城镇污水厂污泥处置与资源化利用技术探讨

王志平

（山西省环境科学学会 山西太原 030024）

污泥是废水处理过程的副产品，随着工业用水和生活用水的增多，废水和污水的量也逐渐增大，所产生的污泥量也逐渐增大。污泥中含有大量有害物质，包括重金属、细菌、病原体等，如处理不当，可能会对环境造成较大的影响。必须根据污泥的特点，选择合适的处置方法，实现减量化、稳定化、无害化、资源化。

1 污泥处理现状

目前，我国城市污水处理厂已达3000余座，污水日处理能力达到1.4×108m3，年产生污泥600多万吨（干物质计），相当于脱水污泥（含水80%）近3000多万吨，污泥出路问题已成为制约我国污水处理事业健康发展的重要“瓶颈”之一。据统计，目前处置方式中，土地填埋占63.0%、污泥好氧发酵+农用约占13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占1.8%、污泥露天堆放和外运各占1.8%和14.4%。事实上，土地填埋、露天堆放和外运的污泥绝大部分属于随意处置，真正实现安全处置的比例不超过20%。

2 污泥处理处置技术发展及分析

国外城市污泥处置与利用有上100年的历史。随着城市人口的增加，近几十年欧、美等发达国家的污泥量每年以5%～10%的速度增长。相应的污泥产生量也随着生活水平和污水产生量的增加而增加。世界主要发达国家污泥处理处置方式如表1[1]。

表1 世界各国污泥产生量和最终处置情况

由表1可以看出，土地利用、陆地填埋和焚烧是大多数国家污泥处置的主要方法，部分国家有一定比例的污泥进行了投海处置，在颁布海洋条约后污泥海洋倾倒已被禁止。

中国最早的城市污水处理厂污泥处置方式主要是土地利用（农业利用）。近10年我国污泥的主要处理处置方式为填埋、土地利用、综合利用，其中污泥陆地卫生填埋约63.0%，土地利用约占14.0%，综合利用约占5.0%，外运约占14.0%，焚烧约占2.0%[2]。

卫生填埋是市政污泥处置的主要途径，其次是土地利用。根据循环经济的理念，城市污泥的土地利用更符合我国农业大国的国情；但是，当前我国既没有系统、科学的管理和监督办法，也没有配套的污泥标准体系；更不用说我国当前重化工行业发展迅速，导致城市污泥成分中有害成分升高；故污泥土地利用的安全性很难保证。在难以保证污泥中有害成分不污染土壤进入食物链的前提下，污泥土地利用需要十分谨慎。

2008年我国《生活垃圾填埋污染控制标准》颁布以后，政府杜绝湿污泥直接填埋，对填埋污泥的水分进行了限制，填埋的前提是污泥要干化到含水60%以下，因此污泥填埋的比例大大降低。反之，如果污泥干化到含水率60%以下，这些半干化污泥的利用价值就大大提高，没有必要再去填埋。污泥焚烧在我国的比率相对很小，但是从国内发展的形式看，焚烧的比率上升最快。污泥焚烧的技术难度和投资运行成本相对较高，尤其是污泥的干化技术一直是污泥处置的瓶颈，困扰着整个行业的快速发展。所以，污泥干化成为关键，也成为当前研究的热点。

目前城市污泥处置成为许多污水处理厂深感头痛的难题。污泥处置之所以成为棘手的问题除受经济条件与政策方面因素影响外，在很大程度上是污泥的不良性质所造成。

3 国内常规污泥处理处置方案

3.1 污泥土地利用

污泥土地利用包括直接利用和堆肥后利用。直接利用存在植物烧苗、菌类危害等，故当前大多是堆肥后利用。污泥堆肥是污泥在特定的条件下，利用自然界广泛的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进生物有机废物等发生生物稳定作用，使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。包括厌氧和好氧堆肥两种方式。堆肥后的堆成品作为营养土或肥料使用。目前国内污泥堆肥工艺相对比较成熟。

3.2 污泥填埋

填埋是传统污泥处置的主要方式之一，直接在生活垃圾填埋场填埋，或者专业污泥填埋场填埋。污泥填埋的最大优势就是操作方式比较简单、见效快的方法。但随城市的发展，土地紧张，填埋场地难找，建设填埋场投资成本高。而当前污泥填埋存在污泥水分含量高，具有流动性，剪切力差等特点，导致填埋场不易压实，容易溃坝，甚至污泥渗滤液下渗污染地下水。对此，2008年国家颁布生活垃圾填埋污染控制标准后，对城市污泥的填埋做了要求，污泥含水率必须在60%以下，方可进入填埋场。当前，含水率80%左右的污泥填埋基本被杜绝了。

3.3 污泥焚烧

目前污泥焚烧有三种方式：送到热力电厂直接焚烧、干化后焚烧、送入垃圾焚烧电厂与垃圾混合焚烧；因投资高，技术难度大，环保要求高等特点，专门投资建设污泥焚烧整个系统的工程目前很少。污泥处理处置因含水率高无法填埋问题、土壤污染等问题的出现，迫切需要焚烧技术进入污泥处理处置行业，焚烧的意义越来越收到重视，焚烧的效率高、无害化、减量化明显。在欧盟、日本等污泥焚烧的比例在升高。但是，污泥焚烧面临着同一个问题：污泥含水率高，需要消耗大量一次能源，设备投资相对较高。

