污水处理厂污泥处理资源化利用技术探究

2020-11-11徐正巧南京江宁经济技术开发总公司

节能与环保 2020年3期

文_徐正巧南京江宁经济技术开发总公司

1 污泥处置的应用技术标准

城市污水处理厂的污泥处置工作目标为“三化”，即减量化、无害化、资源化。通过减量化、无害化处理将污泥中的有毒有害物质对环境的影响作用降到最低，减少其进一步的扩散。污泥的资源化则是在对污泥中物质进行有效分析的基础上进行选择性的开发与利用，实际的工作过程中需要结合污泥的性质特征，对技术、成本、环境影响等方面进行综合性的分析。在目前的污泥处置工作中，发达地区的资源化处理工作比较多，而不发达地区以无害化、减量化为当下的主要工作目标。当下的发展过程中不同地区的经济水平、发展程度不同，因此，因地制宜、因时制宜的污泥处理和资源化的工作是十分重要的。污泥可以在土地肥料、建材等方面得到综合化的应用，如果不具备资源化的处理条件则可以实行有效的固化、填埋。在污泥土地利用的过程中，要对经过处理的污泥进行全面的检测和分析，保证其符合土地利用标准之后再进行厌氧处理和好氧发酵，对于污泥中的氮磷钾物质进行利用。在污泥填埋处置的过程中，则采用以石灰为基础的稳定手段进行处理，还可以选择加入粉煤灰改良污泥性质。污泥如果符合建筑材料再利用的标准，则可进行焚烧、干化等一系列处理，将污泥的性质改良后加工再利用。在现阶段的处理过程中，大型、中型的污水处理厂都对污泥实施以焚烧或再利用为主的资源化处置；规模小一点的中型污水处理厂采取厌氧发酵实现堆肥资源化；小型的污水处理厂则选择技术要求不高的好氧发酵进行污泥处理和减量化。

2 传统污泥处理方式及存在问题

2.1 污泥填埋

污泥填埋处理是一种目前较为成熟的处理技术，分为单独填埋和混合填埋两种方式。混合填埋应用比较广泛，可应用性较高，常用于工业垃圾、生活垃圾、建筑垃圾处理，具有投资小、容量大的特征。但是在实际的应用过程中也存在着一些问题。随着现代化建设的逐步深入，污泥的处理总量在不断加大，这种污泥处理方式的不足逐渐体现出来。第一，污泥填埋的工作需要利用大量的土地，而土地资源也是一种十分宝贵的资源。第二，污泥填埋的技术要求较高，不仅需要进行严格的前期预处理，还需要对填埋土壤进行力学性质方面的分析。第三，单纯的填埋仅是控制污泥中的污染物质扩散，延缓污染物质影响时间，并没有对其进行妥善的处理，这并不是长期的处理手段，还需要改进。

2.2 污泥焚烧处理技术

污泥焚烧处理技术是一种优势与劣势并存的技术。污泥焚烧可以有效地清除污泥中有机物和有毒病菌，将污泥的污染性能降到最低，从而保证对污染源的控制。但是焚烧过程中会产生二氧化硫、一氧化碳等有毒有害的物质，这些污染物质进入到大气中，对空气造成污染，严重影响整体环境质量。由于空气的流动性比较大，许多有害气体延伸到更远处，造成更严重的空气污染，影响人们的正常生活。

2.3 土地利用

污泥作为肥料在土地中进行利用是一种十分常见的处理方式，是十分有利的污泥处理方法。污泥中含有大量的有机物质和氮磷钾等植物所必须的生长元素，可以使土壤中的微量元素和土壤的组成发生变化，增加土壤肥力，促进农业建设。但是传统的土地利用的过程中通常直接摊铺污泥，对污泥中有利物质的利用率低，还使许多难降解的有毒有害物质渗入地下，对土壤和地下水资源产生较大的危害。因此，现有土地利用方式需要升级，增加科学化、合理化的污泥预处理环节。

3 污水处理厂的污泥资源化利用途径

3.1 污泥堆肥

污泥堆肥是当前的污水处理厂污泥资源化利用的重要方式，在传统的污泥利用方法中缺乏对于污泥的预处理工作，导致许多重金属、病菌、有毒有害物质在利用的过程扩散，加重污染。在当下的农业利用和堆肥化的过程中首先需要分析污泥成分（表1），然后除去重金属物质，将污泥中的有机物、生活垃圾等进行堆肥，减少污染物质的扩散，也减少了在污泥利用过程中的恶臭气体散发。

