城市污水处理厂污泥处理处置方法的综合评价

摘要：现阶段我国污水处理厂的环境影响评价阶段多存在“重水轻泥”的现象，对污泥的处理处置过程并未得到较高的关注。本文主要通过对国内污泥处理处置技术现状、难点及技术进展等多角度分析了城市污水处理厂污泥处理的问题及现有应对措施，而后结合现状对其处理处置过程进行了综合评价，为污泥的后续发展过程提供参考。

关键词：城市污水处理厂;污泥;处理处置;综合评价

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.009

Comprehensive evaluation of sludge treatment and disposal methods in municipal wastewater treatment plant

Ren Gangfeng

（China International Engineering Design and Research Institute Co.，Ltd.，Kunming Yunnan 650000，China）

Abstract：At present，the phenomenon of “heavy water and light mud” exists in the stage of environmental impact assessment of sewage treatment plants in our country， and the process of sludge treatment and disposal has not received much attention.In this report，the status，difficulties and technological progress of domestic sewage sludge treatment and disposal technology were analyzed from multiple angles， and the existing countermeasures of sewage sludge treatment in municipal sewage treatment plants were analyzed，and then the treatment and disposal process was comprehensively evaluated in combination with the current situation， so as to provide reference Suggestions for the subsequent development process of sewage sludge.

Key words：Municipal sewage treatment plants;Sludge;Treatment and disposal;Comprehensive evaluation

1 引言

随着我国城镇化进程的不断加快，城市水污染问题也逐渐凸显，建设城镇污水处理厂以处理生活污水和工业废水成为现代城市治理水污染的主要途径。根据中国水网统计数据可知，截至2020年1月，我国村镇污水处理厂共4 873座，全国累计建设污水处理厂10 113座，其中9 873座污水处理厂已公布了污染物排放总量或排放浓度信息。污水处理厂对城市环境和自然水體的保护有着突出贡献，有效推进了水资源的可持续性发展。但在污水处理过程中产生的活性污泥却由于长期受到“重水轻泥”思想的局限，不能给予正确的处理和处置，从而造成其他方面的环境污染问题。现阶段城市污水处理厂污泥的合理的处理处置在技术层面和管理层面都出存在一些问题，难以实现污泥的100%处置和相应的处置要求，因此，本文将着眼现阶段我国的污泥处理处置技术及相关进展，进行相应的技术评价，提出建议。

2 国内污泥处理处置技术现状

目前，我国污水处理工程已经逐步形成健全的管理和运行模式，但污泥处理处置方面的管理技术和操作技术的研究由于起步较晚，污泥处理处置卫生化、无害化的问题尚未得到重视和解决。但由于各地区污水处理厂建设情况有所差异，在污泥处理上的重视程度、投资和运行费用都有所不同，在我国西部地区的污水处理厂普遍存在污泥处理设备落后的状况。为了更好地掌握污泥处理处置技术，需要对我国污水处理厂污泥处理处置的技术现状进行分析。

3 污泥处理处置技术难点

污泥产生于污水处理的各个阶段，不同阶段的污泥其内部成分有所区别，也会受到污水本身性质的影响。污泥是一类生物可利用性差且含水率高的固体废物，我国污泥处理处置工作的主要难点来自污泥本身性质。生物可利用性差导致难以采用生物处理的方式对其内部污染物进行进一步的降解和修复，而物理化学方式通常效果较差且投资成本高。含水率高直接影响到污泥的体积大小，过高的含水率加重了污泥处理过程的负担，也降低了污泥的处理效率。但污泥含水率的降低难度较大，污泥处理处置过程中的机械脱水通常只能将污泥含水率降低至80%左右，如果进行深度脱水需要采用能耗更大的干化脱水或其他脱水技术。含水率直接影响到后续污泥的处置方式，例如采用焚烧法处置污泥通常需要将污泥的含水率降低至60%以下。

4 污泥处理处置技术研究进展

针对上述处理处置的难点，我国开展了多种研究工作，包括常见的超声波预处理法、热水解法和污泥燃料化法等，这些技术通常可以使得污泥生物的细胞破碎，微生物体内的有机物得到进一步的释放，由原本的固相有机物转化至污泥的液相中。同时，将污泥中的蛋白质、脂肪等大分子物质转化为小分子，不仅能够进一步提高了生物降解性，也改善了污泥脱水能力。

4.1 解偶联代谢技术

解偶联代谢技术主要是利用解偶联剂破坏微生物生命合成代谢与分解代谢两者过程中的偶联状态，使得其分解代谢过程产生供给自己所需的能量不能用于合成代谢过程，因此，微生物难以继续快速增长繁殖形成新的微生物，微生物数量减少，则污泥量降低，利于后续的污泥处理处置过程。现阶段我国的解偶联技术依托于外界的化学偶联剂对微生物起作用，而解偶联剂通常可以划分为天然解偶联剂和人工解偶联剂两大类。天然解偶联剂是生物自身合成的，例如棕色脂肪及生物自主合成的解偶联蛋白等;人工偶联剂是在人为可操控环境中合成的并有一定解偶联作用的化学物质，例如2，4-二硝基本分（DNP）、对-硝基苯酚（p-NP）等。

