摘要：隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率逐年提高，城市污水處理廠的脫水污泥產(chǎn)量也急劇增加。為避免給水體和大氣帶來二次污染，對生態(tài)環(huán)境和人類的活動(dòng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，特對脫水污泥的處理處置現(xiàn)狀進(jìn)行了分析研究。結(jié)合有關(guān)研究結(jié)果和資料，提出幾種目前適合我國脫水污泥無害化處理的技術(shù)。
        關(guān)鍵字：城市污水處理廠，脫水污泥，處理，再利用，堆肥

        隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率逐年提高，城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急劇增加。未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類的活動(dòng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

　　據(jù)估算，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量（干重）大約為130萬噸。而且年增長率大于10%，特別是在我國城市化水平較高的幾個(gè)城市與地區(qū)，污泥出路問題已經(jīng)十分突出。如果城市污水全部得到處理，則將產(chǎn)生污泥量（干重）為840萬噸，占我國總固體廢棄物的3.2%。

1. 我國污泥處理處置的具體情況

　　目前，我國污泥處理處置方法中，污泥農(nóng)用占44.8%、陸地填埋占31%、其他處理約10.5%、沒有處理約13.7%，這些所謂的“處理”和“處置”基本上都是在特定的條件下估算的，嚴(yán)格來說以上數(shù)字將會(huì)有很大的變化。據(jù)估計(jì)，我國用于污泥處理處置的投資約占污水處理廠總投資的20—50%，可以看出，污泥處理處置處于嚴(yán)重滯后狀態(tài)。

　　污泥處理處置問題已經(jīng)在大城市中表現(xiàn)出來。早期的污水處理廠，由于沒有嚴(yán)格的污泥排放監(jiān)督，普遍將污水和污泥處理單元?jiǎng)冸x開來，為了追求簡單的污水率，盡可能的簡化、甚至忽略了污泥處理處置單元；有的還為了節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用將已建成的污泥處理設(shè)置長期閑置，甚至將未做任何處理的濕污泥隨意外運(yùn)、簡單填埋或堆放，致使許多大城市出現(xiàn)了污泥圍城的現(xiàn)象并已開始向中小城市蔓延，給生態(tài)環(huán)境帶來了極不安全的隱患。

　　目前我國雖然對污泥問題開始關(guān)注，但仍然停留在技術(shù)層次，2003年開始，我國主要大城市，開始嘗試進(jìn)行污泥處理處置規(guī)劃，對其技術(shù)方案進(jìn)行了充分論證。如：廣州市近期采取生污泥填埋，遠(yuǎn)期將用于農(nóng)肥；深圳市已完成專項(xiàng)規(guī)劃，擬采取熱干化加焚燒工藝；上海市則根據(jù)不同情況，采取處理分散化、處理集約化、技術(shù)多元化的方針；天津市計(jì)劃建設(shè)3座污泥處理廠，采用污泥消化發(fā)電工藝，但尚無污泥最終的處置的方法。

2. 我國城市污水處理廠脫水污泥處理處置現(xiàn)采用的主要方法

　　目前在我國脫水污泥處理中主要采取的方法有海洋傾倒、衛(wèi)生填埋、焚燒、污泥熱干化、堆肥等多種處理技術(shù)，各種方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 海洋傾倒：目前世界各國基本上都不允許往海洋傾倒污泥。

2.2 衛(wèi)生填埋：雖然衛(wèi)生填埋操作簡單、費(fèi)用低，但是滲漏液難處理，影響地下水系。并且國內(nèi)的一些垃圾填埋廠，禁止含水80%的脫水污泥直接進(jìn)入填埋廠，原因不僅有滲漏液的問題，關(guān)鍵由于污泥含水率高，各種壓實(shí)設(shè)備無法工作，造成填埋廠無法運(yùn)行，現(xiàn)階段一些填埋廠只允許含水40%以下的污泥進(jìn)入填埋廠。

2.3 焚燒：焚燒處理技術(shù)優(yōu)勢在于處理的徹底性，其減容率可達(dá)到95%左右，其有機(jī)物被完全氧化，重金屬，（除汞外）幾乎全部截流在灰渣中。但是該方法的缺點(diǎn)為投資和操作費(fèi)用較高；在焚燒過程中產(chǎn)生飛灰、爐渣和煙氣等難以處理的物質(zhì)，且成本高。

2.4 污泥熱干化技術(shù)：污泥熱干化技術(shù)指利用熱破壞污泥的膠凝結(jié)構(gòu)，并對污泥進(jìn)行消毒滅菌。干燥溫度可達(dá)95℃以上，能夠有效的殺滅病原菌。能使污泥顯著減容，產(chǎn)品穩(wěn)定，無臭且無病原生物，干化處理后的污泥產(chǎn)品用途多，可以用做肥料、土壤改良劑、替代能源等。優(yōu)點(diǎn)占地少，自動(dòng)化程度高，如果污泥進(jìn)行完全干化，干到含水0%以下能耗很大、設(shè)備投資高。

