城市污泥处理处置技术现状研究

摘要：城市污水处理厂污泥中含有大量有机物、重金属和病菌元等，直接排放将给环境造成严重的污染。如果对污泥进行有效的处理，可以将污泥用于农田施肥、土壤改良和制砖等，若大量污泥得不到科学、合理处置，将造成严重的环境二次污染问题。因此加强污泥稳定化、减量化和无害化等有效处理，进行合理处置的意义重大。本文就目前城市污水处理厂污泥处理处置现状和存在的问题进行分析，探究城市污水处理厂污泥处理处置的有效途径和技术方法。

关键词：城市污泥；处理；处置；技术现状

1 导言

近年来，随着我国污水处理能力的快速增长，污泥产量也同步大幅增加。据统计，2016年全国污泥处理能力约为1300万吨，而污泥达标处置率仅达到33%，有67%的污泥没有得到合理处置。如何提高污泥处理效率和降低成本，合理处置污泥，是当下城市污水处理厂普遍面临的难题。

2 污泥特性

污泥特性的表征指标包括有毒有害物质、脱水性能、挥发性固体、水含量和固体含量以及化学动力学特性。有毒有害物质是指污泥中含有的细菌、病毒和寄生虫卵，在施用前必须经过处理。水含量是污泥中水含量的体积分数，污泥是一种高水分物质，根据其存在形态可分为四类：

1）自由水。不与污泥颗粒直接结合，占污泥总水分的70%；2）毛细水。存在于污泥颗粒间隙，约占20%；3）表面吸附水。吸附在污泥颗粒表面，约占7%；4）内水。污泥颗粒或微生物细胞中水含量，占3%。四种水与污泥颗粒之间的粘结强度顺序为自由水、毛细水、表面吸附水和内水，这也是污泥脱水的难易顺序。一般来说，我国城市污泥脱水后的含水量较高（约75%），挥发性物质含量较低（约50%），国外数据一般为70%。一般来说，污泥含水量大于85%，呈流态化，含水量在65%-85%，污泥呈塑性，含水量小于65%，污泥为固体。

污泥脱水性能通常由污泥过滤比阻rSRF和毛细管吸水时间cst来评价，rSRF越高，脱水性能越差。污泥脱水性能不仅与污泥的性质、调理方法和条件有关，还与脱水机械的种类有关。污泥脱水前的强化处理改变了污泥颗粒的理化性质，破坏了其胶体结构，降低了其与水的亲和力，改善了脱水性能，这个过程称为污泥调理。污泥化学动力学是表征污泥能量利用价值和焚烧特性的重要指标。污泥的组成分析、热值、可燃性和焚烧特性表明污泥的利用价值，是污泥资源化的基础。

3 国内污泥处理处置现状

我国污泥处理技术目前还处在起步阶段，城镇化快速发展，城市人口的增多，导致城市污水排放量不断增加，由此产生的污泥数量也不断上增。目前我国常用的污泥处理技术包括污泥浓缩、污泥脱水等方式，进而达到农业利用、制作建筑材料、园林绿化及填埋等处置标准要求。按照“十二五”我国城镇污水处理以及再生利用设施建设规划，2015年我国的直辖市、省会城市和计划单列市污泥无害化处理达到80%以上。但是受到技术、资金等方面的限制，我国大部分城市的污泥没有得到有效的处理，而是直接排放到环境中，对周围的环境带来重大污染。目前污泥处理的技术难题主要在于含水率太高，污泥含水率从95%降低到80%，则污泥的体积减少75%，含水率从80%降低到50%，则污泥的体积缩小50%。污泥的含水率越高，则热值越低，只有当含水率降低到50%以下，达到5052.2kJ/kg的热值才能焚烧。通过机械脱水含水率只能降低到80%，想要达到焚烧、填埋要求则需要将污泥的含水量降低到50%，所以需要研发将污泥的含水量降低到50%以下的技术。然而在处理污泥过程中，由于污泥中含有大量的微生物细胞以及胶体物质，这些物质机械脱水和生物降解都有一定的难度。传统的污泥消化的进泥浓度只有2%-4%，反应容器比较小，无法对污泥进行有效的消化，因而进一步增加了污泥处理难度。

