城镇污水污泥的处理处置现状分析

贾新宁

截至2011年3月底，我国累计建成城镇污水处理厂2 996个，日处理能力达1.33亿m3，在建城镇污水处理项目约1 500个，日处理能力约3 600万m3。随着污水排放量快速增长，污水污泥的有效处理处置问题突显出来，成为难以解决的难题。按目前的污水处理能力计算，2010年年底我国每天产生湿污泥达到17.5万t，全年湿污泥产生量约为6 387.5万t[1］，如果对污泥进行深度处理，污泥产生量还会增加0.5倍～1.0倍。污泥处理处置的成本通常占污水处理厂总运行成本的20%～50%，甚至可以高达70%[2］。由于环境保护的要求越来越高，随着污水处理率的增加，污泥产生量也将不断增加，污水处理厂的污泥的处理处置问题日趋严峻，因此，研究污水污泥的处理处置对策迫在眉睫。

1 污水污泥的组成及特性

污水处理过程中，污水中大部分的污染物转化为可沉降物质，这些沉降物质就是以固液混合为特征的城镇污水污泥。污泥含有多种有毒有害物质，颗粒较细，容易腐化发臭，而且相对密度较小(约1.01 g/cm3～1.02 g/cm3)，含水率极高不易脱水，属于胶体状结构的亲水性物质[3］。一般来说，城镇污水污泥由固相和流动相组成。在选择污泥处置方式时，污泥特性是污泥利用、处置的重要依据。污水污泥的特性主要有:污泥中营养物质含量高;污泥中重金属离子含量高;污泥中有毒有机物与微生物含量高;污泥的C/N比与pH值和碱度高;污泥具有可燃性和较高的热值[4］。

2 污水污泥的处理现状

污水污泥中含有大量有毒有害物质，必须及时的处理处置。污水污泥处理处置的目的和原则是:稳定化、无害化、减量化和资源化。稳定化是指通过稳定化处理消除污泥恶臭;无害化是指杀灭生物固体和污泥中的虫卵及致病微生物;减量化是指通过处理使污泥易于输送储存;而资源化是指促进污泥的有效利用，使之成为二次资源。根据污泥性质、类型以及污水处理厂处理能力的不同，可选择不同的污泥处理工艺流程，污泥处理流程主要包括污泥浓缩、污泥稳定化、调理和污泥脱水等工艺流程。

污水污泥含水率可以高达99%，从而对污泥的处理利用及输送造成巨大的困难，因此首先必须降低污泥含水率，其目的主要在于显著降低污泥容量。污泥经过浓缩脱水，质量含水率从99%降低到96%，体积缩小到处理前的1/4，但仍具有极好的流动性，便于输送。因此，浓缩是减小污泥体积最经济、最有效的方法，可减轻污泥后续处理工艺的压力，显著降低污泥的运输及处理成本。污泥浓缩工艺是污泥处理的重要环节之一，我国70%以上的污水处理厂采用重力浓缩方式浓缩污泥。

污泥稳定化的目的主要是将污泥的有机物质转化成稳定的最终产物。污泥稳定化工艺主要采用厌氧消化和好氧消化工艺，应用最广泛的污泥稳定化工艺是厌氧消化工艺。

调理是指破坏污泥的胶体结构，减少污泥和水的亲和力，使污泥易于脱水。污泥调理的工艺最主要的是化学调理和物理调理，其中化学调理是应用最广泛的污泥调理方法。

污泥脱水是污泥处理工艺的重要步骤，目的是为了使固体颗粒富集，从而显著减少污泥的体积，为污泥的最终处置和利用创造有利条件。一般污水污泥浓缩后的含水率仍然高达95%～97%，体积仍然很大，为了促进污泥的资源化利用，还需要进一步采取脱水和减量化措施。污泥脱水可采取机械脱水、自然干化与热处理等方式将污泥的含水率控制到60%～80%[5］。

3 污水污泥的处置利用现状

经过脱水减容、稳定化、无害化处理后，根据污泥的性质成分可以选择焚烧、堆肥、填海、填地或建材资源化等方式作为最终的处置途径。

3.1 污泥填埋

污泥的填埋始于20世纪60年代，目前已发展成为一项成熟的污泥处置技术，其优点是投资相对较少，污泥处理容量大而且见效快。然而，污泥填埋也存在许多难以解决的问题。污泥含有多种有毒有害物质，而且这些有毒有害物质大多易溶于水，会随着雨水的侵蚀和渗流污染地下水，此外这些有毒有害物质在堆放过程中将逐渐释放从而污染环境。同时，随着城镇化建设带来的对土地的大量需求和污泥产生量的剧增，造成目前在很多城市已经难以寻找到适宜污泥填埋的大面积田地。此外，远距离运输成本越来越高也是制约污泥填埋的重要因素。随着我国环境保护标准的提高和城市的快速发展以及农田保护等因素，选择合适的填埋场所也变得愈加困难。种种不利因素都限制了污泥填埋，因此，污泥填埋不会成为污泥最终处置的发展方向[6］。

3.2 污泥焚烧

污泥焚烧是将经过脱水处理的污泥放置到焚烧炉内，在加入过量空气的情况下使污泥充分焚烧，使有机物全部碳化，极大地减小了污泥体积，有利于污泥的最终处置。污泥焚烧的对象主要是脱水泥饼，脱水泥饼含水率仍然较高，通常为45%～86%，在焚烧前还需要对污泥进行干燥处理或焚烧。干燥处理后，污泥含水率可以降低至20%～40%。最后经过焚烧处置，污泥变成污泥焚烧灰，含水率为0，污泥的体积也显著减小，通常1 t污泥经过焚烧后仅产生0.36 t灰渣，便于污泥焚烧灰的运输和最终处置。污泥焚烧是国土面积较小的发达国家处置城市污水污泥的主要方法，随着污泥焚烧技术的发展，污泥焚烧技术已经逐步成为处理污水污泥的主流技术，受到世界各国的青睐。

