再生水實驗室污泥處置技術及再利用研究

脫穎

（西安思源學院，西安 610038）

1 前言

所謂再生水，即廢水或者污水以適度方式進行處理，達到一定的水質標準之后，可再次利用的非飲用水。其不僅可以在一定程度上減少水資源開采量，還可以有效減少水資源污染，切實縮短水資源凈化時間。我國對于再生水的相關科研與實踐，總體而言起步較晚，且北方頻發水危機，正是如此，污水再生利用研究與技術研發開始深受社會各界高度關注。在我國持續加快再生水發展進程的趨勢下，城市污水再利用全方位啟動，國家與地方政府均積極推進了再生水科研項目與工程實踐，從而為再生水利用行業的可持續穩定發展奠定了堅實基礎。

在市場經濟高速更新發展趨勢下，資源需求度日趨攀升，怎樣充分發揮資源優勢，加快再生水資源合理利用，早已演變為可持續發展戰略所急需思考的關鍵問題之一。為更好地適應社會發展現狀，滿足社會大眾日常生產生活需求，需深度解析再生水再利用的相關要素，以統籌評估與分析再生水合理化再利用方式、優化改進舉措、操作設施設備、管理與規劃方案等一系列有關內容，從而切實提高水資源利用率。另外，再生水再利用的前提是合理處置污泥，因此本文主要對再生水污泥處置技術及再利用進行全面分析。

2 再生水實驗室污泥處置技術

2.1 濃縮干化技術

濃縮即將再生水實驗室污泥內含水量降低，促使體積縮減，以利于后續處理。脫水即將再生水實驗室污泥內水分縮減，使得成為半干燥狀態。干化即將再生水實驗室污泥利用太陽能、熱風、微波等方式由半干燥狀態處理至干燥狀態，以殺死其中病菌，滅活其中腸道病菌，增強干化物剩余強度，有效抑制異味，縮小體積，節省運輸成本。

在再生水實驗室污泥處置時，濃縮處理作為常見處置技術，旨在將污泥內含水率降低，以減少污染體積，確保污泥處理有序開展。現階段而言，濃縮處理技術主要包含離心濃縮技術、氣浮濃縮技術、沉降濃縮技術等等。離心濃縮技術原理為基于再生水實驗室污泥液相與固相間的密度差，利用離心機高速旋轉以分離污泥固液，以此實現污泥濃縮顯著效果；氣浮濃縮技術原理是將微小氣泡粘附于淤泥顆粒，促使再生水實驗室污泥密度小于水密度，使其由水中分離，以此實現污泥濃縮顯著成效；沉降濃縮技術原理為引污水進入連續污泥濃縮池或者間隙污泥濃縮池內，通過污泥固體顆粒與水之間的密度差實現污泥沉降，以實現污泥濃縮顯著成果。

在再生水實驗室污泥處置時，干化技術可切實劃分為自然干化技術與熱干化技術兩種。熱干化技術是目前常用主要技術，污泥經過熱干化處理之后性質穩定，不僅可以滅殺病菌，推進污泥無害化與穩定化建設，且污染性氣體排放量少。隨著環保要求深化，污泥干化技術實現了高速發展，衍生了許多新型干化技術，常見的有太陽能干化、化學干化、微波干化等。

2.2 厭氧消化技術

厭氧消化處置技術實際上就是通過細菌與微生物轉化有機物質為沼氣，其在再生水實驗室污泥處理中發揮著不可替代的重要作用，可促使污泥內多數有機物質轉換成沼氣，并降解有機質為低分子量物質。再生水實驗室污泥厭氧消化技術的主要作用體現于污泥穩定化、污泥減量化、消化產生沼氣三個層面。再生水實驗室污泥厭氧消化實際上是一項系統且復雜的工程，其針對生化過程的三段理論即經過水解酸化階段、乙酸化階段、甲烷化階段，其中各個階段間相互聯系與影響，且各自獨具特色微生物群體。其一，水解酸化階段。再生水實驗室污泥內非水溶性高分子有機物以微生物水解酶的實際效用進一步水解轉化為溶解性物質，水解之后物質基于堿性菌和厭氧菌作用轉變為短鏈脂肪酸；其二，乙酸化階段。水解階段生成的簡單可溶性有機物基于產氫與產酸細菌作用分解為揮發性脂肪酸醇、酮、醛、二氧化碳、氫氣等；其三，甲烷化階段。甲烷菌可發揮作用直接轉換乙酸、氫氣、二氧化碳為甲烷。