4 城市污水处理厂污泥处理处置的有效途径和技术方法

4.1 污泥处理

城市污水处理厂主要处理工业废水和居民用水。因此，污水中往往伴随有毒有害物质，重金属含量较高。在污水处理过程中，许多有毒有害物质沉淀成为污泥的一部分，因此，在处理和处置这些污泥时，必须考虑污泥的来源和组成。目前，污泥处理技术包括浓缩（重力浓缩和机械浓缩）和脱水（自然干化、热干化和机械脱水），在一线城市的污泥处理中，采用溶解法处理污泥。该工艺主要通过高温分解污泥，高温分解后，工业金属与污泥中的化合物反应实现汽提，回收污泥中金属资源。

4.2 污泥处置

资源化利用是污泥处理处置需要达到的重要目标。污泥资源的利用体现在污泥处置过程中对污泥中所含的有机质、养分和能量的充分利用。污泥资源的利用包括土地利用、土壤改良以及通过焚烧等技术从污泥中回收能量。

4.2.1 污泥堆肥

常见的污泥堆肥处置工艺是好氧堆肥。好氧堆肥是在氧气比较充足的情况下，好氧菌对废弃物进行吸收、氧化以及分解。好氧微生物将一部分吸收的有机物氧化为无机物，并释放微生物所需的能量，另外部分有机物合成新的细胞结构，让微生物不断繁殖，繁殖出更多的新细胞质。这种处理工艺可以最大限度杀死污泥中的有害原菌，加速有机物的降解速度，减少臭氧发生量。好氧堆肥工艺流程为：预处理—次发酵—二次发酵—后处理—存储。

4.2.2 生物利用

根据对污泥的成分进行分析，发现其中含有大量的有机物，包括碳、硫、氢、氧等化学元素，根据污泥这一特性，可以尝试采用生物处理技术。这种处理技术主要是通过微生物进行代谢作用，借助微生物酶、菌群等对污泥中的有机物质进行消化分解，在这一分解过程中，又分为有氧处理和无氧处理。其中有氧处理技术是将相关的微生物注入污泥之中，并将污泥置于室外露天的环境中进行平摊，使其获得足够的氧气，以此来刺激微生物和菌群的活性，加速污泥的处理。进行有氧处理处置后的污泥肥分比较高，具有很大的回收价值，但是相对来说处理的成本也比较高。无氧处理是通过在无氧的状态下将微生物和菌群放入污泥中，使其对污泥中的有机物进行消化分解，最终将污泥分解成无机物和气体，处理后的污泥体积明显变小，且经过无氧处理的污泥容易脱水，性质比较稳定。此外，这种污泥处理处置技术的成本相对较低，因此在城市污水处理厂的污泥处理处置中应用也比较广泛。

4.2.3 炭化利用

炭化以后的污泥可以作为吸附材料和除臭，污泥活性炭在处理工业有机废水，吸收污水中的氮氧化物，比商品活性炭效果更好，在除臭方面也远远超过硫化氢和甲基硫醇等物质。由于碳化污泥的热值比较高，吸收太阳光热量效果比较好，所以还可以作为融雪剂使用。碳化后的污泥还可以用于园林绿化施工中，改良土壤的性质，提高土壤的透水性和透气性。此外，工业产值比较高的污泥炭化以后，还可以作为生物质原料用于热电厂助燃料。

5 结束语

综上所述，污泥处理处置需考虑产业结构、土地资源、城市化程度等因地制宜地采取合适的技术路线，要尽可能避免二次污染，变废为宝，实现污泥价值的提升，实现循环再利用。

参考文献：

[1]戴晓虎.我国城镇污泥处理处置现状及思考[J].给水排水，2012，38（2）：1-5.

[2]王硕，陈晓光，陈宇，等.城市污水厂污泥深度脱水研究进展[J].环境科学与技术，2015，38（12Q）：186-190.

[3]汤连生，罗珍贵，张龙舰，等.污泥脱水研究现状与新认识[J].水处理技术，2016，42（6）：12-17.

[4]宋启辉，仝坤，刘杰，等.辽河油田油泥处理现场实验进展及处置思路[J].油气田环境保护，2018（3）：20-23.

[5]张勇.我国污泥处理处置现状及发展前景[J].中国资源综合利用，2014（32）：10.