然而污泥焚烧存在一次性投资大的问题，污泥焚烧的成本是其他处置工艺的2倍～4倍。污泥焚烧不仅设备投资高，而且运行费用也很高，造成巨大的运行压力。此外，污泥中的有机物在燃烧温度低于850℃时会产生二垩英等剧毒物质，因此需要对污泥焚烧产生的烟气进行处理。还有，污泥焚烧面临着焚烧灰需要再次处理等问题，由于焚烧过程不能有效去除污泥中的重金属离子，有毒害的重金属元素大量沉积在焚烧灰中，导致污泥焚烧灰难以利用。随着人们对居住环境和健康的重视，垃圾焚烧带来的危害也日益受到关注，很多国家已经出现居民阻止建造垃圾焚烧厂的事件。这些问题极大地限制了垃圾焚烧技术的发展。

3.3 污泥投海

将污泥倾倒至大海中是一种简单经济的处置方法，不需要对污泥进行严格的无害化处理，也不需脱水就直接将污泥排入海洋[7］。这种方法曾一度被认为是既节省费用又能大量处理污泥的有效方法。但是海洋的自净功能也是有限的，大量的污水排放已经造成近海海水水质极度恶化，严重影响了旅游业和渔业的发展，甚至造成难以逆转的生态破坏。将污泥直接排放至大海没有从根本上解决环境污染问题，反而会造成二次污染，甚至可能造成更严重的环境污染。此外，如果污泥大量排放到大海，污泥中的泥沙会导致水位升高，造成河道淤积，因此，许多国家已经立法禁止将污水污泥排放到海洋，而我国也开始禁止采用投海方式处置污泥。

3.4 污泥土地利用

污泥的土地利用主要是指将经过脱水和无害化处理的污水污泥用于农田、林地和园林绿化，还可以用于土地的复垦以及沙化或荒漠化土地的改良等。污泥的土地利用是一种将污泥资源化的处置方式。由于污泥中含有丰富的有机物和N，P，K等营养元素以及植物生长所必需的Ca，Mg，Cu，Zn，Fe等微量元素，能够有效改良土壤的结构，增加土壤的肥力，显著促进植物的生长。

我国是农业大国，如果采用先进技术将处理后的污泥作为肥料或土壤改良剂，不但可以节省大量的污泥终端处置费用，而且可以为肥力较为低下的农田增添有机质，实现农业生态环境的良性循环。因此，污泥的土地利用是一种符合我国国情的污泥处置方法。

3.5 污泥建材资源化

污泥中除了有机物外还含有20%～30%的无机物，主要是含Ca，Si，Al，Fe等元素的矿物质，污泥中的矿物质与许多建筑材料原材料的成分非常相近，因此可以分别利用污泥中的无机成分和有机成分制造建筑材料。目前我国的污泥建材资源化利用的主要方向是:污泥烧制砖、陶粒、水泥等烧结建材制品。污泥建材资源化是提高污泥利用附加值以及提高物理处置利用率的最佳方式之一，可以有效减少污泥中的有害物质对环境的危害，具有极大的发展潜力和极高的研究价值，是未来污泥资源化利用的重要方式。由于污泥中的有机质含量较高，而且污泥的热值相对较高，在烧结过程中污泥中的有机质可以作为二次能源，从而起到节能降耗的效果。目前，在重庆、上海等地已经建设了利用污泥制备陶粒和烧结砖的生产线，有力地推动了污泥建材资源化。

从可持续发展和循环经济发展的角度来看，污泥建材资源化是污泥利用的重要甚至是根本方向，因为污泥的建材资源化不仅利用污泥量大，而且污泥建材生产和利用过程对环境影响最小。根据国内外对污水污泥建材资源化发展趋势的分析和研究，可以认为污泥烧成制品将是污泥建材资源化非常重要的方向。如果能在排污末端将污泥的处理工艺与建筑材料生产前端的原材料制备工艺结合起来，使经过处理的污泥能够直接用于烧制建筑材料，将会极大地降低污水污泥的利用成本并促进污水污泥的建材资源化利用。

4 结语

从目前污泥处置的主要方式来看，填埋、填海、堆肥、焚烧都存在着难以克服的困难，而且这几种污泥处置方式的局限性也日益突显，限制了污泥处置技术的快速推广应用。随着环境保护标准的提高，这几种处置方式将会受到更多的限制。为了更好的促进污泥的处置和利用，各级政府应尽快制定促进污泥资源化利用的政策，并鼓励企业和科研单位加快污泥建材资源化的研究，为污泥的资源化利用提供更高效的技术选择。

[1]中国污泥处理处置市场报告[EB/OL］.http://news.h2ochina.com.2011-04-25.

[2]尹 军，谭学军.污水污泥处理处置与资源化利用[M］.北京:化学工业出版社，2005.

[3]何 强，邹 建，黄 明.三峡库区污水处理厂污泥处置现状研究[J］.重庆建筑大学学报，2007，29(3):1-3.

[4]雷晓玲，叶方剑.重庆城市污水处理厂污泥处理处置方案选择[J］.中国给水排水，2008，24(24):9-12.

[5]林云琴，周少奇.我国污泥处理、处置与利用现状[J］.能源环境保护，2004，18(6):15-18.

[6]白慧玲.城市污泥处置与利用综述[J］.山西建筑，2008，34(20):180-181.

[7]廖选亭，盛 健.城市污泥处理处置及综合利用研究现状与建议[J］.安全与环境工程，2006，13(2):62-65.