城市污泥處理方法綜述
行業(yè)動態(tài)
城市污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲、致病微生物，以及砷、銅、鉻、汞等重金屬和二惡英、放射性核素等難以降解的有毒有害物質(zhì)。由于污泥含水率高、體積大，給堆放和運輸帶來困難。城市污泥如果處理不當或不規(guī)范處理，如隨意棄置，農(nóng)地濫用等，將對生態(tài)環(huán)境會造成嚴重的潛在威脅。本文就有關污泥的處理技術作一概要介紹。
1 國內(nèi)外污泥處理的途徑和選擇
污泥處理的一般流程是：原污泥→濃縮→消化→脫水→衛(wèi)生填埋或焚燒等。國內(nèi)外污泥處理的方法，一般用濃縮、消化、脫水、干化有效利用（農(nóng)、林用）填埋、焚燒等，或某幾個組合處置，是 各國廣泛采用的方法。隨著污泥量及重金屬含量的增加，能用作農(nóng)用的污泥占40%左右。歐盟各國1992年填埋處理約占40%，到2005年將減至17%，而焚燒處理由11%上升至38%。日本1995年焚燒處理污泥已達49%。據(jù)美國環(huán)保局估計，在今后幾十年內(nèi)，美國將關閉近5000個填埋場，這說明填埋處理，不是避免污染的處理方法，而只是延緩了污染的時間。污泥穩(wěn)定化處置以厭氧消化為主，歐美、日本、獨聯(lián)體等 采用該法處理污泥占所處理污泥量的50%以上。在大多數(shù)發(fā)展中 ，土地利用和填埋是污泥處理的主要途徑，而隨著可填用地的日益減少，土地利用將是一個主要發(fā)展方向，特別是污泥的農(nóng)用是一種符合我國國情的一種較好的選擇。如果污泥中含重金屬超標，就會部分的限制污泥的農(nóng)業(yè)應用。
2 污泥高溫堆肥技術
污泥高溫堆肥技術，有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法，如自然堆肥法，圓柱形分格封閉堆肥法，滾筒堆肥法，豎式多層反應堆肥法以及條形靜態(tài)通風等堆肥技術。研究表明，選用適當?shù)亩逊始夹g既可殺滅污泥中的病毒、病原體和寄生蟲卵，又不會破壞污泥中的植物養(yǎng)分。
四川重慶市某污水處理廠，對有機物含量30%左右，含水率70%左右的生污泥，加入稻草、鋸末、玉米秸稈等有機添加劑與之混合。生污泥占堆肥物總量的70%～80%，用雙向自然通風靜態(tài)好氧堆肥法。有機物將得到不同程度的降解。大腸桿菌數(shù)量及含水率明顯降低，從而實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、無害化和減容化。經(jīng)高溫堆肥后的污泥，不僅消除了污泥的惡臭，同時殺滅了蟲卵、致病菌，還可以顯著降解有毒害的物質(zhì)，避免二次污染，具有較好的社會效益和環(huán)境效益。堆肥產(chǎn)品含有多種植物生長促進劑，是一種品質(zhì)優(yōu)良的有機復合肥或可生產(chǎn)有機菌肥。可作花卉、樹木等施用肥，堆肥過程中不需要其他能源和人工管理，投資及運行費用低，操作管理方便，很適用于中小型污水處理廠。
我國近幾年在北京、天津、深圳、大連、秦皇島、石家莊等城市對污泥高溫堆肥處理的研究已取得了工藝技術方面的經(jīng)驗和成果。如天津紀莊子污水處理廠針對國情和天津的現(xiàn)有條件，探索出一套少加甚至不加調(diào)節(jié)劑，工藝簡單、便于操作管理的污泥堆肥技術。
缺點：減容效果不理想，占地面積大，如果重金屬含量較高的污泥用于農(nóng)田，則會被植物富集，并通過食物鏈與生物鏈的傳遞對人類產(chǎn)生毒害作用。
