城市污水厂污泥的处理处置与综合利用

南京源恒环境研究所有限公司 刘玥垠

随着城市污水厂污泥产量的不断扩大，需要结合当前的社会发展情况，制定出合理的处理处置措施，实现对庞大污泥含量的综合利用，城市污水厂污泥正在由均质固体向非均质固体进行转变，产生了大量的寄生虫和重金属物质，严重威胁人们的健康生活。因此，需要做好破坏性较强的城市污泥处理工作，通过新型科技手段的运用，实现资源的二次利用。

一、城市污水厂污泥处理处置的一般原则

（一）减量化

减量化主要指的是，在进行城市污水厂污泥处理的过程中，通过多元化的处理方式，有效减少污泥的体积，降低污泥处理资金的投入，污泥减量化发展主要指的是减少污泥质量、缩短污泥处理过程。污泥质量的减少需要通过稳定的焚烧方式，为了减小污泥的体积需要进行污泥浓缩、脱水处理，为了缩短污泥处理过程，可以采用超声波技术进行科技处理，还可以通过臭氧法和生物捕食、微生物强化等自然处理方式，完成城市污水厂污泥减量化处理任务。

（二）无害化

在进行城市污水厂污泥处理的过程中，需要遵循无害化的处理原则，采用新型工程技术完成有害物质的去除与分解，对污泥中所含有的有机物和重金属进行消毒杀菌，经过处理后的污泥在最终处置阶段，难以对生态环境造成冲击，能够有效避免污染物的介质转移，保证污水厂污泥处理的安全性和持续性，从而保护生态环境。

（三）资源化

结合城市污水厂污泥的特点和性质来看，需要建立资源化处理方案，在污泥处理的过程中能够回收氮磷钾有用物质，实现变废为宝、能源利用的目的，不仅能够为污泥厂创造更高的经济效益，还能够有效降低能源消耗、对生态环境进行保护、降低生产成本。

二、城市污水厂污泥的处理处置

（一）污泥厌氧消化处理技术

在污泥处理过程中，采用厌氧消化处理技术，能够有效降低能源消耗，产生大量的沼气能杀灭污泥中所含有的病菌和虫卵，以保证污泥处理的稳定性，实现污泥减量的目的。如图1所示：在污泥微生物细胞中存在着大量的有机物，微生物自带的细胞壁，能够有效阻隔水解酶对有机物的水解功能，导致厌氧处理系统中的水解过程受到限制。想要全面提高污泥厌氧处理效果，就需要运用多元化的预处理形式，有效增加甲烷的产量，破除微生物带有的细胞壁，充分发挥出污泥中溶解性较强的有机成分作用，将厌氧微生物成长需要的基质与胞外酶进行充分接触，以提高污泥水解速度，加快厌氧消化处理时间。通过大量的实践探究了解到，当前厌氧处理过程中所采用的热处理技术，已经具备良好的应用条件，热处理方式能够降低运行成本，只需要简单地加热处理，就能够将污泥中的部分细胞体进行受热膨胀破裂去除，形成蛋白质和胶质，破碎为细胞膜碎片。经过高温热水解，实现对物质的熔化处理，最终形成氨氮、聚缩氨酸、碳水化合物等物质，由此可见，热处理方法的有效运用，不仅能够有效改善污泥的消化功能，还能够降低厌氧消化处理技术应用产生的能耗，近年来，超声波处理方式、生物酶技术等新型预处理技术的应用，有效突破传统污泥处理过程中设备与资金的限制。

图1 厌氧消化反应过程

（二）污泥焚烧处理技术

在城市污水厂污泥处理的过程中，采用焚烧处理技术，能够不断减少剩余的污泥体积直至消失，在污泥最终处置阶段需要处理的物质较少，不会受到金属离子等物质的影响，同时，污泥中所含有的丰富生物能源，能够作为发电和供热的能源替换材料。污泥经过能量置换后，能够具有褐煤的发热作用，焚烧处理技术具有处理速度快、不需要长期储存、避免长距离运输等应用优势，经过焚烧处理后的污泥会产生大量的焚烧灰，具有良好的吸水性和凝固性，能够替换建筑工程中的水泥、砖瓦等原材料。污泥经过加工后能够转变为颗粒状的燃烧材料，产生的热量值与褐煤相当，燃烧过后所产生的有害物质，小于焚烧过程中的有害物质含量，一些尚未经过处理的污泥，所具有的热值无法满足人们对煤炭的使用需求。因此，在进行污泥焚烧处理前，需要进行脱水干化处理，同时在污泥引燃的过程中添加辅助燃料，当前我国的许多污水厂在进行污泥处理时，会采用焚烧的方式进行，能有效解决焚烧处理后污泥的放置问题，降低电能消耗。许多城市纷纷制定污泥发电厂焚烧发电项目计划，能够在处理城市垃圾和污泥的同时，满足城市供电需求，但在污泥焚烧处理过程中，会产生大量的烟气，气体中所含有的二噁英成分会引发二次污染问题，污泥燃烧会消耗大量的能源，故焚烧成本费用较高，想要解决以上问题，需要进行新型处理方案的制定，污泥开发方向需要具备较高热效率，全面降低大气污染，目前流化床焚烧炉在污泥焚烧处理过程中取得了良好应用效果。