2.3 好氧消化技術

好氧消化處置技術實際就是暴露微生物于空氣中，以自由氧氣與微生物消化、降解、氧化有機物質，不僅消化效率高且所生成污泥穩定性更好。再生水實驗室污泥好氧消化處理是污泥穩定化與減量化處理的易維護運行方式，由消化池與曝氣設備構成。好氧消化處理方法主要包括三種，其一，延時曝氣。延時曝氣活性污泥方式就是將再生水實驗室活性污泥放置于曝氣生物反應池內，污水在曝氣生物反應池內需要進行適度停留，具體時間需嚴格控制在24～30h 之間，以此可顯著增大曝氣池容積，污泥處理能耗猛增，因此只限于小型再生水污泥處理廠使用；其二，單獨好氧消化。再生水實驗室污泥的單獨好氧消化工藝實際上是活性污泥方式整個過程的傳承和延續，污泥在好氧消化池內停留時間主要由再生水污泥處理工藝所用泥齡所決定，通常污泥處于好氧消化池內的泥齡與污泥處理時活性污泥于曝氣生物反應池內的泥齡之和需超25d，因此只限于小型再生水污泥處理廠使用；其三，高溫好氧消化。再生水實驗室污泥的高溫好氧消化池內溫度需要進行嚴格且適當控制，具體于50℃～60℃之間，停留時間在8d 左右。消化池需要通過采用一定的隔熱處理措施加以修整，以保障消化池的溫度即使冬天依然能夠保持高溫狀態，且通過進泥溫度、進化池形狀、環境溫度等多重因素穩定進入消化池的污泥含固率通常需嚴格控制，此方法可殺滅病原菌，且有機物降解效率較高，可達到更高污泥穩定化程度。

2.4 堆肥化技術

再生水實驗室污泥中富含豐富的有機物與大量氮磷元素，以及植物生長所需微量元素，是改良土壤、提高土壤肥力、促進植物生長的重要元素，可作為緩效肥料使用，效果顯著。再生水實驗室污泥的堆肥化利用早已在農田、林地、園林綠化等層面實現了應用與推廣，且已經大體實現了固體廢棄物資源化利用目標。其中農田利用層面，可改良農田理化性狀，以微生物新陳代謝增加農田空隙，提高通氣性與含水率，生物之間物理化學反應可緩沖農田酸堿性，且可豐富土壤微生物數量與類型，顯著增加細菌與放線菌數量，增強土壤代謝強度；林地利用層面，可進行造林與成林施肥，還可在缺乏養料的林地荒山充分釋放與利用污泥內N、P 等元素。

3 再生水再利用措施

3.1 積極開展試點

國家層面，近年來已有多部門出臺了再生水相關政策，鼓勵打造區域再生水循環利用體系、建設標桿性再生水廠、開展區域性再生水循環利用試點，并提出了針對性開放再生水政府定價，以及鼓勵以政府購買服務形式促進污水實現再生利用等政策建議。地方層面，部分區域充分發揮作用持續推動再生水循環利用進程，并頒布了再生水再利用相關法規與制度，以助于合理規劃與部署再生水再利用。

在主要排污口下游或者支流和干流等一些關鍵性節點建設人工濕地凈化系統，并納入已達標排水適度于水資源合理調配系統中，以適度拓展再生水再利用規模。將區域內城市群的市區打造為再生水再利用試點城市，以推動城市群其他市區污水資源化建設。并基于生活污水處理廠進行試點工程建設，以貫徹落實污水處理廠內水灌溉工程，以統籌再生水再利用的生態化建設。

