隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，城市化、工業(yè)化進程步伐不斷加快，公眾對環(huán)境質量的要求越來越高，公眾的環(huán)保意識也在不斷增強，環(huán)境保護和治理是落實“五大發(fā)展”理念的重要工作。據(jù)住建部統(tǒng)計，截止至2016年9月底，我國污水處理廠的數(shù)量3976座，日處理能力達1.7億立方米，我國污水處理廠興建以及污水處理能力和處理率都呈現(xiàn)大幅度增長態(tài)勢。而污泥作為污水處理的“衍生品”，隨著污水處理量的增加而急劇增加，2015年我國市政污泥產(chǎn)量達3500萬噸，至2020年，市政污泥將達到6000萬噸-9000萬噸。
“重水輕泥”是我國污水處理過程中普遍存在的現(xiàn)象，城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)雖快速發(fā)展，污泥處理處置行業(yè)卻發(fā)展緩慢，與污泥產(chǎn)量連續(xù)遞增的趨勢相背，并且污泥的有效處理處置效率較低，直接傾倒和簡單填埋的方法是目前大多數(shù)污水廠采用的方式，污泥有效處理率遠低于30%，大量污泥沒有得到規(guī)范化的處理，直接造成了“二次污染”。
但污泥濃縮處置后可以作為制磚和水泥的原料，經(jīng)過適當處理后可以作為肥料，焚燒后可以當做能源發(fā)電。污泥具有環(huán)境危害性和資源性雙重屬性。所以要利用先進技術來處理污泥，做好污泥的資源化利用，發(fā)揮污泥的經(jīng)濟和社會效益。
一、污泥的特性及特征
1.有害性
我國城鎮(zhèn)污水廠的污泥有機物和重金屬含量高，有機物含量高容易滋生細菌，并且發(fā)生腐臭，污泥中含有的有機污染物不易降解、毒性殘留時間長，這些有毒有害物質進人水體與士壤中將造成環(huán)境污染，污泥對環(huán)境的二次污染還包括污泥鹽份的污染和氮、磷等養(yǎng)分的污染，重金屬含量高將影響污泥的土地利用。
2.含水率
污泥的含水率從99%下降1%時，污泥體積能減少一半，污泥含水率下降至85%左右時，污泥可用泵來輸送;含水率低于80%時，污泥呈不易流動的狀態(tài)，可運輸外運，污泥經(jīng)濃縮后含水率達到60%左右，多為固體狀態(tài)。熱干化、焚燒或熱處理等方法可進一步除去污泥中的水分。
3.污泥比阻
污泥比阻是描述污泥脫水的難易程度或污泥的脫水性能。通常污泥比阻越大，越難脫水，這與污泥脫水時濾布的特性和壓榨或離心程度有關。
二、污泥處理技術概述
1.污泥厭氧消化
污泥厭氧消化是指在無氧條件下，由兼性菌和厭氧菌將污泥中可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等穩(wěn)定物質，同時減小污泥體積，去除臭味，殺死寄生蟲卵，回收利用消化過程中產(chǎn)生的沼氣的過程。是污泥減量化、穩(wěn)定化的手段之一，一般分為三個階段：水解酸化階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，產(chǎn)甲烷階段，可以使污泥中有機物濃度降低30%-50%左右。但基建費用較高，占地較大，適用于規(guī)模大產(chǎn)生污泥量多的污水處理廠。
2.污泥好氧消化
污泥好氧消化的實質是生物污泥內(nèi)微生物有機體的內(nèi)源代謝，即細胞原生質在有氧條件下的生物氧化作用。好氧消化對有機質的降解程度高，消化時間短，不產(chǎn)生臭氣，易脫水，運營操作管理簡單，但運行維護費用較高，能夠消化污泥量較少，污泥降解程度隨溫度變化較大。
3.污泥脫水
將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分，轉化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。脫水后的污泥含水率可降低到80%以下，污泥具有固體特性，成泥塊狀，便于運輸和最終處理處置。
(1)干化法。一般包括自然干化法，熱干化法，石灰石穩(wěn)定干化法等。自然干化是依靠下滲作用和蒸發(fā)作用來降低堆放在固定場所污泥的含水量。下滲作用可將污泥含水率降低到百分之八十五左右，蒸發(fā)作用數(shù)周后，污泥含水率可降到百分之七十五左右。污泥石灰石穩(wěn)定干化技術的原理是利用石灰和水發(fā)生的化學反應，形成較為穩(wěn)定的氫氧化鈣，從而實現(xiàn)對污泥中的含水的化學處理，起到吸水干化的效果。熱干化是指將污泥通過直接加熱的方式進行烘干處理，這能夠實現(xiàn)污泥含水的有效降低，通過能夠降低內(nèi)部細菌等的滋生和繁殖，實現(xiàn)對污泥氣味的改善。