3 污泥衛(wèi)生填埋處理
把生污泥經(jīng)過簡單的無菌處理，直接傾倒于低谷地區(qū)可制造人工土地，優(yōu)點：處理成本低，不需高度脫水或自然干化，既處理了污泥又增加了城市的建設用地。污泥消化后經(jīng)脫水再填埋也是經(jīng)常采用的方法，由于消化裝置工藝復雜，一次性投資大、運行操作難度大，故我國污泥消化處理技術尚未普及。厭氧消化和巴氏滅菌法，是傳統(tǒng)的殺菌方法，厭氧消化污泥可以使有機物消化分解，污泥不再腐敗，同時通過中溫消化，大部分病菌和寄生蟲卵被殺滅，使他們失去活性并作為有機物被分解，由此污泥達到穩(wěn)定，無害，所產(chǎn)生的沼氣還可以利用。巴氏滅菌法需在45～68℃的條件下加熱較長時間，它既不傷害污泥中的植物養(yǎng)分，又可使污泥符合衛(wèi)生要求，但能耗太大。
缺點：由于污泥填埋對于污泥的土力學性質(zhì)要求較高，地址須選擇底基滲透系數(shù)低且地下水位不高的區(qū)域，填坑需鋪設防滲性能好的材料（高密度聚乙烯防滲透層），衛(wèi)生填埋場還應配設滲濾液收集裝置及凈化設施，以防止污泥中的各種有毒、有害物質(zhì)，經(jīng)雨水的浸蝕和滲漏污染地下水及土壤。
4 污泥焚燒處理
污泥焚燒的處理法是徹底的方法，一是脫水直接焚燒，另一類是脫水、干化再焚燒，如果城市遠離填埋場，造成運費比較高，使用焚燒法處理污泥是經(jīng)濟有效的。因城市污泥含有大量的有機物和一定量的纖維木質(zhì)素，脫水后的污泥發(fā)熱量約為836kj/kg，摻入適量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物制成合成燃料，可作工作爐窯和生活鍋爐的輔助燃料。由于污泥含水率高，必須保證比較低的含水率才能制成“合成燃料”，國內(nèi)外對污泥的脫水處理多采用機械壓濾、真空過濾等方法，這些方法投資高、能耗大，采用重力吸附脫水法（污泥干化池），可節(jié)約費用90%。它的主要原理是：根據(jù)污泥的脫水性能，選擇相應的濾料，濾料可分為二至三層，每層20～30cm厚，濾料可選擇活性炭、煤渣等。泥漿用泥漿泵抽至污泥干化池，泥漿在池中均勻地擴散，經(jīng)過濾料層可除去部分有害物質(zhì)，而污泥被截留在濾料上面，積到一定程度，可挖至鍋爐房焚燒。優(yōu)點：焚燒法產(chǎn)生的剩余物少，無異味，可迅速和較大程度的使污泥達到減量化，不需作滅菌處理，干污泥顆?？勺靼l(fā)電廠燃料的摻合料，燃燒灰可作水泥的添加劑，污泥陶粒等可作建筑材料，污泥通過干餾，可提取焦油、燃料油等，也可制造四氯化碳、有機玻璃樹脂、甲醛等化工產(chǎn)品。污泥的利用前景十分可觀，缺點：一次性投資大，運行費用高，管理水平和設備維修要求高，焚燒的煙塵如果直接排放，污泥中的重金屬物質(zhì)會隨著煙塵擴散而污染空氣。另一方面成本高，如果采用機械脫水，焚燒成本是其他工藝的2～4倍。如果采用自然脫水雖然成本降低，但時間長，占地面積大，晾曬時，污泥的臭氣會污染空氣。
5 污泥中重金屬的危害與防污染措施
污泥中重金屬的種類和含量變化很大，無一定規(guī)律。主要取決于工業(yè)廢水排入污水處理廠的情況。污泥中的重金屬一部分為水溶性的，可被作物吸收；另一部分為非水溶性的，不易被作物吸收。
高濃度的所有重金屬對動、植物都是有害的，其表現(xiàn)為：
（1）抑制動、植物的生長，過量的重金屬能使土壤貧瘠。
