城市污泥處理處置現狀及應用

閆宏圖陸濤劉天賜陳超

（1.中海油節能環保服務有限公司 天津 300450 2.天津大學環境科學與工程學院 天津 300350）

引言

污泥是污水處理后的必然產物，不同來源的污水所產生的污泥質量也大不相同。污泥的成分較為復雜，其中含有大量的有機物、無機鹽、重金屬、大量難降解物質和各類微生物等。如果將未妥善處理的污泥直接排放進入環境，將會直接對大氣和水體造成二次污染，并對人類生活和生態環境造成嚴重威脅。

1 我國污泥處理處置現狀

隨著城市化進程的加快，我國城鎮污水廠所需要處理的污水量也在不斷增加，伴隨產生的污泥也呈爆炸式增長。截至到2017年6月，我國城鎮累計建成污水處理廠達4063座，污水處理能力已達1.78億m3/d，伴隨產生的市政污泥在3000～4000萬t/年（含水率以80%計）。預計到2020年，我國市政污泥產量將達到6000-9000萬t/年[1]。我國的污泥產量正在不斷地增加，然而目前我國的污泥處理方式仍然較為粗放，未能達到期望的污泥處理水平[2]。

隨著污泥產量的不斷增加，人們對于環保的重視也在不斷的增強，污泥處理手段在不停的發展進步，從最初的土地填埋，到現在的污泥堆肥、污泥消化和土地利用等，對于污泥處理人們越來越重視其無害化與資源化利用。

2 常見污泥處理技術

根據《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術規范》我國污泥處理處置應符合“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩定可靠”的原則，污泥經“三化”處理后作為資源回用，目前已經成為世界的主流。

2.1 污泥焚燒

污泥焚燒時，污泥中的有機物會被徹底分解，迅速高效地減少污泥體積，減量率可達95%以上，能使不能被資源化利用的污泥被充分處理。目前普遍認為污泥焚燒處理效果最關鍵的因素就是污泥含水率，含水率較高的污泥其焚燒效果較差。為使其達到很好的焚燒效果，焚燒前應將污泥脫水處理，有時在焚燒前還要將脫水污泥干化以確保其充分燃燒。近年來，以日本為首，美國、歐盟這些發達國家十分重視并發展了污泥專用循環流化床焚燒爐技術，在高于850℃的焚燒溫度下，通過回收燃燒煙氣中的余熱來干燥污泥，可有效防治焚燒過程中二噁英等有害氣體的產生，同時把輔助燃料的添加量降到最低，焚燒后的熱量得到充分利用，有較大的優點和可靠性[3]。我國目前在深圳有處理效果較成功污泥焚燒經驗的污水處理廠[4]。

2.2 污泥消化技術

厭氧消化是目前國際上常用的污泥生物處理方法，同時也是大型污水處理廠較為經濟的污泥處理方法。全世界大約有100萬座以上的污水處理廠使用該技術處理污泥。我國的剩余污泥厭氧消化因現有技術運行管理難度大、處理成本高等問題出現技術應用瓶頸，僅約有60座城鎮污水處理廠采用了污泥厭氧消化工藝。

2.3 污泥堆肥利用技術

堆肥分為厭氧堆肥和好氧堆肥兩類，目前工業化堆肥主要是指好氧堆肥，也稱高溫好氧發酵。污泥堆肥是目前廣泛采用的污泥資源化處理方式之一。有研究表明我國污泥中有機質含量已接近四成，污泥施用可以改變土壤理化性質，降低土壤板結度，同時污泥使用污泥施入土壤可以增加土壤中陽離子交換量，并且提高了土壤的保肥性能。我國當前進行了許多污泥堆肥研究工作并獲得一定成果，但因為總體上起步時間較晚，與國外堆肥技術相比，在各方面仍存在一定差距，例如存在設備少、堆肥產品質量不穩定、無害化要求不達標等問題。未來我國在污泥處理方面不僅要加強堆肥工藝的研究及設備的優化，消除重金屬和臭氣污染，控制成本和能耗，提升操作性能，同時還要制定符合堆肥產品安全使用的標準，增加堆肥產品需求擴大銷售渠道，實現污泥資源的循環利用。

2.4 污泥建材利用

污泥中不僅含有很多的有機物，還包括大約20～30%的無機物，這些無機物的主要構成為Si、Al、Fe、Ca等，而這些成分和很多建筑材料生產原料的成分是相同的，因此，使用污水處理污泥進行建筑材料的制造有著很強的可行性和可持續性。

2.4 .1污泥磚

污泥制磚是指將污泥經過一定處理篩選之后，與其他原料或是外加劑混合（如黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰），加壓成型，焙燒后制得污泥磚。根據廢棄物處理“三化”原則以及產業化的要求，污泥制磚既沒有毀田挖土制磚，也改善了占用耕田資源的問題，實現了循環經濟發展模式，也符合我國可持續發展的政策，有效的降低資源消耗，減少環境的污染。

2.4 .2污泥陶粒

陶粒是一種人造輕質粗集料，因質輕、高強、保溫等特性而備受關注，是具有發展潛力的一種新型建材。改性污泥可以制成陶粒作為建筑材料使用。污泥陶粒的制備是用粘土和爐渣做輔助料，污泥為主要原料，經過焙燒、成球形成的具有一定硬度、吸附能力的濾料，這種濾料可以應用于污水處理。

目前我國污泥陶粒開發主要存在以下問題：①污泥的有機成分不能完全分解利用，污泥參量少、不穩定；②需要建立獨立的焚燒爐，投資運行費用大，生產能耗高；③有些成品后的陶粒燒脹性不足。我們可以借鑒國外的工藝，對工藝精細改造，成品后對陶粒的物理性能和浸出液進行檢測，達到陶瓷作為建筑材料的標準。

2.4 .3污泥水泥

污泥脫水后既可以用作水泥的原材料，也可以起到提供熱值的作用。日本利用城市污泥焚燒制作了“生態水泥”，大大降低了廢物處理的負荷，實現了污泥的資源化利用。我國也在“生態水泥”的研發中做了許多研究。目前利用水泥窯處置污泥技術受到關注和廣泛應用，這種技術制造的水泥與普通硅酸鹽水泥相比在某些性能方面有更為優越的表現。但污泥制水泥存在制得的水泥強度較低的問題[5]。因此在制作水泥時，要控制污泥的含量，并充分考慮不同地區間的實際工藝情況等客觀因素。無論是應用干污泥制作水泥或是污泥焚燒灰制作水泥，兩者對水泥性狀的影響并無差別，干污泥制水泥也存在運輸成本高、制作過程中產生污染氣體等不良影響，因此也要防治二次污染問題。

3 總結與建議

我國目前污泥處理情況仍然存在較大問題，未能完全將污泥進行無害化、資源化處理。將污泥堆肥施用于土壤之中，既可以減少污泥對環境的危害，也可以幫助改善土壤貧瘠地區的土質情況；將污泥應用于建材利用，減少了對于農田的侵占，同時充分利用了污泥中的熱值，降低了能源的消耗，達到了節能減排的目的。我們應該積極發展多種污泥處理處置技術，將污泥作為原材料應用于生產生活的方方面面，使污泥的處理處置更加地科學高效。