城市污水廠污泥的處理處置與綜合利用

南京源恒環(huán)境研究所有限公司 劉玥垠

隨著城市污水廠污泥產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大，需要結(jié)合當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展情況，制定出合理的處理處置措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)龐大污泥含量的綜合利用，城市污水廠污泥正在由均質(zhì)固體向非均質(zhì)固體進(jìn)行轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生了大量的寄生蟲和重金屬物質(zhì)，嚴(yán)重威脅人們的健康生活。因此，需要做好破壞性較強(qiáng)的城市污泥處理工作，通過新型科技手段的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)資源的二次利用。

一、城市污水廠污泥處理處置的一般原則

（一）減量化

減量化主要指的是，在進(jìn)行城市污水廠污泥處理的過程中，通過多元化的處理方式，有效減少污泥的體積，降低污泥處理資金的投入，污泥減量化發(fā)展主要指的是減少污泥質(zhì)量、縮短污泥處理過程。污泥質(zhì)量的減少需要通過穩(wěn)定的焚燒方式，為了減小污泥的體積需要進(jìn)行污泥濃縮、脫水處理，為了縮短污泥處理過程，可以采用超聲波技術(shù)進(jìn)行科技處理，還可以通過臭氧法和生物捕食、微生物強(qiáng)化等自然處理方式，完成城市污水廠污泥減量化處理任務(wù)。

（二）無害化

在進(jìn)行城市污水廠污泥處理的過程中，需要遵循無害化的處理原則，采用新型工程技術(shù)完成有害物質(zhì)的去除與分解，對(duì)污泥中所含有的有機(jī)物和重金屬進(jìn)行消毒殺菌，經(jīng)過處理后的污泥在最終處置階段，難以對(duì)生態(tài)環(huán)境造成沖擊，能夠有效避免污染物的介質(zhì)轉(zhuǎn)移，保證污水廠污泥處理的安全性和持續(xù)性，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

（三）資源化

結(jié)合城市污水廠污泥的特點(diǎn)和性質(zhì)來看，需要建立資源化處理方案，在污泥處理的過程中能夠回收氮磷鉀有用物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、能源利用的目的，不僅能夠?yàn)槲勰鄰S創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠有效降低能源消耗、對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)、降低生產(chǎn)成本。

二、城市污水廠污泥的處理處置

（一）污泥厭氧消化處理技術(shù)

在污泥處理過程中，采用厭氧消化處理技術(shù)，能夠有效降低能源消耗，產(chǎn)生大量的沼氣能殺滅污泥中所含有的病菌和蟲卵，以保證污泥處理的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)污泥減量的目的。如圖1所示：在污泥微生物細(xì)胞中存在著大量的有機(jī)物，微生物自帶的細(xì)胞壁，能夠有效阻隔水解酶對(duì)有機(jī)物的水解功能，導(dǎo)致厭氧處理系統(tǒng)中的水解過程受到限制。想要全面提高污泥厭氧處理效果，就需要運(yùn)用多元化的預(yù)處理形式，有效增加甲烷的產(chǎn)量，破除微生物帶有的細(xì)胞壁，充分發(fā)揮出污泥中溶解性較強(qiáng)的有機(jī)成分作用，將厭氧微生物成長需要的基質(zhì)與胞外酶進(jìn)行充分接觸，以提高污泥水解速度，加快厭氧消化處理時(shí)間。通過大量的實(shí)踐探究了解到，當(dāng)前厭氧處理過程中所采用的熱處理技術(shù)，已經(jīng)具備良好的應(yīng)用條件，熱處理方式能夠降低運(yùn)行成本，只需要簡單地加熱處理，就能夠?qū)⑽勰嘀械牟糠旨?xì)胞體進(jìn)行受熱膨脹破裂去除，形成蛋白質(zhì)和膠質(zhì)，破碎為細(xì)胞膜碎片。經(jīng)過高溫?zé)崴猓瑢?shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的熔化處理，最終形成氨氮、聚縮氨酸、碳水化合物等物質(zhì)，由此可見，熱處理方法的有效運(yùn)用，不僅能夠有效改善污泥的消化功能，還能夠降低厭氧消化處理技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的能耗，近年來，超聲波處理方式、生物酶技術(shù)等新型預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用，有效突破傳統(tǒng)污泥處理過程中設(shè)備與資金的限制。

