城市剩余污泥处理处置技术与途径研究

续钊

摘   要：随着城镇化的不断发展，城市污水处理问题面临巨大挑战，尤其是城市剩余污泥的产量急剧增加，如何使城市剩余污泥得到有效的处置与处理成为研究热点。按照污泥处理“无害化、减量化、资源化”的原则，本文介绍了城市剩余污泥的含义与特性，以及我国城市剩余污泥处理处置技术，指出城市剩余污泥资源化利用的趋势。

关键词：污泥处理;剩余污泥;资源化

当前，城市发展进程加快，新建和扩建许多污水处理厂来满足生活需要，随着日益增加的污水处理量和更高标准的污水处理率，污水处理的水平显著提高。活性污泥法作为目前应用广泛的处理技术，同时产生了大量的剩余污泥，而剩余污泥的处置与处理就成为污水处理必须考虑的问题，卫生填埋、焚烧、土地利用、好氧堆肥等污泥处理处置技术，从不同的角度对剩余污泥的处理提供了方法与途径，同样为污泥的资源化利用指明了方向。

1    城市剩余污泥

1.1  污泥的含义

城市剩余污泥是在污水处理过程中，采用活性污泥法产生的混合态废弃物，通过曝气池、二沉池等多次循环过程最终形成，产生污泥数量巨大，每年增加较快，含水率较高、有机物含量丰富，含有大量的氮磷元素等营养物，并且有重金属元素以及各种致病菌和病原微生物，时常有刺鼻恶臭气味，化学性质极不稳定。

1.2  污泥的分类

根据污泥产生来源可以分为3类，主要包括工业污泥、生活污泥、河道污泥。以上污泥类型都是固液混合态，主要以菌胶团组成。当前剩余污泥的处理主要针对生活污水处理产生的污泥，通过生物技术方法使难以自然沉降的物质得到处置，同时结合微生物的代谢分解使其化学性质逐渐趋于稳定。

1.3  污泥的特性

1.3.1  含水率高，脱水性能差

剩余污泥的产生主要是在污水处理过程中不断产生的，是一种由固体、半固体、液体等多种形态组成的混合态物质，由于其组分的复杂性和多样性导致其本身的含水率很高，各种类型的水分组成不同。通常情况是污泥中70%左右的是自由水，成游离状态，后期可以通过浓缩脱水去除掉;剩余30%的都是胞内水和结合水，一般物理机械的方法比如压滤、离心等很难将其去除掉，更多的需要通过添加絮凝剂、生物分离、热处理等方法，并且脱水效果也不太理想。

1.3.2  颗粒细，密度小，极易腐化

生活污水经过初筛、厌氧消化、好氧分解、再沉淀等过程最后出水，在这些污水处理过程中各种物质不断地被分解氧化，通过沉淀的方式形成大量的剩余污泥，这些污泥经过一系列的反应后普遍存在颗粒细，密度小等特征，后期处理有较多困难，同时，由于在处理过程中存在分解不彻底，反应不充分等现象，导致产生的污泥化学性质不稳定，随时会发生腐化现象。

1.3.3  重金属污染存在致病菌和病原菌，对人体健康有危害

重金属物质通过吸附沉淀和生物富集等途径进入到剩余污泥当中，当前在我国的剩余污泥中重金属含量较高，主要来自于工业废水和生活污水等方面，比如铬、镉、铜、锌等元素，这些重金属性质稳定，极易通过污泥累计进入到食物链中，进而对人类健康产生危险。另一方面，污泥中还有较多的治病菌和病原微生物，具有一定的传染性和致病性，如果处理处置不当，同样会引起致病菌和病原微生物大量的繁殖，产生和传染疾病。

1.3.4  有机物污染，氮磷元素含量高

剩余污泥中含有豐富的有机物，容易造成污染，还会存在有毒有害物质，如多氯联苯、多环芳烃等，尤其是一些不易降解的物质，对人体危害大。同时，污泥中氮磷元素含量高，可以通过一些生物处理方式将其中的氮磷元素充分利用，为固体废弃物污染资源化利用提供了方向。

2    污泥处理处置技术

污泥处理处置是污水处理过程中的重要组成部分，通过不同的处置处理方式最终实现污泥的减量化、无害化、资源化的目标。在污泥处置处理过程中，由于受到环境、经济、法律等多方面因素的影响，每个国家和地区都要自己的处置方式和标准，与之适应社会经济的发展。我国经过多年的探索和实践，结合国情和实际情况等方面，目前采用较多的处置方式主要有卫生填埋、污泥焚烧、土地利用、好氧堆肥等。

2.1  卫生填埋

污泥卫生填埋技术出现时间较早，是早期污泥处理的主要手段之一，经过多年的发展和应用，处置技术已经相当成熟。卫生填埋主要是通过前期的选址，并对场地进行必要的防护和封闭处理，防止污泥在填埋的过程中发生二次污染，通过堆置和填埋，使污泥天然降解稳定的处置方法。这种方法特点是对场地要求较低、成本廉价、应用方便、整个流程和操作简单，同样也存在一些问题，污泥中的病原微生物和致病菌以及重金属元素很容易通过渗透污染土壤和地下水，进而对人体健康造成危害，而且未经处理的污泥没有经过稳定化和无害化处理，易腐化发臭，对当地的生态环境造成更大危害。

