城市污水處理廠污泥處理處置現狀與技術研究

文_劉瑩 北京市昌平污水處理中心

1 城市污水處理中污泥來源及性質指標

1.1 城市污泥處理中污泥來源

城市污水處理中往往產生較多污泥，包括柵渣、浮渣、沉降池沉渣、除塵污泥、二沉污泥等，來源較為復雜，其中柵渣來源格柵或濾網，呈現垃圾狀，量少，處理與處置難度小。浮渣來源氣浮池、上浮渣，會含有一定量的油脂，量少；初沉污泥主要來源于初沉池，含有較多的無機物，數量較多，而且含有病變菌、蟲卵等，容易腐化發臭。二沉污泥來源二沉池，含有較多的水分、有機質，不僅脫水難度大，而且容易腐化發臭。其中初沉污泥和二沉污泥是污泥處理的主要對象。

1.2 城市污水處理中污泥性質指標

污泥性能指標較多，包括含水率和含固體率、揮發性固體含量、污泥脫水性能等。其中含水率表示污泥中水含量的百分數，而含固率則是污泥中干泥或固體含量百分數。揮發固體指在600℃燃燒爐中被燃燒，以氣體方式逸出的那部分固體，是衡量污泥穩定性的主要指標。污泥脫水性能常使用毛細吸水時間或比阻抗值加以衡量。其中毛細吸水時間指當污泥和濾紙接觸時，在毛細管作用下，水分在濾紙上滲透1cm長度的時間，按照秒進行計算。比阻抗表示單位干重慮餅的阻力。污泥的比阻抗值越大，過濾難度越大，脫水效果越差。

污泥處理時除對污泥的上述性質加以詳細研究外，還應對污泥量有個大致的把握，以確定合理數量的污泥處理設備。計算污水廠污泥處理量時，一般參考表1的經驗數據.

表1 污水處理廠確定污泥量的經驗數據

2 城市污水處理廠污泥處理處置現狀

2.1 城市污水處理廠污泥處理處置存在的問題

目前填埋、堆肥、自然干化、焚燒等是我國污泥處理的主要方式，其中填埋占比65%、堆肥占比15%，自然干化和焚燒分別占比6%、3%。這就處理方式實踐中，往往出現一些不良問題，原因在于：一方面，我國污泥處理技術仍處于起步階段，相關設備缺少、技術不夠成熟，污泥處理處置不合格的情況時有發生，另一方面，我國有關污泥處理方面的標準制定較晚，實施中存在較多問題，需不斷摸索、改進。同時，我國在城鎮污泥處理處置上缺乏系統的規劃，城市規劃中缺少污泥處理處置方面的內容，一定程度上影響污泥處理處置效果。另外，污泥處理處置監管機制不夠完善，導致一些污水處理廠為降低成本，將污泥亂堆、亂放，給環境造成不同程度的污染。

2.2 城市污水處理廠污泥處理處置的政府支持

近年來，我國污泥產生量逐年增加，形勢嚴峻，為此國家出臺一系列政策、規劃，以推動我國污泥處理市場的健康發展。例如，2016年國務院印發《“十三五”生態環境保護規劃》明確指出大力推進污泥穩定化、無害化、資源化處理處置，要求京津冀地區的污泥無害化處理達到95%，地級及以上城市污泥無害化處理處置率達到90%。在國家大力支持下，我國污水處理廠數量不斷增加，2018年全國污水處理廠數量已突破2000座。中央在“十三五”期間投入2000億元支持污水處理廠的污泥處理工作。雖然任務艱巨、形勢嚴峻，但在中央高度重視、扶持下，伴隨著技術水平的不斷提升，相信在不久的將來，我國污水廠的污泥處理工作必將邁向一個新的臺階。

3 城市污水處理廠污泥處理技術研究

3.1 污泥濃縮

污泥濃縮的目的在于降低污泥的含水率，減小污泥體積，方便后續處理工作的開展。污泥濃縮的方法較多，包括沉降法、氣浮法、離心法等。沉降法基于污泥中固體顆粒和水密度間的差異，實現泥水的分離，即將污水引入到間隙式污泥濃縮池或連續式污泥濃縮池，實現污泥的沉降。氣浮法主要利用微小氣泡粘附污泥顆粒上升特性，實現污泥的濃縮。離心濃縮法主要利用污泥中液、固相密度差異，在高速旋轉的離心機中受到離心率的不同，實現固、液分離，濃縮污泥的目的。

