污水处理厂污泥处置及利用研究

2018-02-03张娟

中国资源综合利用 2018年12期

张娟

（河北建投水务投资有限公司，石家庄 050000）

在城市化和城镇化快速发展的背景下，我国累积了许多亟待解决的环境问题，其中污水处理就是当下国家和社会关注的一个重要环境治理问题。然而，污泥作为污水处理的“副产品”，常常容易被忽视，一旦没有得到妥善处理处置，就会诱发环境二次污染，造成资源浪费[1]。因此，如何有效地处理、处置和利用污泥是当前污水处理厂亟待解决的问题。

1 污水处理厂污泥处置及利用的必要性

在污水处理厂处理污水期间，污泥是最为主要的一种副产物，具有非常复杂的成分，产量和处置难度比较大。污泥含有比较多的重金属等有害或有毒物质，容易因腐化产生较严重的臭味。如果没有妥善处理污泥，任其随意在外部堆放，那么势必会给人类或自然环境造成巨大危害，具体表现如下。

一是对水体造成污染。污泥中包含大量重金属等有害物质，其在外部随意搁置，可能会随着地表径流或降雨而渗透到地下，污染水体。二是对土壤造成污染。污泥中包含砷、铬、酚、氰以及各种盐类，其在土壤中的含量如果超过土壤本身净化有害物质的能力，就会对土壤环境造成污染，造成土壤板结等问题。三是对大气环境造成污染。污泥容易因为腐化问题而散发出严重的臭味，这主要是污泥产生了许多氨或硫化物等物质，进而污染大气环境，降低空气质量，甚至可能会腐蚀污水处理厂的各种设备。无论是哪种污染，最终的危害均会转移到人类身上，影响人类健康。因此，为了减少污泥的上述危害，提升污泥资源的利用率，人们就必须科学地处理处置污泥。

2 污水处理厂污泥处置的基本原则

2.1 “四化”原则

在对污泥处理和处置的过程中，“四化”原则是需要满足的一项最基本原则，也是污泥污染治理以及再利用的重要基础，具体来说就是要做到资源化、稳定化、减量化和无害化。其中，资源化是指要将污泥处理成可以继续使用的资源；稳定化是将污泥处理成不会继续发生性质变化的资源；减量化则是要通过污泥处理处置手段的运用，减小污泥的整体体积；无害化是将污泥处理成不会对人体或环境造成危害的资源。

2.2 经济性原则

在污水处理厂处理和处置污泥的过程中，需要根据污泥的性质以及总量等实际情况，选择针对性的污泥处理方法和手段，但是不同的污泥处置方法所需要的设备或材料等有所不同，这决定了它们完成污泥处理所耗费的成本会有所不同。针对这种情况，在选择污泥处置手段时，人们需要遵从经济性原则，力求在满足污泥处理需求的基础上，尽可能地降低污泥处置的整体成本，增加污泥处置的经济效益。

2.3 因地制宜原则

污泥处置技术种类繁多，不同的污泥处置技术适用于不同的环境条件或区域条件。所以，在选择污泥处置手段时，必须综合考虑污水处理所在地的土地资源和气候环境等因素，结合当地关于环境保护等方面的法律法规等，力求做到因地制宜，选择最适宜污水处理地区的污水处置技术和手段。

2.4 处置区域定处理原则

根据污水处置区域的差异性，可以将污泥处置手段和方法划分成两种类型，即污水厂内处置和污泥集中处置。这两种污泥处置技术涉及不同的责任主体，其中污泥集中处置以政府相关部门为主体，由其依照城市发展规划和要求来制定科学的发展规划或决策，之后综合考虑其环境影响价值和经济性能等因素。而污水处理厂内处置的主体是其自身，主要在场内直接处理污泥，具体需要在对污水处理厂布局情况进行考虑的同时，考虑经济性等因素来制定污泥处理方案，这种污泥处置类型比集中处置更容易制定决策方案。

3 污水处理厂污泥处理的常用技术

3.1 污泥浓缩技术

污泥浓缩是指借助重力法或气浮法等方法，降低污泥中的含水率，使其黏稠化。在污水处理厂处理污泥时，污泥具有较高的含水率，最高可达99%，但是经过浓缩处理，其含水率可以降低到95%左右，同时其体积缩小4倍左右。经过浓缩处理后，其中依旧有较多的有机物或病原体等物质，这时不可以直接排放处理后的污水，应回流到污水处理环节，同原污水进行协同处理。浓缩处理污泥环节常用的技术主要包括离心法、重量法（沉降法）和气浮法等，其中重力法最为常用。在选择污泥处理法期间，要结合污泥的性质和来源，科学制定污泥浓缩处理方案。比如，对于剩余污泥，一般适宜应用气浮法来进行浓缩处理；对于初沉污泥或剩余污泥的混合污泥处理，适宜采用重力法。此外，在污泥浓缩处理中，如果需要处理大量污泥，适宜采取连续式操作方式，反之则适宜应用间歇式操作方式。