2.2  污泥焚烧

污泥焚烧是目前污泥处置处理中最彻底的方法，通过高温燃烧直接使污泥中的有机物全部碳化，并杀死其中的病原微生物和致病菌，可达到污泥减量化、无害化、稳定化的目标。目前污泥焚烧主要有直接焚烧和干化焚烧两种方式。

污泥的直接焚烧就是直接将含水率很高的湿物料再添加一些助燃剂直接进行焚烧的过程。由于污泥含水率高，在焚烧过程中会消耗大量的热能，后续排放的尾气处理面临较多问题，操作复杂;干化焚烧是现将污泥干化后再进行焚烧的，建设投资和运行资本都要远远小于直接焚烧。目前，我国污泥处理中直接焚烧的应用要多于干化焚烧，尤其是在一些电厂分布较多的地区。

污泥焚烧过程中由于存在一定比例的有机物质，会产生如二噁英、二氧化硫等有毒气体，对当地周边居民和大气环境造成污染，需要增加有毒气体处理的流程和工艺来优化污泥焚烧这种处置处理方式。现阶段我国污泥处理的能力有限，污泥的增加量较快，直接焚烧的方式是最彻底、经济便捷的方法。

2.3  土地利用

在现代经济社会发展中，如何实现固体废物的资源化利用已经成为研究的热点。剩余污泥里面含有丰富的有机物和大量的氮磷元素，以及植物生长所必须的一些微量元素，对于改良土壤，提高土壤肥力，促进植物生长都有非常重要的意义，可以作为缓效肥料来使用，效果非常理想。剩余污泥的土地利用已经在农田、林地、园林绿化等方面进行应用和推广，已基本实现固体废物资源化利用的目标。

在农田利用方面，剩余污泥对农田的理化性状有改良作用，通过微生物的新陈代谢可以使农田的空隙增多，增加通气性和含水率，生物间的物理化学反应对农田的酸碱性有缓冲作用，另外，对于丰富土壤的微生物数量和类型有重要作用，大大提高了细菌和放线菌的数量和比例，土壤代谢强度提高;在林地利用方面，由于远离城市和人口聚集区，不会对食物链造成影响，可以将剩余污泥用于造林和成林施肥，森林环境中由于林地荒山缺乏养料，从而可以使剩余污泥的N、P等营养元素得到充分释放和利用;在园林绿化和花卉种植方面，剩余污泥同样可以作为生物肥料来使用，既远离人类生物链，也可以消化部分剩余污泥，减少化学肥料的使用。

2.4  好氧堆肥

污泥好氧堆肥是目前资源化处理有机固体废弃物最有效的途径之一。剩余污泥与木屑、秸秆等物质混合搅拌，在堆肥车间进行堆置，保持好温度、湿度，通过鼓风设备不断向堆肥内冲入氧气，保证微生物的新陈代谢能够保持较高的活性，使其有机物能够得到充分分解和反应，经过一段时间后形成性质稳定、对农作物无毒害的堆肥产品。而且被堆肥处理后的污泥通过高温发酵可以杀死病原菌和致病菌，达到无害化和稳定化的目的。

好氧堆肥过程中要充分把握好通风量、C/N等因素，通过控制通风量和调节C/N使整个发酵过程能够得到充分反应，后期堆肥产品的腐熟度就比较高，性质稳定。同时要优化工艺，在预处理阶段和设备方面下功夫，控制好运行成本和环境污染因素，多方面来提高好氧堆肥的过程，保证堆置效果。由于污泥发酵工艺占地面积大，存在重金属污染等因素，好氧堆肥的一些问题还需要不断研究，处置处理方式要不断完善和改进。

高温好氧堆肥所产生的堆肥产品通过检测稳定度和腐熟度等指标和简单处理可以作为生物肥料来使用，在农田利用方面有较好的推广和示范作用，建立和完善产业的指标体系，进行合理有效的评价，保证其堆肥产品安全施用，可以更好地将污泥资源化利用的途径拓展好。

3    結语

城市剩余污泥的处理一直以来都是城市污水处理的重要组成，从目前来看城市剩余污泥产量巨大，增长速度极快，如何实现剩余污泥的无害化、稳定化、资源化已经成为亟需解决的问题。卫生填埋技术应用最早，深度脱水后操作方便易处理，同样会产生重金属污染和致病菌微生物传染;污泥焚烧可以使剩余污泥分解最彻底，效率较高，可能会产生有毒气体，造成二次污染;土地利用可以使污泥作为生物肥料，充分利用有机物和氮磷营养元素，就近消化污泥;高温好氧堆肥可以产生堆肥产品，通过建立标准体系和处理实现污泥的有效利用，一些关键技术仍需要不断完善。

城市剩余污泥的处理处置已成为环境综合治理工作中的新难点、新挑战。污泥产量在未来的几年中还将有大量增长，但是，国内污泥处置水平很低，各地区要结合自身的实际情况尽快找到符合经济社会发展的处理处置方式，充分发挥各种处置方式的优点，不断突破新难点，解决新问题，真正按照污泥的减量化、无害化、资源化利用的原则将可持续发展的观念落实好，解决好。

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