城市污水處理廠污泥最終處置方式研究

黃曉陽(yáng)

（惠安興港公用工程管理有限公司，福建 惠安 362100）

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)每年的城鎮(zhèn)污水排放量達(dá)到了750億m3，污泥產(chǎn)量超過(guò)6 000萬(wàn)t。污水經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生液態(tài)、半固態(tài)和固態(tài)的污泥，這些污泥中含有大量重金屬、病原菌、致病菌以及有機(jī)物等，其中，有機(jī)物經(jīng)過(guò)處理可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?、氫氣等燃燒氣體或者肥料，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化處理。如果這些物質(zhì)無(wú)法被有效地處理，可能會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，威脅人體健康。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)重視污水處理而忽視了污泥處理，導(dǎo)致污泥未能得到妥善處理。根據(jù)我國(guó)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》的相關(guān)要求，要提高城鎮(zhèn)污水處理能力，新增污泥無(wú)害化處理設(shè)施處理能力必須大于20萬(wàn)t/日，對(duì)污水處理廠產(chǎn)生的污泥實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化處理。這對(duì)城市污水處理廠的污泥處理提出了新的要求，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、資源化處理成為污泥處置的發(fā)展方向。

1 城市污水處理廠污泥處置現(xiàn)狀

城市污水處理廠的污水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同含水率的半固態(tài)和固態(tài)污泥，這些污泥中含有大量有機(jī)物、寄生蟲、重金屬、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如果處理不當(dāng)，可能對(duì)環(huán)境造成二次污染。隨著城市污水排放量不斷增長(zhǎng)，污泥產(chǎn)生量逐漸增長(zhǎng)，進(jìn)一步增加了污泥處理壓力。2016年實(shí)施的“水十條”要求推進(jìn)污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化處理，污泥無(wú)害化處理率達(dá)到90%。然而，受污泥處理技術(shù)、污泥處置標(biāo)準(zhǔn)等因素的影響，我國(guó)污泥處理率遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。

目前，我國(guó)的污泥處理主要采用焚燒和填埋兩種方式。首先，將污泥運(yùn)輸?shù)睫r(nóng)田或者處理廠進(jìn)行集中處理，在一定程度上增加了污泥處理成本[1]。其次，污泥填埋可能導(dǎo)致污泥滲漏到地下水或者地表水中，造成水污染。最后，由于污泥處理責(zé)任主體和處理線路不明確，只能實(shí)現(xiàn)污泥減量化，無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化水平，且存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

2 城市污水處理廠污泥處置中的問(wèn)題

2.1 運(yùn)輸不方便

城市污水處理廠的污水經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生了大量污泥，這些污泥的含水量比較高，需要通過(guò)干燥濃縮將含水量降到80%以下，再運(yùn)輸?shù)匠鞘薪蓟蛘咿r(nóng)村。由于污泥的體積較大，增加了運(yùn)輸?shù)膲毫ΑｉL(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)習(xí)慣使用化肥，不習(xí)慣使用污泥，在一定程度上影響了污泥的銷路。夏季多雨，農(nóng)田水分充足，對(duì)含水量較高的污泥需求量低，影響了污泥的外運(yùn)，導(dǎo)致城市污水處理廠的污泥泥滿為患[2]。污水處理廠為了減少污泥的排放量，只能將部分污泥回流到污水處理系統(tǒng)中，影響了污水處理廠的正常運(yùn)行，還有部分污泥溢出污泥池、流入地表水中，造成地表水污染。

2.2 污水中的工業(yè)廢水比例大

城市污水處理廠匯集了地下管道系統(tǒng)的各種生活污水、工業(yè)廢水和城市雨水的混合水，生活污水主要來(lái)自城市公共設(shè)施、衛(wèi)生間、廚房、洗衣房等生活設(shè)施排放廢水，這些污水中含有大量淀粉、油脂、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)，氮氧化物、總磷、氨氮等無(wú)機(jī)物以及病原菌等微生物和懸浮物。工業(yè)廢水主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水，包括生產(chǎn)工藝廢水、循環(huán)冷卻水、沖洗廢水以及綜合廢水。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種工藝的原料、生產(chǎn)工藝、使用設(shè)備的用水條件存在差異，工業(yè)廢水的水質(zhì)差異比較大，重金屬含量高、毒性大、有機(jī)質(zhì)含量高，增加了廢水處理難度。由于我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥數(shù)量不斷增多，很多污水廠的污泥未經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理就直接用于農(nóng)田，污泥中的病菌、寄生蟲卵直接轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物上，影響了農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)[3]。還有部分污泥沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效處理就直接露天堆放，導(dǎo)致蒼蠅蚊蟲滋生、有害物質(zhì)揮發(fā)、污染地表水。我國(guó)2020年城市污水排放量為600多億t，其中，工業(yè)廢水的總排放量達(dá)到250多億t。由于工業(yè)廢水來(lái)源廣泛，主要包括石化、紡織印染、造紙、冶金、電力等領(lǐng)域，且廢水處理工藝流程復(fù)雜，處理后的污泥仍然含有較多有機(jī)物、重金屬。