3.2 污泥穩定

污泥穩定的目的在于降低污泥中揮發性固體的量。污泥穩定方法較多包括厭氧消化法、好氧消化法、石灰穩定法等。其中厭氧消化法是污水處理廠常用的方法，接下來作重點探討。

厭氧消化法進行污泥穩定操作時需嚴格控制PH、溫度參數。其中PH值應控制在7.0～7.3。中溫控制在33～35℃，高溫控制在50～55℃。為提高消化效率，應做好消化池的攪拌操作，使微生物和營養處置充分接觸，促進微生物的生長、繁殖。另外，結合每天處理污泥量及污泥投配率設計消化池的有效容積，計算公式為：

其中：V'表示每天需要處理的污泥量，m3/d；p表示污泥投配率，%。另外，因厭氧消化時會產生較多的沼氣，因此，設計消化池時應注意設計相關的配套設施，用于沼氣收集、儲存等。

3.3 污泥調理

為改善污泥脫水性能，提高脫水效果，需對污泥進行調理操作。污泥調理方法較多，包括加藥調理法、冷凍調理法、加熱調理法等。其中加藥調理法應用廣泛，接下來對其重點探討。

加藥調理法指向污泥中加入化學藥品，破壞污泥和水之間的親和力，降低污泥的比阻抗。調理劑包括有機調理劑、無機調理劑，實際調理時需認真研究比阻抗、毛細吸水時間和調理劑用量的關系，確定調理劑品種和添加量，以獲得預期的調節結果。加藥調理法中常用方法有：石灰穩定法、氯穩定法、臭氧穩定法。其中石灰穩定法指使用石灰將pH值維持在11～11.5范圍，在15℃條件下對污泥進行處理。該種方法可殺死沙門氏傷寒桿菌、大腸桿菌。氯穩定法主要借助氯能殺死各種致病微生物的性質對污泥進行處理，適合用于處理醫院污水產生的污泥。目前臭氧穩定法是最為有效、安全的方法，其不僅用于殺滅病毒和細菌，而且不會產生二次污染，適合處理危險性高的污泥。

3.4 污泥脫水

將污泥含水率降低至80%～85%以下的操作稱為污泥脫水。污泥脫水的作用在于將污泥表面附著水、毛細水去除，減小污泥的體積和重量。污泥脫水分為自然干化脫水、機械脫水兩種方法。其中自然干化脫水主要利用在溫度較高的自然條件下，水分的蒸發原理。該種方法適合應用在氣候干擾，衛生條件允許、土地使用不緊張的區域。相對于自然干化脫水，機械脫水具有較強的靈活性。機械脫水應用的機械設備有：帶式壓濾機、轉筒離心機、板框壓濾機等。其中使用帶式壓濾機時需綜合考慮其生產能力及處理的污泥量，確定使用的臺數和慮機的寬度，并結合脫水車間實際進行合理布置。

3.5 污泥干燥與焚化

污泥干燥指去除脫水污泥顆粒內部水、吸附水、毛細管水，更容易進行焚燒處理。污泥的干燥和焚燒需使用專業的設備，其中干燥可使用轉筒式干燥器、急驟干燥器、Sevar干燥器等。轉筒式干燥器干燥后污泥含水率在10%～20%，干燥時間在30～32min，尾氣含灰少、臭味輕，不過占地面積較大；急驟干燥器干燥后污泥含水率低在8%～10%，干燥時間短，占地面積小，不過尾氣含灰量高；Sevar干燥器干燥后污泥含水率為5%～10%，尾氣無含灰，臭味小，但干燥時間長在50～80min，而且占地面積大。污泥干燥處理中，需要污水廠處理廠結合自身實際，綜合考慮各干燥器的性能指標，選擇適合的污泥干燥器。焚燒時可使用的設備有：轉筒式焚化爐、多層床焚化爐、流化床焚化爐，其中流化床焚化爐結構簡單、尾氣無污染，維護次數少，被廣泛應用在污泥焚燒處理中。

4 結論

污水處理廠應明確污泥來源，做好污泥特性研究，運用針對性處理處置方法，尤其注重現有污泥處理處置問題分析，明確現有污泥處理處置的不足，積極響應國家號召，不斷在污泥處理上技術上尋求突破與創新。

污泥處理涉及較多環節，污水處理廠應明確各處理環節的重點與難點，通過更新設備，優化處理流程，不斷提高污泥處理水平，為我國污泥處理工作作出應有貢獻。