4 污泥處置工藝中的應注意的問題

4.1 污泥處理與處置的關系

污泥處理是污泥處置的前提，污泥處置是污泥處理的后續，兩者共同完成對污泥的減量無害化處理。污泥處理的效果直接影響污泥處置的效果。

目前，我國多數污水處理廠采用濃縮脫水[4]的方式處理污泥，但往往污泥的含水率較高。高含水率不僅增加了污泥在裝卸、運輸中的困難，同時，運輸沿線也要忍受污泥運輸中散發的惡臭、病菌的傳播等威脅，后續處置頗為不易。含水率高污泥不易堆肥；填埋容易損害填埋場的穩定，對地下水造成二次污染；不易燃燒。

因此，為盡量避免二次污染，努力實現減量無害化的最終目標，將污泥處理處置方式總結如下：

（1）污泥消化穩定，污水處理廠避免采用好氧低負荷處理工藝。（2）污泥填埋，污水處理廠避免采用污泥產量較多的高負荷污水處理工藝。（3）污泥焚燒，污水處理廠避免采用低負荷和對污泥進行穩定化后處理工藝。

4.2 污泥處置的土地利用

為充分考慮資源節約和農用污泥的安全性，我們建議對污泥使用作如下考慮：

（1）城市污水處理廠是城市污水污泥處理和處置的直接責任人，應要求城市污水處理廠對農用污泥的安全性、可操作性負責，具體責任應明確到人。農用污泥促進農作物的生長，但同時事關公眾健康，筆者建議應將污泥農用與其他形式的污泥利用區別對待，制定不同的技術標準和準入門檻，不僅可以消除公眾對污泥農用的戒心，同時，利于污泥農用的推廣。重視污泥在林業、綠化、土壤改良等方面的積極作用。(4）加強對污泥使用場地及周邊環境的監測保護，嚴防因污泥使用而形成的二次污染。

4.3 污泥處置的費用

污泥處置設施設備昂貴，市場機制不成熟，門檻高，經濟效益層面的投入產出比低，導致我國目前的污泥處理處置行業有待開發。污泥處理處置離不開政策上的扶持和經濟上的投入，政策上的扶持立法必不可缺，相關部門也可出臺相關的污泥處置獎罰政策。對經濟上的投入，可在污水處理費征收中適量加入污泥處理費，不足部分可通過財政或向社會募捐的形式多渠道加以解決。污泥處置功在當代、利在千秋，決不可因當前的經濟投入就畏首畏尾，逡巡不前，一旦污水處理廠因污泥處理成本而影響到其正常運行，不僅是更大的資金浪費，對環境的影響和破壞也更不可估量[5]。相關部門應充分重視污泥處理的重要性，多方位、多角度，合理規劃，統籌兼顧，以期緩解和治理好我國的污泥污染問題。

5 新技術在污泥處置中的應用

5.1 添加菌劑減量技術

為充分實現污泥處理的減量化目標，考慮到微生物在有機質中的降解作用，通過在污泥中添加復合菌劑，以實現在污泥中的微生物強化、促進酶的新陳代謝分解、生物降解等作用，調節優化微生物群落組成，實現剩余污泥的減量化處理[6]。

5.2 延時曝氣減量技術

該技術通過延長曝氣時間，通常達1～3天，將微生物的生長控制在內源代謝階段，從而實現污泥的減量化處理。機理是使污泥較長時間處于內源代謝階段，消耗的是微生物自身合成的細胞物質，有機物轉變為CO2，實現污泥減量。

5.3 水熱干化污泥處理技術

該技術是在污泥濃縮后，通過水熱干化破碎污泥中的細胞質，使污泥脫水的比例大大提高。同時，滅菌并分解了有機物，并可以回收生物質能[7]，實現了減量、無害和資源化，同時，又大大降低了運行成本和能耗。

6 結論及展望

我國城鎮污泥處理處置起步較晚，市場巨大，情況復雜，任務繁巨。隨著經濟的不斷增長和公眾環保意識的不斷增強，污泥處置必將會成為一個新興的產業。目前我國污泥處置技術尚不成熟，吸收西方發達國家的先進經驗，發揮科技力量，積極進行新技術開發和利用，顯得勢在必行；同時，積極發揮政府在資源配置中的導向性作用、鼓勵扶持企、事業單位和其他社會團體將技術和資金等生產要素向污泥處置行業傾斜，讓全社會看到污泥處置能帶來的經濟效益和生態效益，就一定能控制、緩解并最終消除我國的污泥污染。

[1]戴曉虎.我國城鎮污泥處理處置現狀及思考[J].給水排水,2012,2(38).

[2]余杰,等.中國城市污水處理廠污泥處理、處置問題探討分析[J].環境工程學報,2007,1.

[3]王昭君,等.我國城市污水處理廠污泥處理工藝及現狀[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版）,2009,9.

[4]賈建青.城鎮污水處理廠污泥處理處置工藝選擇探討[J].2011年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會論文集.

[5]鮑立新，等.城鎮污水處理廠剩余污泥處理與處置技術探討[J].中國給水排水.2012,7.

[6]康曉鹍，等.城市污水處理廠污泥沼氣資源化利用[J].中國沼氣,2009,2（27）.

[7]楊坤,等.城市污水處理廠污泥穩定性與污水處理工藝關系研究[J].新疆環境保護,2006,2.