（三）传统技术处理的弊端

目前城市污水厂污泥处理方式，主要是通过填埋和焚烧等技术，由于填埋处理流程十分简便，是最为常见的污泥处理方式，对周围的生态环境会造成严重破坏，近年来，随着城市污水厂污泥数量的不断增长，在进行填埋地点选择的过程中存在着许多困难。同时，经历过污泥填埋的区域，会产生大量废水渗透到地底，引发城市水污染问题，采用焚烧的方式进行污泥处理，需要消耗大量的经济成本，虽然能够彻底完成污泥去除，但会对周围环境带来一定副作用，经过长时间的发展产生有害气体，会对区域内的空气质量造成污染。无法彻底解决污水厂的污泥污染问题，污泥的焚烧处理需要采用先进的技术处理设备，目前许多城市无法满足基础设备要求，一些城市想要采用投海的方式进行污泥处理，会引发大面积的海水资源污染问题，而侵占海洋生物的生存环境。目前许多国家明令禁止将污泥海洋排放，因此，传统的处理方式无法有效解决城市污水厂污泥污染问题，想要进行污泥资源的充分利用，就需要大力研发新型处理方式。资源化技术处理是近年来逐渐兴起的污泥处理方式，能够真正实现变废为宝，充分发挥出污泥所具有的能源作用，满足国家提出的可持续发展需求，对我国的生态环境建设起到良好的促进作用，受到了国内外专家学者的广泛关注。

三、污泥资源综合利用方法途径探讨

（一）污泥堆肥工艺

城市污水厂的污泥对环境和人们的身体健康有着一定的危害性，由于污泥重金属含量较高，且携带大量的病菌、病毒，对城市的生态环境造成破坏，通过污泥堆肥工艺的有效应用，能够在进行污泥处理的过程中，实现对污染物的综合利用。堆肥处理可以将污泥与其他生活垃圾物质融合到一起，采用堆肥的方式，降低污泥中重金属物质的生物活性，减少气体对生态环境的破坏，为城市发展创造更高的生态效益（如图2）。

图2 污泥堆肥工艺流程图

（二）能源与热能利用

在污泥处理的过程中，需要进行可回收资源的充分利用，从而达到节约资源、保护环境的生态建设目的，主要是通过热解制油工艺，进行城市污水厂污泥处理工作，在高温加热的状态下污泥会产生化学分解反应，从而生成油、碳等资源。工作人员需要对产生的可回收物质进行二次利用，采用高温高压技术实现污泥油化，并通过化学反应实验，将污泥转变为油状物质，在各领域进行二次应用。目前，能源与热能转化技术在许多发达国家得到了广泛应用，并取得了良好的处理效果，虽然我国的污泥能源转化技术还处于发展阶段，但具有良好的应用前景。

（三）制作动物饲料

污泥中含有众多的有机物，同时具有动物成长所需要的营养成分，许多专家学者在实验探究过程中，将污泥中所含有的营养成分进行提取，并通过生产加工，将其作为蛋白饲料进行动物喂养，采用热分解方式从污泥中提取蛋白成分，将其作为动物饲料添加剂，城市污水厂污泥的资源化发展，为企业创造了更高的经济价值。

（四）制作化工原料

污泥中含有许多化工成分，采用恰当的提取方式，能够将其作为化工原料，投入到工业生产过程中，并取得良好的应用成效，采用气体活化方式或通过药物添加，将加热分解后的污泥进行多孔结构处理，将其转化为活性炭，在其他领域进行应用。将炭化后的污泥通过水蒸气进行物理活化，制作成絮凝剂，还可以通过污泥转化形成粘合剂，利用混合菌群所具有的活性，进行污泥处理合成生物降解塑料，多元化的转化方式，是当前国内外专家学者主要的污泥处理研究方向。

（五）制作建筑材料

通过城市污水厂污泥的处理，将其制作成建筑材料，在建筑工业发展过程中进行有效应用，能够有效降低能源损耗，污泥经过处理后可以制成砖、纤维板和水泥等建筑材料，通过焚烧和干化处理两种途径，分解在污泥制砖过程中形成的有毒有害物质，在高温环境下杀死细菌微生物。

四、总结

城市污水厂污泥处理需要遵循减量化、无害化、资源化的发展原则，采用多元化的处理技术，拓展污泥资源的综合利用途径，分析传统技术处理存在的弊端和不足，提出污泥堆肥工艺、能源与热能、动物饲料、化工原料、建筑材料等制作方式。