城市污水处理厂污泥资源化利用途径

1 城市污水处理厂污泥资源化利用渠道

1.1 污泥来源

城市污水处理厂在污水处理过程中会产生污泥。采用污水处理分离方法去除悬浮物、溶解物以及胶体等固体物质，产生的最终沉渣就是污泥。城市生活污水产生的污泥量为0.4%～0.8%，如果按照0.6%计算，小型城市每年产生的污泥为几十万吨，且污泥量在逐年增加。

污水处理厂处理的污水一般为城市居民生活用水以及工业生产产生的废水。当前城市化规模不断扩大，城市经济发展进程加快，工业生产和居民生活的各类分工不断细化，城市污水更多地是处理居民生活用水，其中产生的污泥含有有机物质较高，重金属含量逐年下降。因此，这部分污泥可以用来制造有机肥料，进行再利用，降低城市污水处理厂的污泥处理压力，提高资源利用率，辅助农业生产，还能让城市环境更加安全，适宜居住。

1.2 污泥常规利用渠道

我国当前的污泥处理方法中，用于陆地填埋约占30%，农业处置约占45%，其他处置约占11%，还有部分污泥未经处置。我国每年用于污泥处置的资金占污水处理厂投资的40%左右。可见，污泥处置占用的资源较多，对污泥处置不够重视，采用的工艺不够先进等原因造成当前污水处理厂的污泥处理处于滞后状态，仍然未能充分利用。表1 为当前污泥处理的主要方式。

当前我国也开展了各类污泥处理工艺研究。污泥与煤掺烧技术、沼气生产技术、污泥堆肥等都是当前利用率逐渐提高的污泥环保处理方式。部分污泥重金属超标，无法直接填埋，污染土壤，因此将污泥转化为燃料。污泥中有机物较多，热值较高，比煤略低，可以作为辅助的供热供电能源。很多发电厂选择含水率在40%左右的污泥和煤按照一定比例掺和作为燃料燃烧发电。但是这种方式的处理成本较高，对污泥的要求也较高，需要提前处理污泥才能掺和使用。污水处理厂也会采用污泥生产沼气技术来处理污泥，制得沼气能源。污泥在无氧环境下，厌氧菌分解污泥中的有机物，有机物分解后，其中的病菌等耦合物质被分解，固体物质无害化，生成沼气资源。沼气主要成分为二氧化碳和甲烷，其中含有少量的硫化氢、氨气、氢气等，这些都是化工成产的基本原料。污泥生产沼气要控制好生产工艺和流程，掌握生产实时情况，积极改进设备和工艺，提高自动化生产水平。

污泥中含有的氮、磷等有机物质较多，含量比农家肥要高。城市污水处理厂产生的污泥如果营养成分达标，重金属等有害物质含量不超过相关标准，经过稳定化和无害化处理后就可以用来制造有机肥，实现营养平衡，还田农用。

表1 污水处理厂的污泥处理主要方式

2 利用污泥资源制造有机肥处置方式研究

2.1 技术背景

城市污水处理厂污泥的无害化处理技术中，辅助农用技术最有效的是堆肥技术，研究污水处理厂产出污泥的成分，采用对应工艺进行处理，生产有机肥料。首先将污泥脱水，脱水后的污泥按照一定比例和添加的物质均匀混合在一起。设置合理的温度条件，混合好碳氮比，通过堆肥完成有机物熟化工序。该工艺基本原料为城市污水处理厂的污泥，添加的原料有经过熟化的人畜粪便，稻壳、尿素、其他无机肥料等，也要添加部分菌种作为营养添加剂。整个退费过程工艺和设备都非常简单，不需要另外添加特殊设备，只要有基本的烘干设备即可。生产过程中可以同步实现杀灭细菌、有害虫卵，固化重金属。如果要对肥料的酸碱度进行调节，也可以在添加物中增加硅藻泥、沸石、珠光岩碎料、石膏等，调节肥料的pH 值。

2.2 技术特点

以某区有机肥制造企业建成的污泥制肥研发生产项目中，所采用的材料如表2 所示。

表2 污泥堆肥原辅料

污泥堆肥生产工艺：污泥和各类添加物质混合搅拌→发酵（槽式或者塔式）→晾晒或者滚筒干燥→粉碎→筛分→发酵有机物质→配料→混合→复合肥料仓→干燥→冷却→包装→入库。

生产过程中，将含水率80%以下的污泥和一定比例的吸水添加物以及除味材料放进预混机中，混合均匀之后送到发酵设备中发酵，推翻设备每天要推翻一次，所有物料从进仓口进入，向出仓口移动，仓内使用风机对物料进行吹风曝气。混合物料中存在好氧细菌，发酵3d 之后混合物料的温度达到65℃。在这一温度下保持4d 左右，实现混合物料的干燥和灭菌。物料在仓中停留12d 左右，完成堆肥工序，输出到堆肥仓之中，这部分物料为块状。块状物料经过粉碎机，送到精混机中，和其他营养素混合之后，搅拌均匀。这部分物料的含水率达到20%时，送进造粒机，混合制成坚硬的、质地均匀的肥料颗粒，经过干燥后，定量称量包装入库。

该技术所使用的物料多为生活或者生产废弃物料，产品的成本较为低廉。混合料中存在多种有利于环境，有助于植物生长的元素，水化活性较强，能够促进发酵并改良当地的土壤特性，对环境较为友好。使用这一工艺生产的污泥堆肥对于当前农田中化肥使用过量的问题起到缓释作用，能够对土壤中的重金属起到固化作用。城市污水处理厂的污泥采用这种堆肥方式处理，能够确保污泥无害化之后用于农田，有效提高了农田的利用率。

2.3 经济效益与社会效益

采用堆肥工艺处理污泥，每年可以生产玉米专用肥0.5 万t，有机肥2 万t。除去初期投资1800 万元以外，后续资金投入较少而产出稳定，可以为企业带来较大经济收益。采用污泥支撑的有机肥成本低，效果好，比单独在农田中使用化肥更有利于农作物生长，能提高农户的经济收入。

在社会效益方面，产业化处理污泥，能够为城市带来极大的环保效益。农业生产使用的有机肥多为农民自制，量小无规模化生产。城市污泥制肥处理工艺的产业化，能够形成有机肥的大规模生产和销售机制，将污泥处理、有机肥生产、农业生产有机结合，形成循环运行体制，让环保产业不是单起到环保作用，还能为城市和企业带来经济效益，推进城市环保产业发展，从根本上解决污泥处理问题，避免污泥给城市带来二次污染。

3 结语

城市规模不断扩大，污水处理厂数量增多，需要处理的污泥量上升。为了保护环境，提高资源利用率，我国的污泥资源化处理技术也在不断进步。应根据当地污泥成分，引入肥料制造技术，做好污泥资源再利用，为农业生产提供强力支持，让城市污水处理中污泥资源的利用更加高效，让行业向着绿色环保方向发展，改善我国资源匮乏问题，获取经济效益与社会效益，推进城市的生态文明建设。