3.2 污泥消化技术

污泥消化主要是在厌氧环境或好氧环境下，利用微生物来降解污泥中的各种有机物，使其转化成稳定物质，从而更好地开展污泥处理运输工作或保存工作等，具体可以划分成厌氧消化和好氧消化两种类型。厌氧消化主要是在厌氧环境条件下，腐生细菌可以将污泥中的各种有机物分解成有机酸，之后由甲烷细菌等将有机酸进一步分解成二氧化碳和甲烷。所以甲烷细菌和腐生细菌等的活跃情况会对这种污泥消化处理的效率和效果产生直接影响。基于此，在采用污泥厌氧消化处理方式后，一般需要借助合理选择搅拌方式或酸碱度控制来使相应的细菌保持良好的活性，这样可以更好地促进厌氧消化处理。而好氧消化本质就是利用污泥中好氧生物的新陈代谢，降低污泥中的有机质，降解率比较高，实际降解不会产生臭气，但是该种处理方式有较高的运营成本，同时会受到温度等环境条件影响，所以该种消化处理技术不适宜那些规模比较大的污泥处理中[2]。

3.3 污泥脱水技术

污泥脱水处理是指对于消化处理或浓缩处理后的流态污泥，采取恰当的脱水手段和方法，借助PAM等调质剂，使其转化为固态或半固态泥饼状物质。由于受到污泥性质和脱水设施等因素的影响，污泥含水率在脱水处理后可以降低到55%。然后进行再脱水处理，污泥含水率可以降低到10%左右，这就是污泥干化处理。污泥常用脱水技术包括自然干化法、机械脱水法和造粒法等，前两种主要适用于常规污泥处理，对于应用混凝沉淀法处理后的污泥进行脱水处理，造粒法效果更加显著。以机械脱水法为例，其主要包括离心法和过滤法等。其中，过滤法是通过网滤布或金属丝构成的过滤层来过滤流态污泥中的水分；离心法则是借助离心机所产生的离心力，排出污泥中的水分。

3.4 污泥高干脱水技术

在常规脱水后，污泥的含水率一般会控制在80%左右，这时选择复配药剂构成污泥调质剂，借助板框脱水机进行污泥高干脱水处理，可以将其含水率控制在50%左右，这样可以对污泥性状进行改善，减少后续污泥处置的设备投资等总处理成本。当下，国内有关污泥高干脱水技术的研究和应用还有待深入，如对其他主流的污泥处理方式进行继续改进和完善等、降低污泥采用热干化处理时的能耗等。

4 污水处理厂污泥处置及利用的常用技术

4.1 弃置技术

4.1.1 卫生填埋技术

该种污泥处置及利用技术在我国应用较多，具有见效快和成本低等优势，但是占地面积较大，同时场地周边会散发恶臭味，渗滤液也会污染地下水源。随着我国污水处理厂污水处理量的增加，污泥处理量也不断增加，这使得那些适用于污泥填埋的场地越发有限，限制了该种污泥处置技术的应用。另外，填埋场会释放甲烷这种易爆炸气体，所以要做好安全防护，避免因为防护不到位而诱发火灾或爆炸。针对这种污泥处置技术，人们需要结合周边的实际情况，科学制定污泥处置方案，确保污泥处置的可行性，同时要积极采取其他污泥处置技术来降低该技术的使用率[3]。

4.1.2 焚烧技术

污泥中包含大量有机质，所以可以采取焚烧方式来进行处理。人们一般可以应用单一焚烧方式，即要在专门的焚烧炉中投入待处置的污泥，或者可以将污泥和污泥衍生燃料以及其他可燃物进行混合焚烧，达到降解污泥中有机质、去除污泥中水分、杀灭各种病原体和降低污泥体积的目的。污泥焚烧技术的优势主要是可以快速、大量地实现污泥减量化，有效降低其内部重金属等有害物质的含量，使其在进行填埋处理或其他利用时不会引发二次污染，它是一种污泥处理处置最彻底的技术，主要适用于开阔地区的污泥处理。但是，应用期间也会生成大量有毒气体或烟灰炉渣等，会在一定程度上造成环境污染，且污泥焚烧设备购置和运行等耗费较多，所以经济成本较高。

4.2 回收利用技术

4.2.1 土地利用技术

土地利用技术主要是将污泥用作改良土壤，增加土壤肥力的重要材料[4]。比如，将污泥应用于绿化园艺、森林或农业种植等中，直接当作一种改善土壤肥力的肥料来使用，这主要是由于经过科学处理和处置的污泥富含氮、磷、钾等关键营养元素、微量元素以及有机物等，其对于消除土壤板结、增加作物产量等具有重要意义。需要注意的是，对于土地利用中所用的污泥，必须经过高温堆肥等无毒化处理，确保有效消除其中存在的重金属、寄生虫、病原菌等有毒有害物质，否则可能会因为处理不当而造成土壤板结。

4.2.2 工业利用技术

在工业利用污泥中，建材利用是最为常见的一种利用方式，具体就是将污泥的燃烧灰应用于水泥混凝土、砖头、沥青以及陶粒等建筑材料的生产中或者用于活性炭制作等[5]。污泥磷含量较高，所以污泥适宜制作水泥或砖块等熔点低的建筑材料，但是考虑到其使用性能，其不适宜应用于对材料质量要求较高的高层建筑中，尤其不可应用于饮水工程中，否则容易危害人体健康。此外，在工业应用污泥时，发电厂可以将其作为燃料的重要掺合料。例如，污泥经过干馏化处理后，人们通过提取可以得到燃气、燃料油、焦炭和焦油等，这对于提升污泥的利用率，减少其填埋或直接放置造成的土地占用等具有重要意义，真正实现了变废为宝、循环利用，非常符合当下我国可持续发展目标，所以具有很强的应用和推广价值。