城市污水處理廠污泥資源化利用途徑

1 城市污水處理廠污泥資源化利用渠道

1.1 污泥來源

城市污水處理廠在污水處理過程中會產生污泥。采用污水處理分離方法去除懸浮物、溶解物以及膠體等固體物質，產生的最終沉渣就是污泥。城市生活污水產生的污泥量為0.4%～0.8%，如果按照0.6%計算，小型城市每年產生的污泥為幾十萬噸，且污泥量在逐年增加。

污水處理廠處理的污水一般為城市居民生活用水以及工業生產產生的廢水。當前城市化規模不斷擴大，城市經濟發展進程加快，工業生產和居民生活的各類分工不斷細化，城市污水更多地是處理居民生活用水，其中產生的污泥含有有機物質較高，重金屬含量逐年下降。因此，這部分污泥可以用來制造有機肥料，進行再利用，降低城市污水處理廠的污泥處理壓力，提高資源利用率，輔助農業生產，還能讓城市環境更加安全，適宜居住。

1.2 污泥常規利用渠道

我國當前的污泥處理方法中，用于陸地填埋約占30%，農業處置約占45%，其他處置約占11%，還有部分污泥未經處置。我國每年用于污泥處置的資金占污水處理廠投資的40%左右。可見，污泥處置占用的資源較多，對污泥處置不夠重視，采用的工藝不夠先進等原因造成當前污水處理廠的污泥處理處于滯后狀態，仍然未能充分利用。表1 為當前污泥處理的主要方式。

當前我國也開展了各類污泥處理工藝研究。污泥與煤摻燒技術、沼氣生產技術、污泥堆肥等都是當前利用率逐漸提高的污泥環保處理方式。部分污泥重金屬超標，無法直接填埋，污染土壤，因此將污泥轉化為燃料。污泥中有機物較多，熱值較高，比煤略低，可以作為輔助的供熱供電能源。很多發電廠選擇含水率在40%左右的污泥和煤按照一定比例摻和作為燃料燃燒發電。但是這種方式的處理成本較高，對污泥的要求也較高，需要提前處理污泥才能摻和使用。污水處理廠也會采用污泥生產沼氣技術來處理污泥，制得沼氣能源。污泥在無氧環境下，厭氧菌分解污泥中的有機物，有機物分解后，其中的病菌等耦合物質被分解，固體物質無害化，生成沼氣資源。沼氣主要成分為二氧化碳和甲烷，其中含有少量的硫化氫、氨氣、氫氣等，這些都是化工成產的基本原料。污泥生產沼氣要控制好生產工藝和流程，掌握生產實時情況，積極改進設備和工藝，提高自動化生產水平。

污泥中含有的氮、磷等有機物質較多，含量比農家肥要高。城市污水處理廠產生的污泥如果營養成分達標，重金屬等有害物質含量不超過相關標準，經過穩定化和無害化處理后就可以用來制造有機肥，實現營養平衡，還田農用。

表1 污水處理廠的污泥處理主要方式

2 利用污泥資源制造有機肥處置方式研究

2.1 技術背景

城市污水處理廠污泥的無害化處理技術中，輔助農用技術最有效的是堆肥技術，研究污水處理廠產出污泥的成分，采用對應工藝進行處理，生產有機肥料。首先將污泥脫水，脫水后的污泥按照一定比例和添加的物質均勻混合在一起。設置合理的溫度條件，混合好碳氮比，通過堆肥完成有機物熟化工序。該工藝基本原料為城市污水處理廠的污泥，添加的原料有經過熟化的人畜糞便，稻殼、尿素、其他無機肥料等，也要添加部分菌種作為營養添加劑。整個退費過程工藝和設備都非常簡單，不需要另外添加特殊設備，只要有基本的烘干設備即可。生產過程中可以同步實現殺滅細菌、有害蟲卵，固化重金屬。如果要對肥料的酸堿度進行調節，也可以在添加物中增加硅藻泥、沸石、珠光巖碎料、石膏等，調節肥料的pH 值。

2.2 技術特點

以某區有機肥制造企業建成的污泥制肥研發生產項目中，所采用的材料如表2 所示。

表2 污泥堆肥原輔料

污泥堆肥生產工藝：污泥和各類添加物質混合攪拌→發酵（槽式或者塔式）→晾曬或者滾筒干燥→粉碎→篩分→發酵有機物質→配料→混合→復合肥料倉→干燥→冷卻→包裝→入庫。

生產過程中，將含水率80%以下的污泥和一定比例的吸水添加物以及除味材料放進預混機中，混合均勻之后送到發酵設備中發酵，推翻設備每天要推翻一次，所有物料從進倉口進入，向出倉口移動，倉內使用風機對物料進行吹風曝氣。混合物料中存在好氧細菌，發酵3d 之后混合物料的溫度達到65℃。在這一溫度下保持4d 左右，實現混合物料的干燥和滅菌。物料在倉中停留12d 左右，完成堆肥工序，輸出到堆肥倉之中，這部分物料為塊狀。塊狀物料經過粉碎機，送到精混機中，和其他營養素混合之后，攪拌均勻。這部分物料的含水率達到20%時，送進造粒機，混合制成堅硬的、質地均勻的肥料顆粒，經過干燥后，定量稱量包裝入庫。

該技術所使用的物料多為生活或者生產廢棄物料，產品的成本較為低廉。混合料中存在多種有利于環境，有助于植物生長的元素，水化活性較強，能夠促進發酵并改良當地的土壤特性，對環境較為友好。使用這一工藝生產的污泥堆肥對于當前農田中化肥使用過量的問題起到緩釋作用，能夠對土壤中的重金屬起到固化作用。城市污水處理廠的污泥采用這種堆肥方式處理，能夠確保污泥無害化之后用于農田，有效提高了農田的利用率。

2.3 經濟效益與社會效益

采用堆肥工藝處理污泥，每年可以生產玉米專用肥0.5 萬t，有機肥2 萬t。除去初期投資1800 萬元以外，后續資金投入較少而產出穩定，可以為企業帶來較大經濟收益。采用污泥支撐的有機肥成本低，效果好，比單獨在農田中使用化肥更有利于農作物生長，能提高農戶的經濟收入。

在社會效益方面，產業化處理污泥，能夠為城市帶來極大的環保效益。農業生產使用的有機肥多為農民自制，量小無規模化生產。城市污泥制肥處理工藝的產業化，能夠形成有機肥的大規模生產和銷售機制，將污泥處理、有機肥生產、農業生產有機結合，形成循環運行體制，讓環保產業不是單起到環保作用，還能為城市和企業帶來經濟效益，推進城市環保產業發展，從根本上解決污泥處理問題，避免污泥給城市帶來二次污染。

3 結語

城市規模不斷擴大，污水處理廠數量增多，需要處理的污泥量上升。為了保護環境，提高資源利用率，我國的污泥資源化處理技術也在不斷進步。應根據當地污泥成分，引入肥料制造技術，做好污泥資源再利用，為農業生產提供強力支持，讓城市污水處理中污泥資源的利用更加高效，讓行業向著綠色環保方向發展，改善我國資源匱乏問題，獲取經濟效益與社會效益，推進城市的生態文明建設。