2.5 污泥堆肥技術(shù)：污泥堆肥技術(shù)實(shí)質(zhì)上是利用污泥中的好氧微生物菌對污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵的處理過程。借助于混合微生物群落，對多種有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為植物容易吸收的類腐物質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)為利用生物能，節(jié)約能源，肥效好：其缺點(diǎn)占地面積大，周期長，易產(chǎn)生臭氣等。

　　綜合以上污泥處理工藝技術(shù)的特點(diǎn)并結(jié)合我國國情，結(jié)合西安市兩個(gè)污水處理廠對污泥處理處置的研究結(jié)果，以及相關(guān)污水處理廠的資料，推薦以下幾種目前適合我國脫水污泥無害化處理的技術(shù)。

3. 脫水污泥處理處置及再利用工藝方法

3.1 污泥預(yù)干化技術(shù)與高溫好氧堆肥發(fā)酵技術(shù)工藝

3.1.1 污泥預(yù)干化技術(shù)

　　污泥干化技術(shù)是通過熱能對污泥進(jìn)行水分去除處理，在干化過程中將耗去大量的熱能，為了降低污泥干化所需要的熱能，由大量的分析研究和試驗(yàn)可得：脫水污泥經(jīng)加熱干化使含水率由80%降到60%這一階段所消耗能量小，其主要去除的是污泥中的游離水；同樣含水率在35%以下繼續(xù)干化消耗能量也小，這兩段的能量消耗基本接近理論值；污泥在含水率35%—60%之間，為污泥的塑性階段，這階段污泥的流體特性類似膠水。膠狀、黏稠，很難處置，對其干化消耗能量急劇增加，很難干化。根據(jù)上述特性，干化污泥要避開污泥塑性階段。要充分利用污泥干化特性，盡量在含水率60%以上，35%以下。在含水率為35%—60%之間干化耗能約為含水率60%以上和35%以下干化耗能的2.5倍；所以對脫水污泥需采用預(yù)干化技術(shù)，使脫水污泥含水率由80%降至60%，這樣大大節(jié)約了能耗。

3.1.2 污泥高溫好氧堆肥技術(shù)

　　污泥高溫好氧堆肥技術(shù)是將含水50—55%的污泥進(jìn)行好氧堆肥發(fā)酵，高溫好氧發(fā)酵過程是通過好氧性微生物的生物代謝作用，使污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成富含植物營養(yǎng)物的腐殖質(zhì)，反映的最終代謝物是CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料維持在60攝氏度以上的持續(xù)高溫，降低物料的含水率，有效地去除病原體、寄生蟲卵和雜草種子，使污泥達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化目的。

3.1.3 污泥預(yù)干化技術(shù)與高溫好氧堆肥發(fā)酵技術(shù)集成

　　采用污泥加熱干化過程中能耗最低的階段（含水率由80%—60%），使污泥含水率由80%降至60%，再與部分菌種進(jìn)行混合，使污泥含水率調(diào)整到55%，含水率55%的污泥正好適合污泥高溫好氧堆肥發(fā)酵的條件，經(jīng)10—15天的堆肥發(fā)酵后物料的含水率降至25%左右，堆肥發(fā)酵后的物料一部分作為菌種回填循環(huán)利用，另一部分可作為營養(yǎng)土，由于污泥中含有N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)，在好氧菌作用下穩(wěn)定熟化，易于植物吸收，直接用于園林綠化、植被恢復(fù)、回填土等。

3.1.4 污泥預(yù)干化與堆肥工藝特點(diǎn)

　　能耗低（以日處理50噸含水80%污泥計(jì)） 預(yù)干化比完全干化（含水由80%降到10%）節(jié)省50%以上的熱能。

　　占地小 對比完全干化，預(yù)干化設(shè)備主機(jī)體積只相當(dāng)完全干化設(shè)備主機(jī)體積的一半。對比完全堆肥，因?yàn)轭A(yù)干化減容一半，以后再堆肥，對比完全堆肥占地減少一半。

　　運(yùn)行費(fèi)用低 以蒸汽為熱源：如果每噸8bar蒸汽估價(jià)為40元，則核算預(yù)干化1噸污泥成本為：39.6噸蒸汽乘以40元/噸除以50噸（脫水污泥）=32元能源費(fèi)用。對比完全干化62.7噸蒸汽乘以40除以50=50元能源費(fèi)用。（暫時(shí)考慮用電功率及其他條件一樣）