圖1 厭氧消化反應(yīng)過程

（二）污泥焚燒處理技術(shù)

在城市污水廠污泥處理的過程中，采用焚燒處理技術(shù)，能夠不斷減少剩余的污泥體積直至消失，在污泥最終處置階段需要處理的物質(zhì)較少，不會(huì)受到金屬離子等物質(zhì)的影響，同時(shí)，污泥中所含有的豐富生物能源，能夠作為發(fā)電和供熱的能源替換材料。污泥經(jīng)過能量置換后，能夠具有褐煤的發(fā)熱作用，焚燒處理技術(shù)具有處理速度快、不需要長期儲(chǔ)存、避免長距離運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用優(yōu)勢，經(jīng)過焚燒處理后的污泥會(huì)產(chǎn)生大量的焚燒灰，具有良好的吸水性和凝固性，能夠替換建筑工程中的水泥、磚瓦等原材料。污泥經(jīng)過加工后能夠轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀的燃燒材料，產(chǎn)生的熱量值與褐煤相當(dāng)，燃燒過后所產(chǎn)生的有害物質(zhì)，小于焚燒過程中的有害物質(zhì)含量，一些尚未經(jīng)過處理的污泥，所具有的熱值無法滿足人們對(duì)煤炭的使用需求。因此，在進(jìn)行污泥焚燒處理前，需要進(jìn)行脫水干化處理，同時(shí)在污泥引燃的過程中添加輔助燃料，當(dāng)前我國的許多污水廠在進(jìn)行污泥處理時(shí)，會(huì)采用焚燒的方式進(jìn)行，能有效解決焚燒處理后污泥的放置問題，降低電能消耗。許多城市紛紛制定污泥發(fā)電廠焚燒發(fā)電項(xiàng)目計(jì)劃，能夠在處理城市垃圾和污泥的同時(shí)，滿足城市供電需求，但在污泥焚燒處理過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，氣體中所含有的二噁英成分會(huì)引發(fā)二次污染問題，污泥燃燒會(huì)消耗大量的能源，故焚燒成本費(fèi)用較高，想要解決以上問題，需要進(jìn)行新型處理方案的制定，污泥開發(fā)方向需要具備較高熱效率，全面降低大氣污染，目前流化床焚燒爐在污泥焚燒處理過程中取得了良好應(yīng)用效果。

（三）傳統(tǒng)技術(shù)處理的弊端

目前城市污水廠污泥處理方式，主要是通過填埋和焚燒等技術(shù)，由于填埋處理流程十分簡便，是最為常見的污泥處理方式，對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重破壞，近年來，隨著城市污水廠污泥數(shù)量的不斷增長，在進(jìn)行填埋地點(diǎn)選擇的過程中存在著許多困難。同時(shí)，經(jīng)歷過污泥填埋的區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生大量廢水滲透到地底，引發(fā)城市水污染問題，采用焚燒的方式進(jìn)行污泥處理，需要消耗大量的經(jīng)濟(jì)成本，雖然能夠徹底完成污泥去除，但會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來一定副作用，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展產(chǎn)生有害氣體，會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量造成污染。無法徹底解決污水廠的污泥污染問題，污泥的焚燒處理需要采用先進(jìn)的技術(shù)處理設(shè)備，目前許多城市無法滿足基礎(chǔ)設(shè)備要求，一些城市想要采用投海的方式進(jìn)行污泥處理，會(huì)引發(fā)大面積的海水資源污染問題，而侵占海洋生物的生存環(huán)境。目前許多國家明令禁止將污泥海洋排放，因此，傳統(tǒng)的處理方式無法有效解決城市污水廠污泥污染問題，想要進(jìn)行污泥資源的充分利用，就需要大力研發(fā)新型處理方式。資源化技術(shù)處理是近年來逐漸興起的污泥處理方式，能夠真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶，充分發(fā)揮出污泥所具有的能源作用，滿足國家提出的可持續(xù)發(fā)展需求，對(duì)我國的生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到良好的促進(jìn)作用，受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。