3 城市污水處理廠污泥最終處理策略

3.1 焚燒

污泥焚燒是通過(guò)焚燒爐對(duì)脫水污泥進(jìn)行干燥，再利用高溫氧化污泥中的有機(jī)質(zhì)，讓污泥焚燒后只留下少量灰燼。污泥焚燒是比較常見的污泥處置方式，可以破壞污泥中的有機(jī)質(zhì)，通過(guò)高溫殺死污泥中的細(xì)菌、病毒等病原體，減小污泥的體積，焚燒后的污泥體積僅為原來(lái)的10%，可以減少污泥處理量。由于污泥中的含水量比較高，在處理前，需要對(duì)污泥進(jìn)行焚燒脫水干燥，減少爐體的能耗，讓污泥熱值達(dá)到焚燒要求[4]。污泥燃燒產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)可以用作發(fā)電廠燃料的摻和料，通過(guò)干餾提取焦油、焦炭、燃?xì)獾任镔|(zhì)；焚燒的灰燼可以用于制作水泥的添加劑、污泥磚等建筑材料；焚燒產(chǎn)生的氣體可以作為燃?xì)猓粚t體高溫預(yù)熱用來(lái)發(fā)電。由于污泥焚燒成本高、污泥產(chǎn)生量比較大，前期投入成本高。

3.2 施肥

污泥施肥是通過(guò)污泥厭氧消化技術(shù)、高溫好氧發(fā)酵技術(shù)將污泥中的好氧微生物提取出來(lái)，按照一定的比例，將污泥和添加劑混合，讓污泥在好氧環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵，在微生物的作用下，污泥中的有機(jī)質(zhì)不斷分解，產(chǎn)生甲烷、二氧化碳以及低碳分子。這些有機(jī)質(zhì)是很好的土壤改良劑，可以直接用于農(nóng)田，增加農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。這種污泥堆肥處理方式，可以將污泥中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿希岣呶勰嗟睦寐?，降低植物病原體的傳染性，提高污泥處理的附加價(jià)值。但是周期比較長(zhǎng)，需要在好氧環(huán)境下發(fā)酵，耗費(fèi)大量時(shí)間；需要購(gòu)買污泥處理設(shè)備，成本比較高；堆肥處理、原料加工和肥料成品需要占用一定的土地，在處理過(guò)程中受天氣的影響較大，低溫環(huán)境降低了堆肥效果，降雨可能會(huì)增加污泥水分、延長(zhǎng)處理時(shí)間。

部分企業(yè)已采用新型污泥處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市污泥無(wú)害化、資源化利用，得到的產(chǎn)品可用作園林綠化用泥、林地用泥和土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑。工藝流程：將一定量的城市生活污泥加入反應(yīng)釜內(nèi)，與循環(huán)液、水充分?jǐn)嚢杌旌?，于懸濁液中添加解離劑和調(diào)理劑，增加污泥的有機(jī)質(zhì)，滅活污泥中的大腸菌群和蛔蟲卵等有害細(xì)菌，破壞污泥的結(jié)構(gòu)，便于污泥中的水析出；反應(yīng)后，將泥漿送至板框壓濾機(jī)壓濾，得到的濾餅為脫重污泥、濾液。濾液經(jīng)脫重處理得到含重金屬的硫化物濾渣，累積到一定量后，從沉降池排出，并送到第三方處理機(jī)構(gòu)處置；脫重污泥勻速均勻地落料在打散混料機(jī)中，同干物料倉(cāng)過(guò)來(lái)的穩(wěn)定劑進(jìn)行機(jī)械活化，活化后經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理，最終得到園林綠化用泥、林地用泥和土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑。

3.3 工業(yè)利用

污泥的工業(yè)利用是將污泥用于制作建筑材料，可作為混凝土材料的添加劑，與水泥、砂石骨料、激發(fā)劑以及水混合攪拌，加壓振搗可以制作成合格的商品混凝土。用污泥代替混凝土材料中5%的細(xì)砂，混合攪拌的混凝土強(qiáng)度可以達(dá)到8 MPa。此外，冶煉企業(yè)排放的工業(yè)廢水中含有大量金屬物質(zhì)，可以將這些重金屬含量比較高的污泥進(jìn)行處理，然后與瀝青進(jìn)行混合，添加到電弧爐熔渣中，可以促進(jìn)熔渣發(fā)泡，污泥中的重金屬離子與爐渣發(fā)生還原反應(yīng)，生成金屬物質(zhì)，可以直接用作煉鋼的冷卻劑或者優(yōu)質(zhì)金屬材料。這種處置方式是污泥資源化處理的有效方式，可以將污泥用作磚塊、水泥、玻璃以及纖維生產(chǎn)工藝的原料。

3.4 填埋

污泥填埋是將污泥填埋到地下，分為直接填埋和安全填埋兩種方式。直接填埋是將污泥進(jìn)行滅菌處理后直接傾倒在低洼或者谷底，安全填埋是將污泥運(yùn)輸?shù)教盥駡?chǎng)與水泥、飛灰混合后進(jìn)行固化、穩(wěn)定化等無(wú)害化處理后填埋。這種污泥填埋方法的處理成本低、處理量大，但是由于污泥填埋量大，填埋場(chǎng)地占地面積大，污泥運(yùn)輸、填埋場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用高；填埋地下可能導(dǎo)致污泥滲漏到地下土壤或者地下水中，造成地下水二次污染。污泥中的有機(jī)質(zhì)和重金屬會(huì)在填埋場(chǎng)發(fā)酵、有害微生物大量繁殖，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，采用填埋處置方式，需要收集并處理污泥中的污水和填埋滲濾液，避免向地下滲漏而污染土壤及地下水。

4 結(jié)語(yǔ)

城市污水處理廠采用何種污泥處置方式，不僅影響污泥的有效利用率，還關(guān)系到生態(tài)環(huán)境。如果處置不當(dāng)，可能造成地表水、地下水污染。目前，我國(guó)城市污水處理廠的污泥處置資源化率、無(wú)害化率比較低，處置技術(shù)不成熟，影響了污泥處理效果。因此，需要進(jìn)一步完善我國(guó)污泥處置相關(guān)法律法規(guī)、主體責(zé)任，加強(qiáng)污泥處理技術(shù)的研究，提高污泥處置效率。