解偶联剂在生物体中的作用机理较为复杂，主要分为以下几个过程：首先，解偶联剂与污泥中H+相结合，降低微生物细胞膜对H+的排外作用，因此，可以使得解偶联剂与H+共同进入细胞质内，使得微生物细胞内外的质子浓度发生改变;其次，由于微生物的新陈代谢过程依托于ATP的合成与转化，但由于细胞膜内外质子梯度不足，因此，降低了ATP合成量;最后，微生物氧化有机物所产生的能量不能合成ATP储存，只能通过热量的方式散发出去。通过上述途径，解偶联剂在微生物的合成代谢和分解代谢之间造成了一定的阻碍，导致工艺中污泥的产量减少。为了了解解偶联剂对污泥处理过程的具体作用，Low等人在实验室环境中模拟城镇污水处理厂污泥处理过程，发现加入解偶联剂p-NP后污泥中的生物量约减少为原来的一半，而系统底物的降解也受到相应的影响，底物去除率降低了25%。

4.2 热水解技术

热水解技术主要是利用高压反应釜对污泥进行加热水解，使得微生物细胞膜破碎形成有机物含量高的水解液，最终采用厌氧消化的方式对水解液进行处理。热水解技术处理污泥主要是为了对污泥的脱水性能和厌氧消化性能进行改善，增强其可生化性。

热水解技术处理活性污泥的原理较为简单，即在高压反应釜中利用高温高压快速破坏微生物细胞，促进有机物的水解，不仅对活性污泥中的生物性污染（如病菌）有减轻作用，而且还能增强污泥的脱水性和氧化性。

4.3 污泥燃料化技术

相比于解偶联技术和热水解技术，污泥的燃料化技术的实际应用价值更强，对污泥完成处理处置的同时也能进一步产生能源，例如：对污泥处理后利用其生物质能进行发电、制油等。污泥的燃料化包括低温热解制备燃料、电池、油等，此技术对污泥中有机物含量要求较高，且工艺设备复杂，因此推广性较低。

以上三类是现阶段我国城市污水处理厂污泥处理处置中的常用方法，对于不同性质的活性污泥其适宜方法有所不同。例如：处理生物性污染较为严重的活性污泥可采用热水解法，不仅能够水解活性污泥，也减轻了后续灭菌消毒程序的压力。根据具体的实际情况，选用最为合适的活性污泥处理办法。

5 污泥处理处置技术评价

我国污水处理厂的建设较晚，因此在污水处理厂的运行维护上依旧存在经验不足的情况，而对其中污泥处理的相应研究更少。

污泥的处理处置难度与其原本的性质有着直接的关联，而其原本的性质主要取决于污水处理厂的进水水质、工艺流程和运行状况。为了进一步保障污水处理过程中的污泥能够得到有效处理，需要对其形成进行深一步的分析。如果不经处理直接应用于农业种植，对人类的健康有潜在威胁。

5.1 污泥处理方法后评价

污泥的处理效果直接影响到后续污泥的处置作用，是实现污泥资源化、减量化的重要步骤。在此过程中，需要进行污泥的减量化、无害化和稳定化，并对污泥中的病菌、有机质、异味等进行有效处理，以减小污泥体积、减轻污泥质量并降低处理费用。现阶段我国常用的处理方法有干化法、焚烧法、厌氧消化法、石灰稳定法和好氧堆肥法等，它们有各自适宜处理的污泥，从而使得污泥资源能够最大程度上得到有效利用。

污泥处理方式的选择和评价需要根据当地发展状况及工艺技术成熟度综合考虑，依据当地的发展水平和地区环境等多方面进行考量和评价。

5.2 污泥处置去向后评价

在污泥处理后，即需要进行污泥的消纳和处理，现阶段我国污泥处置方式与固体废物相同，主要为填埋、土地利用和资源回收。根据2012年卜晓明对我国城市污水处理厂处置方法的全面调研中可知，现阶段我国污泥处置方法中3/5为土地填埋，污泥发酵后在农业上进行资源利用的污泥仅占1/10，而露天堆放和外运处理的则约占到了1/5，而其中露天堆放和外运通常难以得到更加妥善的处理，达不到安全处置的标准。

城市污泥的处理处置效果直接影响到周边环境质量，同时对城市水污染行业有所影响，处理效率低，而导致污泥处理处置存在问题的主要影响因素是投资费用和成本不足，导致整体耗资较大，影响处理效果。

6 结论

污水处理厂的污泥处理和污水处理都同等重要，但现阶段污水处理厂常常出现“重水轻泥”的现象，严格执行污水处理排放标准但对污泥处理处置过程不够重视。而现阶段污泥的处理处置环节难点重要可以通过解偶联技术、热水解技术和污泥燃烧话技术进行破解，但其处理处置过程中的各个方法都有其独特的优缺点，因此，需要根据实际的污水处理厂情况选择最佳的方式。

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收稿日期：2020-10-18

作者簡介：任钢锋（1977-），男，汉族，大学本科，高级工程师，研究方向为污水处理。