(2)機械脫水法。利用離心分離、帶式壓濾、板框式壓濾、管式壓濾真空過濾、污泥增稠等機械進行脫水的方法。投加無機鹽或高分子混凝劑是目前普遍的預處理方法。過濾是將濕污泥用濾層經(jīng)過重力濃縮、壓榨后過濾污泥，水分(濾液)滲過濾層而回用，脫水污泥(濾餅)則被截留在濾層上，然后通過輸送機外運。離心法是利用污泥中固、液比重不同而產(chǎn)生的不同離心力達到泥水分離的效果。
三、污泥處置技術概述
在我國，由于經(jīng)費和技術上的原因，目前污泥尚無穩(wěn)定而合理的出路，總的狀況還是以土地填埋、農(nóng)業(yè)利用和綠化的土地利用方式為主。農(nóng)業(yè)利用占比44.83，土地填埋占比31.03%，焚燒、綠化和與垃圾一塊填埋共占比10.35%，而未經(jīng)處理的占比達13.79%。
1.填埋法
國內(nèi)對污泥進行處置最常見的方法是利用城市生活衛(wèi)生垃圾廠進行填埋。它具有投資較少、容量大、見效快的特點，但污泥中含有的有毒有害物質會以滲濾液和臭氣的方式污染地下水和大氣團，造成二次污染。隨著近年來污水廠剩余污泥量的大量產(chǎn)出，可供衛(wèi)生填埋的填埋廠容積越來越有限，并且隨著土地資源緊張和高昂的污泥運輸費用也是制約污泥衛(wèi)生填埋的一個重要問題。因此我國采用衛(wèi)生填埋處置污泥技術的比例逐漸減少，但仍占很大一部分比例。
2.土地利用
污泥的土地利用是污泥處理的一種有效方式。剩余污泥中含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素和鈣、鎂、銅、鐵、鋅等微量元素，它們有改善士壤結構、增加士壤肥力、促進植物生長的作用。但污泥土地利用的不足是容易產(chǎn)生惡臭等廢氣，影響周邊的環(huán)境，對附近居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生一定影響。污泥土地利用受到其泥質特性的影響，尤其是士攘中的重金屬含量影響，在采用這一處置技術時，要做好相關的風險防范，為了減少對士壤的二次污染，堆肥時通常加人稻草、木屑等作為調理劑和膨脹劑，不僅能增加發(fā)酵的能源物質，也對污泥中的重金屬起稀釋作用。
3.焚燒法
污泥焚燒是利用污泥的有機成分較高，具有一定熱值等特點來處置污泥。污泥焚燒的技術方法及工藝流程具有多種方式，從燃料方面包括單一焚燒(在焚燒爐內(nèi)單獨處置污泥)和混合焚燒(污泥或污泥衍生燃料與其他可燃物混合進行燃燒)兩種形式。目前，污泥焚燒技術已得到了迅速發(fā)展，尤其在發(fā)達國家已成為主流污泥處置技術。在2016年以前，美國的污泥焚燒占所有污泥處置技術的比例約22%，日本約68%，歐盟國家約20%-40%，而中國的污泥焚燒比例僅為3%。
焚燒法可最大化的減少污泥的體積，減量率可達95%左右，并且污泥中的有機物焚燒時均被完全氧化，病原體和細菌均被完全殺死，另外污泥在焚燒時，可利用余熱發(fā)電或供熱，具有良好的經(jīng)濟效益。但焚燒法的投資和操作費用較高，焚燒時產(chǎn)生的二噁英有毒氣體、飛灰、爐渣和煙氣可引起二次污染。
4.建材利用
污泥的資源化利用是污泥處理處置技術發(fā)展的最終趨勢。污泥的建材利用主要包括以下出路：污泥制瀝青;污泥制磚;污泥制陶粒;污泥制生態(tài)水泥;污泥制混凝士;污泥制吸附劑等。但從經(jīng)濟和產(chǎn)品適用角度看，污泥制磚和制水泥是目前比較可行的建材利用方法。
2001年4月日本第一座“生態(tài)水泥廠”在千葉縣正式投產(chǎn)，以污水廠污泥、下水道淤泥和垃圾焚燒飛灰殘渣等作為原料，每年生產(chǎn)“生態(tài)水泥”的最大產(chǎn)能達11萬噸。但污泥中磷含量較高會引起磚塊或水泥熔點降低，其產(chǎn)品不得用作高層建筑材料，污泥中存在重金屬有害成分，德國等國家規(guī)定，污泥制磚和制水泥的建材產(chǎn)品不得參與飲用水建設。
來源:水工業(yè)市場雜志 作者:雒建偉等
特此聲明：
1. 本網(wǎng)轉載并注明自其他來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點。
2. 請文章來源方確保投稿文章內(nèi)容及其附屬圖片無版權爭議問題，如發(fā)生涉及內(nèi)容、版權等問題，文章來源方自負相關法律責任。
3. 如涉及作品內(nèi)容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日內(nèi)起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關權益。