一种新型的污泥稳定技术——污泥干化芦苇床

杨欢　韦华瑜（等）

【摘 要】污水处理厂每天需要处理的污泥量很大，探索改善污泥减量的方法一直以来受到广泛关注。本文介绍了污泥干化芦苇床这一利用人工湿地处理污泥的技术，主要介绍该技术的主要特征和运行，包括已报道的文献中的主要结论。

【关键词】人工湿地；污泥干化芦苇床；堆肥；污泥

0 简介

污泥湿地处理技术，也称为污泥干化芦苇床，是基于湿地技术的新型污泥处理系统。湿地处理技术在世界很多地区已广泛应用于污水处理，主要是由浅塘、卵石层和植物如芦苇构成。

污泥处理技术成为城市污水和工业废水处理的主要技术之一，其原因主要有两个：一是，在废水处理过程中，产生大量的污泥（以固废或副产品的形式）；二是，污泥的处理与处置是污水处理中最为复杂的问题。污泥处理的主要目的就是增加污泥的总固体浓度，减少污泥体积（如污泥浓缩和脱水），或减少易挥发组分，稳定污泥中可生物降解的有机成分（如通过厌氧消化或堆肥进行污泥稳定）。

湿地能够处理来源不同的污泥，包括好氧消化污泥，剩余活性污泥等。一般来说，经化学调理和热处理后的污泥不需要再利用湿地进行处理。

可以将剩余活性污泥直接由投配到芦苇床中，或是在进入湿地前先在调节池中混合均匀，分别投配到每个芦苇床中，系统以间歇流运行。

污泥脱水和矿化过程产生的最终产物适用于土地利用，既可以直接利用也可以经过另外堆肥处理后再利用。一般来说，稳定化污泥中重金属含量可以控制在非限定用途的污泥土地利用所控制的范围内。污泥湿地处理在一定程度上能使粪大肠杆菌失活，但对于稳定化污泥在农田中利用，可能还需要经过另外的卫生化处理。

1 芦苇床设计

1.1 应用范围

过去的20-30年里，污泥湿地处理技术多应用于乡镇的污水处理厂，其中西班牙和波兰的污水厂规模在400至1500人口，意大利可达30，000 人口，在丹麦甚至达到60，000-12500 人口。系统的处理能力并不是限制因素，如果有充足的可利用空地，就可以采用该技术进行污泥处理。污泥处理所需要的土地面积在1.5-4人/m2之间。但在确定污泥处理规模时，一些因素如污泥的组成和气候条件也需要加以考虑。

1.2 芦苇床构造

目前，芦苇床技术的设计要素和池体构造尚没有标准。污泥负荷率是主要的设计要素，它决定了所需要的土地面积和系统规模的大小。

最常见的芦苇床总深度约为1.5-2.4 m（0.6 m过滤介质，0.9-1.8 m污泥积存空间）。芦苇床的高度应确保能够容纳1m厚的积存污泥，对于一个运行期限为8-10年的芦苇床系统，污泥层增长率最大值约为10cm/年。如果积存污泥层增厚过快，可能引起运行问题。当污泥层距离芦苇床顶面的距离大约20cm时，通常应该停止进泥。

1.3 芦苇床填料

一般由粒状介质组成，高度在50-60cm。填料层可以由几层不同的粒状介质构成，从顶部到底部颗粒大小依此增加，水分渗透过滤料流出。渗滤液由排水管道收集。排水管道铺设在填料下方，底部铺设砾石以保护排水管道，砾石粒径2-10mm。上部的填料可以起到物理过滤作用，并且在系统运行的初期提供植物根系生长的介质。实际上，填料层最上层的一层砂子在充当分隔界面的作用。滤层高度是可以变的，并不是影响处理效率的重要因素。

1.4 植物

湿地植物有助于污泥的脱水和矿化，所以植物是污泥湿地处理技术一个关键元素之一。湿地植物种类必须能在多水、厌氧的环境中正常生长，同时还必须能承受在水平面上的摇动、高盐度、pH变化的不利条件。植物利于污泥脱水主要是由于植物的蒸腾作用，植物将空气中的氧气传输根系，有利于污泥的矿化和稳定。氧气从植物的根系释放出来，在厚厚的污泥层中建立起好氧微环境。为植物生长提供适宜的环境非常重要，种植密度应在4-10根/m2。在废水湿地处理中，最常见的植物是芦苇，芦苇在污泥处理中也最为常用。香蒲也广泛用于湿地处理系统，但其根系不够发达。

1.5 渗滤液

污泥中所含水分可分为4类：间隙水（占污泥水分的70%）、毛细水（20%）、吸附水和内部水（10%）。每次向湿地进泥后，由于渗透作用，污泥快速脱水，这个过程中主要去除的是间隙水。由于渗滤液需要回流至污水处理工艺前端，可能会影响污水处理厂的运行性能。

2 处理效果

2.1 污泥脱水

芦苇床稳定污泥的主要目的就是使污泥脱水，将污泥由液态转变为固态，形成泥饼。固体含量高、体积小的污泥，其后续处置的费用就较低。脱水效果最好的方法是离心和压滤，可使固体浓度提高至35%，而这些方法通常都需要投加化学药剂对污泥进行调理。但芦苇床的脱水效果也与这些传统的方法接近，有的传统工艺甚至低于芦苇床的效果。而且这些传统工艺存在着能耗高、操作运行费用高的缺点。

2.2 污泥稳定

污泥湿地处理设施的污泥稳定效果一般用污泥中挥发性固体（VS）浓度的减少来衡量。污泥在湿地中稳定期间，能够获得25-30%的VS去除率，最终污泥的VS含量只有40-50%。VS去除率的大小取决于进泥的VS含量。就湿地系统中VS的去除率而言，可能略低于好氧消化或厌氧消化。堆肥产生的污泥中VS含量相当高（60-70%），比其他污泥处理工艺也要高很多。但熟化肥料有机固体的性质与生污泥的是不同的，它主要发酵难生物降解的复杂化合物。

2.3 其他指标

将污泥转变为一种副产品，如适合农作物田地施用的有机肥料，或适合土地改良用的土壤改良剂。但由于这种污泥中的有机或无机污染物可能对环境和人类健康产生危害，妨碍了它的广泛利用。因此，处理后的污泥在土地利用之前，要对这些潜在的污染物（如重金属、大肠杆菌等）进行检测。

3 结论

污泥处理与处置在污水处理中举足轻重，其费用占污水厂处理费用的20-50%。污泥干化芦苇床技术可能改变传统的污泥处理工艺，其主要优点就在于其低能耗、低运行和维护费用。为了强化处理效果，提高对这些系统的设计和管理方面的了解是非常必要的。

[责任编辑：谢庆云]