三、污泥資源綜合利用方法途徑探討

（一）污泥堆肥工藝

城市污水廠的污泥對(duì)環(huán)境和人們的身體健康有著一定的危害性，由于污泥重金屬含量較高，且攜帶大量的病菌、病毒，對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境造成破壞，通過污泥堆肥工藝的有效應(yīng)用，能夠在進(jìn)行污泥處理的過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的綜合利用。堆肥處理可以將污泥與其他生活垃圾物質(zhì)融合到一起，采用堆肥的方式，降低污泥中重金屬物質(zhì)的生物活性，減少氣體對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，為城市發(fā)展創(chuàng)造更高的生態(tài)效益（如圖2）。

圖2 污泥堆肥工藝流程圖

（二）能源與熱能利用

在污泥處理的過程中，需要進(jìn)行可回收資源的充分利用，從而達(dá)到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的生態(tài)建設(shè)目的，主要是通過熱解制油工藝，進(jìn)行城市污水廠污泥處理工作，在高溫加熱的狀態(tài)下污泥會(huì)產(chǎn)生化學(xué)分解反應(yīng)，從而生成油、碳等資源。工作人員需要對(duì)產(chǎn)生的可回收物質(zhì)進(jìn)行二次利用，采用高溫高壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥油化，并通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜖钗镔|(zhì)，在各領(lǐng)域進(jìn)行二次應(yīng)用。目前，能源與熱能轉(zhuǎn)化技術(shù)在許多發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的處理效果，雖然我國的污泥能源轉(zhuǎn)化技術(shù)還處于發(fā)展階段，但具有良好的應(yīng)用前景。

（三）制作動(dòng)物飼料

污泥中含有眾多的有機(jī)物，同時(shí)具有動(dòng)物成長所需要的營養(yǎng)成分，許多專家學(xué)者在實(shí)驗(yàn)探究過程中，將污泥中所含有的營養(yǎng)成分進(jìn)行提取，并通過生產(chǎn)加工，將其作為蛋白飼料進(jìn)行動(dòng)物喂養(yǎng)，采用熱分解方式從污泥中提取蛋白成分，將其作為動(dòng)物飼料添加劑，城市污水廠污泥的資源化發(fā)展，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（四）制作化工原料

污泥中含有許多化工成分，采用恰當(dāng)?shù)奶崛》绞剑軌驅(qū)⑵渥鳛榛ぴ希度氲焦I(yè)生產(chǎn)過程中，并取得良好的應(yīng)用成效，采用氣體活化方式或通過藥物添加，將加熱分解后的污泥進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)處理，將其轉(zhuǎn)化為活性炭，在其他領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。將炭化后的污泥通過水蒸氣進(jìn)行物理活化，制作成絮凝劑，還可以通過污泥轉(zhuǎn)化形成粘合劑，利用混合菌群所具有的活性，進(jìn)行污泥處理合成生物降解塑料，多元化的轉(zhuǎn)化方式，是當(dāng)前國內(nèi)外專家學(xué)者主要的污泥處理研究方向。

（五）制作建筑材料

通過城市污水廠污泥的處理，將其制作成建筑材料，在建筑工業(yè)發(fā)展過程中進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠有效降低能源損耗，污泥經(jīng)過處理后可以制成磚、纖維板和水泥等建筑材料，通過焚燒和干化處理兩種途徑，分解在污泥制磚過程中形成的有毒有害物質(zhì)，在高溫環(huán)境下殺死細(xì)菌微生物。

四、總結(jié)

城市污水廠污泥處理需要遵循減量化、無害化、資源化的發(fā)展原則，采用多元化的處理技術(shù)，拓展污泥資源的綜合利用途徑，分析傳統(tǒng)技術(shù)處理存在的弊端和不足，提出污泥堆肥工藝、能源與熱能、動(dòng)物飼料、化工原料、建筑材料等制作方式。