表1 污水处理厂污泥有效成分部分指标

3.2 城市污水污泥在农业方面的资源化利用

经过对污泥的元素分析可知，城市污泥中的氮磷钾元素含量十分丰富，具有农业资源化利用前景。通过对污泥元素成分进行分析，保留对于农业生产有益的物质，清除有毒有害的物质，然后进行污泥耗氧、厌氧处理等一系列的操作，可以使污泥变成营养肥料进行利用。

具体流程为：第一步，进行污泥的脱水干化的工作，让原本在污泥中依附的病原体失去生存的空间，将有机物质进一步熟化和分解。第二步，根据污泥成分的不同掺和一定比例的粉煤灰等物质，提升有机肥的活性质量。经过以上步骤处理的产物已经具备了良好的杀菌、杀虫的效果，与土壤改良剂等配合进行使用，可以切实改善土壤肥力。污泥混合肥在绿化和林区使用时，可以帮助植物实现吸热和保水，保障植物的生命力，提升其存活率。

3.3 热解制油

污泥低温热解是一种制造污泥衍生燃料的生产技术，可以产生油、木炭、可燃性的气体，在高温条件下通过热裂解实现了污泥中有机物质的转化。通过双流化床中的污泥热解提油-半焦燃烧工艺，实现金属从氧化态到氯化态的转变，使得污泥中的残渣得以去除。目前，在投加氯化剂实现重金属的转化方面研究已经非常深入，是一种比较成熟的技术手段。

3.4 脱水干化处置技术

污泥处理的干化技术在处理过程中先对污泥进行脱水处理，目的是在于降低污泥中的含水率，减少其体积，便于进行后期的运输和处理。干化处理的工作手段包括了以太阳能、生物质能为核心的新能源技术，也包括水热、真空脱水、超声波等处理技术。以水化热干化技术为例，将污泥在密闭容器中进行放置和加热，使得温度和压力都达到预定的工作状态，此时污泥内部的结构已经发生了明显的变化，污泥中的间隙水、毛细水都可以得到明显的去除。在压滤机的作用之下可以得到含水率较低的泥饼，从而保证后续利用工作的稳定性。

3.5 制作化工原料

对于污泥中的成分进行研究和分析之后，可以人工提取其中的有用物质并将其投入到化工生产过程中进行再利用。利用污泥制作的化工原料可在以下几个方面得到利用：一是通过气体活化处理技术和药物活化处理技术，将污泥进行热化处理，将其中的有机物进行转化，利用污泥本身多孔的特点作为活性炭制作的原料，有效地解决活性炭造价高的问题；二是借助污泥碳化处理技术和水蒸气物理活化技术，将污泥转化为絮凝剂进行使用，从而将活性污泥转化为有用的物质进行资源化利用；三是作为粘合剂和生物降解塑料使用，在工业生产的过程中大大提升生产的效率，保证工作的有效性。

3.6 城市污水处理中污泥在建材领域的资源化利用

城市污水的污泥中许多物质与建筑领域的水泥材料相同，在进行污泥的资源化利用的过程中可以利用以上特点，将其应用到建筑水泥的制作过程中。利用废弃物进行建筑材料的制作工作已经成为了一种常见的技术，而利用绿色环保技术和污泥资源制作的水泥被称为生态水泥。此项应用可促进建筑纤维板等其他建材的使用，降低木材的消耗，为整个建筑行业的绿色发展奠定坚实的基础。目前制作技术方面依然存在着一些问题，还需要进行进一步的优化。

3.7 原位减量处置技术

原位减量技术的原理是利用微生物的呼吸、代谢降解污泥中的物质，提升污泥处理的整体效率，可在污水处理厂的二沉池内实现。传统的减容减量技术仅仅通过降低水分子的含量来降低污泥的数量，需要长时间的曝气和大量的处理时间，不能完全满足当下对处理速度和质量的要求。近年来在微生物内源代谢、生物捕食等理论研究的基础上，通过进行污泥原位减量技术在好氧、沉淀、厌氧三个阶段中对污泥中微生物代谢和分解过程进行控制，使污泥的产量大大降低。