对山西省城镇污水厂污泥处理处置的研究

郝晨光

城镇污水处理厂污泥是指在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂。污泥所富含的有机物及有害物质仍会降解污染环境、向地下渗漏污染地下水源等问题带来二次环境污染。特别是一些污泥成分复杂，可能含有大量的重金属、病原菌及寄生虫(卵)，如果处理处置不当，可能会造成严重的环境污染问题。因此，经济有效的实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，具有极其重要的意义。本文谨就山西省城镇污水处理厂污泥产生情况，以及处理处置方式进行研究探讨，以确定合理的工艺路线。

1 山西省城镇污水处理及污泥产生情况

“十一五”期间，山西省的城市污水处理率由56.23%提高到了80.6%。到2010年年底，山西省共建成城镇污水处理厂136座(含部分企业自建污水厂)，总设计规模达305.54万m3/d，共敷设污水配套管网6580.975 km，实现了城镇污水处理厂市、县(市)全覆盖。全年累计处理污水62302.05万m3，削减COD 19.37万t，单位脱水污泥产量为0.76 kg/m3。全省一年产生的城镇污水处理厂脱水污泥约47.5万t。目前，全省城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、堆肥和焚烧等，而大部分未进行规范化的处理处置。我省11个地方城镇污水厂污泥产生量见表1。

2 国内外城镇污水处理厂污泥处理处置的方式

在很多发达国家，都把污泥处理处置作为污水处理过程中极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的50%～70%。由于各国具体情况不同，污泥处理处置的方式也各有侧重。在美国，土地利用是主要方向，目前土地利用的比例已经达到60%以上;日本由于国土面积较小，主要以焚烧为主，约占63%，近年正在逐步加大建材和生物质利用的比例;欧盟各成员国各有不同，总体正在调整路线，逐步放弃焚烧的方式，回归到土地利用上来。但由于泥质的不同，即使一个国家的不同地区也有所侧重，如在英国北部大型工业城市，由于污泥中重金属含量较高且含有一些有毒成分，因此焚烧比例较大，而其他城市则以污泥土地利用为主。

我国绝大多数城镇污水处理厂的污泥采用了浓缩、脱水、填埋的处理处置方式，但由于目前垃圾无害化填埋场的建设远滞后于污水处理厂，能够实现规范化填埋的污泥比例不高，一些地区甚至出现随意弃置，造成二次污染的情况。近年来，上海、杭州、大连等有条件的城市建成了一批污水处置设施，但尚未在行业内形成规模和推广。

表1 我省11个地市城镇污水厂污泥产生量

3 污泥处理处置的主要技术

污泥的处置和处理是污泥进入环境前后两个不同阶段。处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程。处置是指对处理后污泥进行消纳的过程。

3.1 污泥处理技术

1)污泥浓缩脱水。浓缩原理是通过重力或机械的方式去除污泥中的一部分水分;脱水原理是通过机械的方式将污泥中的部分间隙水分离出来，进一步减小体积。浓缩污泥的含水率一般可达94%～96%。脱水污泥的含水率一般可达到80%左右。有条件的地区，还可以对污泥调理后进行深度脱水，使含水率降到55%～65%甚至更低。几种常见污泥脱水技术比较见表2。2)厌氧消化。厌氧消化的原理是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，从而实现污泥稳定化的一种污泥处理技术。厌氧消化可以分为高温和中温两种，消化过程中产生的沼气可以再利用。3)好氧发酵。其原理是通过好氧微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质。代谢过程产生的热量可以使堆料层温度升高至55℃以上，故可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，并使水分蒸发。4)污泥热干化。原理是通过污泥与热媒之间的传热作用，脱除污泥中水分的工艺过程。可以利用污泥厌氧消化处理过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、热电厂余热或其他余热干化污泥。5)石灰稳定。原理是将一定比例的生石灰与脱水污泥均匀掺混，使之与脱水污泥中的水分发生反应，生成氢氧化钙和碳酸钙并释放热量。一般作为建材利用、水泥厂协同焚烧、土地利用、卫生填埋等污泥处置方式的处理措施。

表2 几种常见污泥脱水技术比较

3.2 污泥处置技术

1)土地利用。污泥经过稳定化、无害化处理后，以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面，使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用。用于农业用途的污泥泥质应符合CJ/T 309城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质标准的要求;用于园林绿化和林地的污泥泥质应符合GB/T 23486城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质标准的要求;用于沙荒地、盐碱地和矿山废弃地土壤改良的污泥泥质应符合CJ/T 291城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质标准的要求。2)污泥焚烧与协同处置。污泥焚烧是利用污泥中的热量和外加辅助燃料，通过燃烧实现污泥彻底无害化处置的过程。包括单独焚烧，以及与工业窑炉协同焚烧两种方式。常见的工业窑炉协同焚烧有利用水泥窑和热电厂进行协同处置的技术，前者是通过水泥窑的高温将污泥焚烧，并使其成为水泥熟料的一部分;后者可利用热电厂余热作为干化热源，掺烧过程中又充分利用了热电厂的焚烧和尾气处理设备，对于我省具有很大的实践意义。3)建材利用。主要是指以污泥作为原料制造建筑材料，最终产出可以用于工程的材料或制品。建材利用的主要方式有:污泥用于水泥熟料的烧制(水泥窑协同处理处置)、污泥用于制造陶粒等。4)污泥填埋。有单独填埋、与垃圾合并填埋两种方式，国内主要是与垃圾混合填埋。污泥与生活垃圾混合填埋时，必须降低污泥的含水率，同时进行改性处理。污泥泥质标准应满足GB/T 23485城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质和GB 16889生活垃圾填埋场污染控制标准要求。污泥经处理后，也可以作为垃圾填埋场的覆盖土。

4 结语

山西省作为一个经济欠发达，且水资源严重短缺的省份，各地污水处理厂污泥处理处置技术的选择应兼顾环境生态效益与经济发展水平，尽量考虑适合本地情况、技术安全可靠、能够长期稳定运行、符合可持续性发展原则。

1)污泥处理工艺的选择。鉴于我省目前建成的城镇污水处理厂基本建有污泥浓缩、脱水设施，今后应进一步规范和强化污泥浓缩和脱水环节管理，使污泥含水率达到80%以下。同时，应大力推广污泥脱水后的后续处理，特别是根据终端处置方式的选择，相应地采取厌氧消化、好氧发酵、石灰稳定、干化脱水等处理工艺，为后续处置创造条件。

2)污泥处置方式的选择。就全省而言，在近期垃圾无害化处理设施建设进程不断加快的大背景下，应当首先尽快实现规范化的填埋处置。同时，结合省内热电企业数量较多的实际，努力推广污泥的热电厂协同处置，充分利用电厂预热进行干化，实施掺烧;还应当充分重视污泥堆肥和土地利用的路线，积极鼓励有益的尝试，积累经验并在有条件的地区推广。结合我省污水处理厂规模偏小的情况，远期应形成热电厂干化掺烧和土地利用区域、规模化运作，并以规范填埋为补充处置方式的污泥处置格局。

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