3.4 污泥烧制建材

污泥建材化是污泥资源化技术的发展方向之一。主要包括制造砖、水泥、陶粒、玻璃、生化纤维板等。目前研究较多的是污泥制砖，分污泥焚烧灰制砖和污泥直接制砖。西方国家常采用污泥焚烧灰制砖，而我国则倾向采用干化污泥制砖，充分利用污泥中有机质的发热量，降低烧砖能耗。污泥砖在焙烧过程中病原菌可全部被杀灭，重金属（As、Cd、Cr、Cu、Pb等）被固结，实现污泥的无害化。也有一些研究采用城市污水厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒。充分利用污泥有机质作为焙烧过程的发泡剂，获得性能优异的陶粒及轻质材料，还在一定程度上解决了污泥出路问题。但是，污泥烧制建材技术尚不成熟。目前在污泥建材综合利用技术中，污泥的掺量和产品的附加值普遍偏低。

3.5 污泥厌氧消化

污泥的厌氧消化传统上是对浓缩池的污泥（含水98%左右）进行厌氧消化处理。污泥厌氧消化是污水处理工艺的一个环节，是浓缩池的污泥在无氧的情况下发生厌氧消化，有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程，是污泥稳定化的一个过程，污泥消化处理后再进一步加入絮凝剂，然后实现污泥的脱水，产生含水率80%左右的污泥。污泥厌氧消化，最大的优势方是可以通过厌氧的形式产生沼气，但是污泥厌氧消化过程对污泥的体积减少不明显，不能实现减量化，后续还要继续处理沼渣和废液。

3.6 污泥干化

当前社会上研究和使用的主要污泥干化技术有：

3.6.1 热干化。是通过提供热能的形式，把污泥中的水分蒸发掉。热干化包括间接干化和直接干化。热源有电厂尾气、蒸汽、热油等。目前研究热干化的企业不少，但是污泥热干化的效率都不高。总之，当前热干化技术还不能满足市场的需要，污泥热干化技术还有待突破。

3.6.2 水热干化。水热干化技术是污泥在高温高压的条件下，达到破碎污泥中生物体细胞的目的，从而提高污泥的脱水性能。虽说水热干化技术通过机械浓缩、水热反应、二次浓缩、脱水技术的组合，实现系统的优化，但是80%的含水率是进入反应釜的瓶颈。该反应高耗能，产生大量的高浓度有机废液，运行成本高。

3.6.3 机械干化。机械干化是通过机械过滤分离的原理把“泥”和“水”分开，目前大多是通过高强度挤压的方式，把污泥中的水分挤出，当污泥中的水分含量在55%左右的时候，就很难再进一步降低污泥的含水率，因此阶段污泥中的水分多以毛细水、胞间水、以及少量的细胞水的形态存在。此方法是添加絮凝剂脱水的继续，并且因为无机药剂的加入造成了污泥的“增量化”，而且干化后的污泥基本没有利用的价值（大量无机药剂导致污泥有机成分分解和降低，泥饼pH很高一般在12以上）。

4 国内污泥处置存在的问题

据南京农业大学固体废物研究所对江苏100多座各种规模的城市污水处理厂的详细调查，城市污泥组成与处理处置现状有如下特点：

4.1 污泥有机质高（多数在40%～60%，干物质计）、热值高（10～15MJ/kg，干物质计）,氮磷含量高（含N多数为3%～6%，含P为1%～2%）。但土力学性质极差，胶结性特强。

4.2 脱水污泥水分含量很高，脱水污泥含水率绝大多数为80%～85%；污泥恶臭明显；存在大量病原物。正因脱水污泥水分高，导致污泥产生量极大，且影响污泥的后续处置如填埋和焚烧等等；

4.3 部分混流有工业污水的城市污水处理厂污泥中重金属Cu，Zn，Cd，Cr，Ni超标普遍。

根据调查，无论是采用焚烧、填埋，还是采用堆肥、做建材原料等处置或利用途径，最大障碍首先是污泥高水分含量问题（导致污泥产生量大、热效率低、土力学性质差、堆肥需要大量蓬松剂等），其次是存在有害物质（主要是重金属、恶臭和病原物）的问题。这两大问题不解决，其他任何处置途径都会事倍功半。

5 结语

近几年我国污泥处理行业发展速度较快，受益于污泥处理行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，污泥处理行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。但城镇污水处理厂、城镇污泥处理单位必需要根据《中华人民共和国污水污泥处理标准》、《污泥处置技术规范》、《污泥处置技术指南》、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》等标准及规范中的要求选择合适的处置方法和处理技术，才能有效的处置和利用好污泥，实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。

[1]王静.国内外污泥研究现状及进展.市政技术，2006,5,,24(3).

[2]余杰.中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨分析.环境工程学报，2007,1,1(1).