3.2 健全標準規范

為進一步貫徹落實再生水再利用，就有關單位與部門而言，需致力于提升人員與系統體系建設能力，于再生水再利用標準與規范基礎上，積極構建有關規范標準。其中，地級市的地方層面可就水資源實際狀況深度分析水資源需求量、用水結構、再生水利用需求，科學合理且因地制宜地規劃再生水再利用項目，并切實針對國家相關政策進行項目點申報，以生成相對完善的地方性標準規范；國家層面可在再生水再利用體系建設中不斷匯總整合基層試點經驗，以構成再生水再利用技術指南體系，有效促進地級市與區域積極開展再生水再利用工程項目，充分以水環境、水資源、水生態有效解決缺水區域的生態環境相關問題，實現水資源利用率顯著提升。在再生水再利用項目推進下積極開展再生水再利用標準規范合理規劃與編制。

3.3 加強市場激勵

基于設置再生水再利用專項基金，以獎代補政策，全力支持再生水再利用重點工程項目，并將獎補資金充分投入技術研發與管網設計中。遵守多用多補原則，以財政補貼政策、減免稅費、減征免征常規水資源稅等一系列可行性措施，面向已經達標且投入濕地生態補水的再生水企業給予經濟獎勵作為補貼，以激發企業與公眾再生水再利用積極性與自主性。政府還應鼓勵與利用綠色債券與綠色信貸等，適度拓展再生水企業及配套官網融資渠道，持續有效推進PPP 模式貫徹落實。就再生水再利用量大的企業主體，則鼓勵雙方自主協商定價格，及時取消階梯定價模式。與此同時，還可針對性構建價格體系，就水質供水與定價的價格體系，就再生水再利用的價格明文規定，不可超出政府規定最高指導價格，而市政雜用再利用與景觀環境再利用等方面則可適用。需要深度凈化處理的再生水或者公眾擁有特殊水質要求的再生水價格，則可雙方商定價格以實施市場調節價格。

3.4 強化風險防范

再生水再利用風險方案原則具體體現為：（1）全程管理。在整個過程始終貫徹風險防范意識與措施；（2）預防為主。全方位辨別與管理各環節可能潛藏風險與來源；（3）運維為要。嚴格控制污水處理、再生水生態凈化、蓄存輸配等運維管理以針對性制定各環節以再利用為載體的管理規范；（4）監控預警。就再生水系統關鍵節點明確監控指標并構建在線監測預警系統以及時發現潛在風險；（5）立體監管。構建政府、第三方、運營企業一體化監管體系并健全相關機制以落實風險防范措施。

再生水再利用風險防范措施主要包括：（1）污水收集、源頭管控。明確污水，尤其是工業污水排入收集系統的具體要求與監管方式，有毒有害污染的工業污水不可排入市政污水管網；（2）污水處理、達標保障。污水處理工藝運行，污水穩定達標有效保障，需特別關注消毒操作與運行管理，保障消毒單元正常穩定運行與達標，從而控制病原微生物風險；（3）水質生態、凈化保障，濕地等水質凈化系統優化設計與高質高效運行；（4）蓄存輸配、水質保障。再生水天然存儲與輸配時水質劣化防控，針對微生物生長與毒害污染物累積等構建長效生態環境風險監控系統。

3.5 調動公眾參與

基于適度擴大再生水再利用宣傳推廣，調動公眾再生水再利用正確觀念，于精神與心理層面實現價值觀實時轉變。通過營造人人參與、人人共享的生態文明建設新局面，倡導公眾積極投身低碳出行和生態環保實踐，宣傳減霾、減塑、減排和資源節約等生態文明理念。并適度強化節約與環保意識，致力于培養生態化道德和行為準則，貫徹落實簡約與低碳生活方式，切實加入節水行動，共同營造人人關心節約水資源、人人身體力行節約用水的良好氛圍。

4 結論

總而言之，再生水實驗室污泥處置需始終遵循無害化、減量化原則以實現資源化目標，當前污泥處置技術依舊存在一定局限性，有害物質消除與環境二次污染減少成效并不理想，且污泥內資源利用率并不高。所以，未來研究應側重于再生水實驗室污泥資源化方向，以期實現環境效益與經濟效益并重。