探讨我国城市污水厂污泥处理处置技术研究

目前，我国城镇污水处理厂每年产生的剩余干污泥约180万t（含水80％的污泥900万t），预计未来5年内，年干污泥产量将达到540万t（含水80％的污泥2700万t）。污泥的处理、处置在污水处理中是不可或缺的。自20世纪80年代起，我国开始大规模的建设现代污水处理厂，但一直忽视了污泥处理、处置的重要性，据资料统计显示，欧美等发达国家在污水处理厂的建设中，污泥处理、处置的投资占总投资的50-70％，而我国目前只有20-50％。

污泥作为污水处理的剩余产物，含水率高达70-80％，易腐烂，有恶臭，并含有大量病原微生物、寄生虫卵或重金属等有害物质，如不加妥善处理和处置，直接排放会给环境带来严重的二次污染。由此可见，污泥处理已成为污水处理厂面临的又一难题。1 我国污水厂污泥的特点

污泥成分复杂且含有有毒物质，这成为污泥资源化利用的主要障碍之一。

我国污水厂污泥的成分特点如表1所示[1-3]：

表1 我国城市污水厂污泥的成分特点

参数

特点

1

脂肪，碳水化合物

脂肪含量低，碳水化合物含量高VSS，碳水化合物（淀粉、糖类、纤维）含量高（高于50％），脂肪含量低（约20％），人均排出BOD：20-30g/p.d，SS：35-50 g/p.d，有机物含量稍低于50％

2

污泥的C/N比

污泥含氮量较高，一般在3％左右，污泥C/N比维持在10-20％的范围

3

pH值和酸碱度

污泥的pH和总碱度基本在正常范围，pH再6.5-7.0之间，总碱度在16-26mg/L之间

4

重金属离子

重金属离子含量较高

5

肥分

污泥中富含的氮、磷、钾是农作物必需的肥料成分，有机腐殖质初次沉淀污泥含33％，消化污泥含35％，腐殖污泥含47％是良好的土壤改良剂

6

污泥热值

污泥含有大量的有机物和一定量的纤维木质素，脱水后的污泥发热量约为836kJ/kg，具有较高的热值，在一定含水率下具有自持燃烧和用作能源的可能性

污泥中重金属含量主要取决于工业废水排入污水处理厂的情况，我国污水中工业废水比重较大，故污水厂初沉及二沉污泥重金属含量较高，某些重金属含量超标严重[4]。2 我国污泥处理与处置现状

由于污泥处理技术难度高、投资大、回报不确定等因素，国内涉足此领域的企业少且规模小，与外国先进国家相比差距较大。在我国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理设施的不到25％，处理工艺和配套设备完善的不到10％[5]。国外的城市污泥处理与处置已经有近百年的历史，无论是进行有效利用还是填埋处置，污泥处理与其他废物的处理一样，皆是以污泥减量化、稳定化、无害化、资源化为目的。

污泥处理随着我国污水处理的发展经历了以下阶段[6]：

（1）20世纪60年代，由于我国污水处理厂较少，污泥量不多且成分简单，可简易处理后作为农肥使用，所以在此阶段污泥是资源，污泥处置尚未成为问题。从20世纪80年代至今，我国城市污水处理事业获得了跳跃性发展，城市污水处理厂从原先的400多座发展到2005年的708座。因此在这一时期污水处理事业的重点主要集中在城市污水厂的建设上，污泥处置的问题并未突现，但因在建设中未能对污泥的处理处置进行详细的规划和设计，致使各个部门受认识、资金、技术、土地等条件的制约，在污泥处置方面仍以农田利用和堆放销毁为主，由于重金属等污染问题的出现，农业利用受到限制，污泥逐渐成为隐患。

（2）进入21世纪后，随着城市发展和环境污染的加剧，我国城镇污水处理厂的建设开始快速发展。2003年全国污水处理率为42.39％，其中约有27.4％的城市污水需到污水处理厂集中处理。到2010年估计城市污水处理率将不低于70％。大量污水处理厂投入运行，必将产生大量污泥，所以污泥处理处置已成为行业面临的一个难题。在20世纪90年代之前，我国城市污泥处理工艺一般采用浓缩、中温消化、干化脱水，但是缺少污泥最终处置手段，进入 90年代后，我国污水厂建设规模与数量加大，但是污泥处理主要采用延时曝气和好氧消化法，污泥处置则主要采用堆肥农用、填埋和综合利用等多种形式。3 我国污泥处理处置的常规方法

目前，我国污泥处理与处置方式主要有：污泥堆肥、污泥消化、建筑材料利用、污泥填埋、污泥焚烧、污泥投海等。 3.1污泥堆肥

污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题。污泥中含有丰富的有机物和N、Ｐ、Ｋ等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，能够改善土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长。实践证明，用污泥作为肥料使用，土壤的持水能力、毛细血管孔隙和离子交换能力均可提高3-23％，有机质增加35-40％，总氮含量增加70％，团粒增加25-60％。此外，污泥还能够改变土壤的生物学性状，使土壤中微生物总量及放线菌所占比例增加，土壤的代谢强度提高[7]。且堆肥过程中不需要其他能源和人工管理，投资及运行费用低，操作管理方便，很适用中小型污水处理厂。

污泥的肥料化利用是一种积极、有效且安全的污泥处理方式。几十年来各国普遍采用， 特别是美国近年来在污泥与工业废料生物堆肥技术上取得了进展。我国各地区的污水处理厂和科研部门也在污泥的处理、处置和利用方面进行了大量的研究工作，并取得了可喜的成果，污泥的土地利用已得到普遍的认同。

在应用实践中，因污泥中含有病菌、寄生虫、病原体及重金属等对农作物不利的因素， 因此污泥用做农肥要注意污泥中重金属会造成土壤污染，其次污泥中的病原体会对环境造成影响，再次防止污泥中的高浓度 N、P对地下水造成污染[8]。3.2污泥消化

污泥消化工艺主要分为二元消化[9]工艺和两相厌氧消化工艺两类。二元消化工艺即在第一级采用好氧消化，靠氧化产生的热量使体系温度大于50℃，然后进入第二级中温厌氧消化。两相厌氧消化工艺，即第一级和第二级分别采用中温和高温两相厌氧工艺组合。Ghosh[10,11]等人在EPA资助下对芝加哥市郊污水厂污泥进行了研究，得出以下结论：中温－ 中温两相消化系统在产气率、有机物去除率、过程稳定性方面都超过中温单相消化系统。在高温－高温和中温－中温两相消化系统中，物质对甲烷菌产生抑制。Parkin[12]认为脂类和蛋白质类物质降解产物如NH3-N等两相消化可能对活性污泥降解有改善。3.3污泥填埋

污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。污泥填埋处理成本低、不需高度脱水或自然干化、既处理了污泥又增加了城市的建设用地。

污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥填埋场的渗滤液属高浓度有机污水，必须集中加以处理；填坑需铺设防渗透性能好的材料，卫生填埋场应配设高渗滤液收集装置及净化设施，防止污泥中的各种有毒、有害物质，经雨水的浸蚀和渗漏污染地下水及土壤。污泥填埋场四周应设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施，未经干燥焚烧处理的污泥，宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应<0.5ｍ，消化污泥泥层厚度应不大于3ｍ，泥层上面铺砂土层为0.5ｍ，彼此交替进行填埋，并设置通气装置，污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋[13]。

填埋不仅要占用大量土地，而且由于污泥中含有一定的有毒物质，填埋不当或者由于填埋地质条件等因素，将造成渗滤液的渗出而污染地下水层，影响给水水质。因此，采用填埋需要考虑多方面因素，合理规划。