（2）在動、植物的各部位中積累或濃集重金屬離子，對人畜造成潛在的危險。當用污泥作為肥料施用時，水溶性部分將隨水進入植物的器官與細胞，危害作物。如鋅的含量超過200μg/g可使作物減產(chǎn)。銅的含量過多，使根減少等。但土壤中的腐殖質(zhì)等有機物可因螯合或吸附作用固定金屬。有機物與銅、鎳、鉛、鋅、錳、汞等重金屬的陽離子有較高的結(jié)合力，對砷、鉬、硒等陰離子也有固定作用。所以污泥用作粘土土壤或腐殖質(zhì)多的農(nóng)田肥料，污泥中的重金屬將不被植物吸收。同時土壤的pH值與氧化還原狀態(tài)對重金屬的污染影響也很大。錳、鎘、鉻、鉛、鋅、銅、鎳等重金屬的陽離子，其溶解度在酸性土壤中較高，當pH值低于5.5時，對作物的毒害作用很大。在中性或弱堿性土壤中，對作物毒害較小。
不同植物對重金屬的耐受力也不同，蔬菜的耐受力較差，谷類較高，草類較高?？傊亟饘俚奈廴締栴}相當復雜。為了防止重金屬的污染，對用污泥作肥料時，國外作了一些具體的規(guī)定，如加拿大規(guī)定：要求土壤的pH＞6.5，規(guī)定了污泥中的重金屬允許含量及每年施肥次數(shù)。瑞典把污泥劃分為“正常污泥”與“受污染污泥”兩種。
（3）要減少污泥中的金屬的污染，應采取以下措施：
①嚴格控制含重金屬工業(yè)廢水的排放，這是根本的措施。而處理含重金屬工業(yè)廢水的方法很多，如氫氧化物沉淀法、離子交換法、活性炭吸附法、蒸發(fā)濃縮法等，其中應用較廣的是，氫氧化物沉淀法、離子交換法和活性炭吸附法。氫氧化物沉淀法的優(yōu)點是可處理大量的高濃度的金屬；而離子交換法中離子交換樹脂的交換量是有限的，當飽和后，就不能再吸附金屬離子了；近年來，利用微生物從廢水中吸附重金屬在投資、運行、管理和金屬回收、水回用等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的治理方法。目前，利用微生物細胞作為生物吸附劑處理含重金屬工業(yè)廢水的技術正向著無毒無害、無二次污染的方向邁進。
（2）加強污泥作為肥料使用的檢測與科研工作；特別注意因鎘在植物中的遷移性強，對人、畜毒害嚴重，而鎳、銅、鋅的污染較廣泛。
（3）用污泥作肥料的土壤的pH值應大于6.5，屬粘性土或腐殖質(zhì)多的土壤。
（4）用污泥作肥料的植物，以谷類為宜。
（5）由于重金屬可在土壤及植物中積累，應控制施肥量與施肥次數(shù)。
6 污泥綜合處理技術與應用
（1）熱噴處理污泥。熱噴處理能有效的殺滅污泥中的病原物和除臭。并使污泥中的有機碳、速效氮和磷含量分別提高到87%、19%和35%。污泥經(jīng)熱噴處理，有利于提高污泥中養(yǎng)分的生物有效性。熱噴是將物料置于壓力罐內(nèi)，通入蒸汽保持短時高溫、高壓，然后瞬時全部放壓的處理技術。采用熱噴與堆肥，處理時間短，無害化程度高，有利于深加工和開發(fā)有機復合肥。
（2）廣東江門某電路板生產(chǎn)廠，由于污泥中含有大量重金屬，其污泥處理方法是：將泥漿用泥漿泵抽至污泥濃縮池，污泥進入濃縮池后，經(jīng)過5～8h的濃縮，濃縮污泥由污泥泵抽至污泥壓濾機中壓成泥餅，卸下來的干污泥餅打包另外處理。
（3）蘇州城西污水廠對污泥進行微波輻射處理后，污泥的衛(wèi)生指標明顯改善，大腸桿菌基本被殺滅。因微波能使水溫上升很快，而且微波加熱是一種體積加熱，一方面使細菌所處的環(huán)境溫度提高，另一方面使細菌體內(nèi)的溫度也隨著升高，甚至發(fā)生細胞內(nèi)蛋白質(zhì)凝固。因此，微波輻照可以對污泥快速低溫滅菌，有利于污泥的農(nóng)用。但嚴格的控制污水廠進水的重金屬的濃度，是污泥農(nóng)用化的關鍵環(huán)節(jié)之一。