　　自動(dòng)化程度高 實(shí)現(xiàn)無接觸自動(dòng)化操作，自動(dòng)化、現(xiàn)代化程度高。

　　適用范圍廣 適合各大中型污水處理廠，不僅可以處理城市污水處理廠脫水污泥、還可以處理石化污泥、酒糟等有機(jī)廢物，處理量可以在40—600噸/日脫水污泥。

3.2 污泥晾曬技術(shù)與堆肥處理工藝

3.2.1 污泥晾曬工藝

　　近年來，許多污水廠在污泥處置方面做了大量的工作，如北京排水集團(tuán)的大興污泥消納場，其每天平均消納300—400噸含水率為80%的脫水污泥，其處理工藝是：從污水廠送來的含水率為80%的脫水污泥首先在露天的場地進(jìn)行條垛堆肥，然后在進(jìn)行部分干燥處理；由于含水率為80%的脫水污泥在露天堆放，則受天氣的影響很大，在雨季污泥很不容易干化，并且大量的污泥露天堆放對環(huán)境也有很大影響。為了解決上述問題，可以將含水率為80%的脫水污泥在陽光大棚內(nèi)以0.4—0.6米的厚度堆放，并使用專用晾曬翻堆設(shè)備對污泥進(jìn)行多次晾曬翻堆，使污泥含水率由80%快速降至60%，達(dá)到污泥好氧發(fā)酵的條件。該工藝是利用太陽能對污泥進(jìn)行水分去處，工藝簡單，耗能很低，并且污泥干化過程中產(chǎn)生的惡臭氣體容易有效收集進(jìn)行除臭處理

3.2.2 污泥晾曬技術(shù)與好氧堆肥發(fā)酵處理技術(shù)集成

　　含水率為80%的脫水污泥在陽光大棚中經(jīng)過晾曬翻堆后，其含水率由80%快速降至60%，再與好氧發(fā)酵菌種、部分添加劑（粉煤灰）等回填物及除臭劑充分混合以后，通過布料設(shè)備均勻送到臥室發(fā)酵倉內(nèi)，在發(fā)酵倉內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)使物料充分好氧發(fā)酵，同時(shí)通過翻堆機(jī)攪拌使其均勻發(fā)酵并且推動(dòng)物料向前運(yùn)動(dòng)。經(jīng)十天發(fā)酵后物料的含水率已降至25%，干燥后的物料一部分作為回填物循環(huán)利用，一部分根據(jù)市場需要加入土壤營養(yǎng)素制成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的成品肥，如果市場需求不足可以一部分制肥，一部分不加入營養(yǎng)素直接輸出作為園林綠化、土壤改良或回填土用。

3.2.3 污泥晾曬與堆肥處理工藝特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：投資小、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低。在陽光棚式建筑物里，利用太陽能照射污泥，在機(jī)械化晾曬設(shè)備的翻動(dòng)、打散、移動(dòng)下，通過特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)路及除濕系統(tǒng)，使污泥在5—8天左右時(shí)間內(nèi)含水率降到60%，達(dá)到發(fā)酵的條件。所以整個(gè)過程，不需要添加熱能。

　　缺點(diǎn)：占地大，對比預(yù)干化堆肥工藝大約增加占地一倍以上。對比完全堆肥工藝略比小些。自動(dòng)化程度低，不能實(shí)現(xiàn)無接觸、無人操作。適合小型污水處理廠，處理量可以在60噸/日脫水污泥以下。晾曬過程中產(chǎn)生臭氣對環(huán)境影響大，需要上除臭裝置解決該問題。

3.3 全堆肥技術(shù)

3.3.1 高溫好氧堆肥技術(shù)是將含水率為80%的脫水污泥和大約一倍的含水率為10%一下的污泥、菌種、添加劑（粉煤灰）的進(jìn)行混合，使混合后的物料含水率為50%左右，然后通過布料設(shè)備均勻送到臥式發(fā)酵倉內(nèi)，在發(fā)酵倉內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)使物料充分好氧發(fā)酵，同時(shí)通過翻堆機(jī)攪拌使其均勻發(fā)酵并且推動(dòng)物料向前運(yùn)動(dòng)。好氧發(fā)酵過程是通過好氧性微生物的生物代謝作用，使污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成富含植物營養(yǎng)物的腐殖質(zhì)，反映的最終代謝物是CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料維持在60%以上的持續(xù)高溫，降低物料的含水率，有效地去除病原體、寄生蟲卵和雜草種子，使污泥達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的目的。

        經(jīng)10-15天的堆肥發(fā)酵后物料的含水率已經(jīng)降至25%左右，堆肥發(fā)酵后的物料一部分作為菌種回填循環(huán)利用，另一部分可作為營養(yǎng)土，由于污泥中富含N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)，在好氧菌作用下穩(wěn)定熟化，易于植物吸收，直接用于園林綠化、植被恢復(fù)、回填土等用。

3.3.2 全堆肥處理工藝特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、投資省，建設(shè)周期短。

　　缺點(diǎn)：占地面積大、適合小型污水處理廠，處理量可以在50噸/日脫水污泥以下。自動(dòng)化程度低，不能實(shí)現(xiàn)無接觸、無人操作。發(fā)酵過程中產(chǎn)生臭氣對環(huán)境影響大，需要上除臭裝置解決該問題。
 

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