（4）江蘇某啤酒廠的污泥處理系統(tǒng)由投藥系統(tǒng)，污泥脫水系統(tǒng)及污泥輸送系統(tǒng)組成，投藥罐容積1.9m3，內(nèi)設5.5kW攪拌機，藥劑為PAM；污泥脫水機型號為drp-150，污泥量為10t左右，脫水后的污泥由皮帶輸送機送至污泥儲存罐，再由汽車運走。
（5）徐州污水處理廠，處理能力為16.5萬m3/d，污泥未經(jīng)消化，采用中科院農(nóng)科所技術，通過烘干進行殺滅病菌再混合造粒成有機復合肥。
（6）唐山西郊污水處理廠，處理能力為3.6萬m3/d，投資70萬元，年產(chǎn)肥料1000t，將脫水污泥按1:0.6的比例摻混粉煤灰，降低含水率、自然堆肥發(fā)酵。其中加鋸末和秸稈作為膨脹劑，使有機物腐化穩(wěn)定，惡臭減少，病菌基本殺滅。
（7）淄博污水處理公司，處理能力為25萬m3/d，采用消化系統(tǒng)，日產(chǎn)肥料77t，制成固氮菌、解鉀菌和解磷菌。經(jīng)過大田施用，肥效高于進口生物肥，每噸可獲利200元。
（8）上海桃浦污水廠，采用流化床焚燒工藝焚燒污泥，上海龍華污水廠，采用轉(zhuǎn)窯焚燒污泥都取得初步成功。
（9）根據(jù) “九五”計劃，到2010年城市污水集中處理應達40%。預計將增加污水處理能力（5000～6000）×104m3/d，需新建集中污水處理廠1000余座。根據(jù)已建，在建水廠的實際情況，噸水造價一般在1500～2000元之間，噸水運行費0.8～1.4元之間，即建成一座50×104m3/d的城市污水廠，一次性投資費用約在7.5億至10億元，年運行費需數(shù)千萬元甚至達億元。目前我國城市污水處理廠普遍采用的工藝為普通活性污泥法、間歇式活性污泥法、氧化溝法、AB法等，這與美國、德國等發(fā)達 所采用的技術與工藝幾乎處于同一水平上，投資費用十分高昂。決定投資成本很重要的一個因素是處理工藝的選擇。根據(jù)我國的國情，應控制噸水造價在600～1000元，噸水運行費控制在0.4元以下；同時要提高設備國產(chǎn)化率，鼓勵引進技術，而不是單純引進和購買外國設備；我國現(xiàn)有污水廠往往是引進國外成套設備，其價格一般是國產(chǎn)設備的4～6倍，這就進一步增加了城市污水廠的造價成本；要鼓勵污水處理廠集中建設，一般可節(jié)約20%～30%的建設資金。以上海市污水廠為例，采用焚燒工藝，污泥處理的費用，進口設備是國產(chǎn)設備的1.4倍，焚燒工藝是填埋工藝的1.1倍。污泥干固體處理成本約為800元/t，以1×104污水產(chǎn)生2.0tDS計，1t污水的污泥處理成本約為0.16元。而國內(nèi)大型污水處理廠污水處理部分成本為0.3～0.45元/t。
7 結(jié)束語
盡管城市污泥的處理方法多種多樣，應根據(jù)污泥量，污泥性質(zhì)，重金屬含量等具體情況作具體分析，來選擇本單位合適的處理方法。同時，要考慮環(huán)境生態(tài)，經(jīng)濟效益，處理成本，技術發(fā)展趨勢等因素。還要積極探索污泥處理的新方法，新技術，新工藝。治本先治源，應考慮改進污水廠的處理工藝、控制工業(yè)廢水的排放等，以減少污泥的產(chǎn)量。我國是一個發(fā)展中 ，對具有一定的環(huán)境條件和可開發(fā)利用荒地的地區(qū)，宜采用投資省，運行費用低的污泥堆肥工藝，對處理規(guī)模較少的污水處理廠[處理量為（5～10）×104m3/d以下]可采用污泥直接堆肥方法。在資金不足時，采用分期建設的方法，待條件成熟后，再建設工藝齊全的污泥中溫厭氧消化工藝是可行的。
