城市污水处理厂污泥最终处置方式研究

黄晓阳

（惠安兴港公用工程管理有限公司，福建 惠安 362100）

根据相关统计数据，我国每年的城镇污水排放量达到了750亿m3，污泥产量超过6 000万t。污水经过处理后产生液态、半固态和固态的污泥，这些污泥中含有大量重金属、病原菌、致病菌以及有机物等，其中，有机物经过处理可以转变为甲烷、氢气等燃烧气体或者肥料，实现污泥的无害化处理。如果这些物质无法被有效地处理，可能会破坏生态环境，威胁人体健康。然而，长期以来，我国重视污水处理而忽视了污泥处理，导致污泥未能得到妥善处理。根据我国《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》的相关要求，要提高城镇污水处理能力，新增污泥无害化处理设施处理能力必须大于20万t/日，对污水处理厂产生的污泥实现稳定化、无害化和资源化处理。这对城市污水处理厂的污泥处理提出了新的要求，实现污泥的无害化、资源化处理成为污泥处置的发展方向。

1 城市污水处理厂污泥处置现状

城市污水处理厂的污水处理过程中会产生不同含水率的半固态和固态污泥，这些污泥中含有大量有机物、寄生虫、重金属、氮磷等营养物质，如果处理不当，可能对环境造成二次污染。随着城市污水排放量不断增长，污泥产生量逐渐增长，进一步增加了污泥处理压力。2016年实施的“水十条”要求推进污泥稳定化、无害化、资源化处理，污泥无害化处理率达到90%。然而，受污泥处理技术、污泥处置标准等因素的影响，我国污泥处理率远低于发达国家。

目前，我国的污泥处理主要采用焚烧和填埋两种方式。首先，将污泥运输到农田或者处理厂进行集中处理，在一定程度上增加了污泥处理成本[1]。其次，污泥填埋可能导致污泥渗漏到地下水或者地表水中，造成水污染。最后，由于污泥处理责任主体和处理线路不明确，只能实现污泥减量化，无法达到稳定化、无害化和资源化水平，且存在二次污染的风险。

2 城市污水处理厂污泥处置中的问题

2.1 运输不方便

城市污水处理厂的污水经过处理后产生了大量污泥，这些污泥的含水量比较高，需要通过干燥浓缩将含水量降到80%以下，再运输到城市近郊或者农村。由于污泥的体积较大，增加了运输的压力。长期以来，我国广大农村地区习惯使用化肥，不习惯使用污泥，在一定程度上影响了污泥的销路。夏季多雨，农田水分充足，对含水量较高的污泥需求量低，影响了污泥的外运，导致城市污水处理厂的污泥泥满为患[2]。污水处理厂为了减少污泥的排放量，只能将部分污泥回流到污水处理系统中，影响了污水处理厂的正常运行，还有部分污泥溢出污泥池、流入地表水中，造成地表水污染。

2.2 污水中的工业废水比例大

城市污水处理厂汇集了地下管道系统的各种生活污水、工业废水和城市雨水的混合水，生活污水主要来自城市公共设施、卫生间、厨房、洗衣房等生活设施排放废水，这些污水中含有大量淀粉、油脂、蛋白质等有机质，氮氧化物、总磷、氨氮等无机物以及病原菌等微生物和悬浮物。工业废水主要来自工业生产过程中排放的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水、冲洗废水以及综合废水。在工业生产过程中，由于各种工艺的原料、生产工艺、使用设备的用水条件存在差异，工业废水的水质差异比较大，重金属含量高、毒性大、有机质含量高，增加了废水处理难度。由于我国城镇污水处理厂产生的污泥数量不断增多，很多污水厂的污泥未经过无害化处理就直接用于农田，污泥中的病菌、寄生虫卵直接转移到农作物上，影响了农作物的正常生长[3]。还有部分污泥没有经过有效处理就直接露天堆放，导致苍蝇蚊虫滋生、有害物质挥发、污染地表水。我国2020年城市污水排放量为600多亿t，其中，工业废水的总排放量达到250多亿t。由于工业废水来源广泛，主要包括石化、纺织印染、造纸、冶金、电力等领域，且废水处理工艺流程复杂，处理后的污泥仍然含有较多有机物、重金属。

3 城市污水处理厂污泥最终处理策略

3.1 焚烧

污泥焚烧是通过焚烧炉对脱水污泥进行干燥，再利用高温氧化污泥中的有机质，让污泥焚烧后只留下少量灰烬。污泥焚烧是比较常见的污泥处置方式，可以破坏污泥中的有机质，通过高温杀死污泥中的细菌、病毒等病原体，减小污泥的体积，焚烧后的污泥体积仅为原来的10%，可以减少污泥处理量。由于污泥中的含水量比较高，在处理前，需要对污泥进行焚烧脱水干燥，减少炉体的能耗，让污泥热值达到焚烧要求[4]。污泥燃烧产生的颗粒物质可以用作发电厂燃料的掺和料，通过干馏提取焦油、焦炭、燃气等物质；焚烧的灰烬可以用于制作水泥的添加剂、污泥砖等建筑材料；焚烧产生的气体可以作为燃气；将炉体高温预热用来发电。由于污泥焚烧成本高、污泥产生量比较大，前期投入成本高。

3.2 施肥

污泥施肥是通过污泥厌氧消化技术、高温好氧发酵技术将污泥中的好氧微生物提取出来，按照一定的比例，将污泥和添加剂混合，让污泥在好氧环境下进行发酵，在微生物的作用下，污泥中的有机质不断分解，产生甲烷、二氧化碳以及低碳分子。这些有机质是很好的土壤改良剂，可以直接用于农田，增加农田的有机质含量，改善土壤结构，提高土壤肥力。这种污泥堆肥处理方式，可以将污泥中的有机质转变为肥料，提高污泥的利用率，降低植物病原体的传染性，提高污泥处理的附加价值。但是周期比较长，需要在好氧环境下发酵，耗费大量时间；需要购买污泥处理设备，成本比较高；堆肥处理、原料加工和肥料成品需要占用一定的土地，在处理过程中受天气的影响较大，低温环境降低了堆肥效果，降雨可能会增加污泥水分、延长处理时间。

部分企业已采用新型污泥处理技术，实现城市污泥无害化、资源化利用，得到的产品可用作园林绿化用泥、林地用泥和土壤结构调理剂。工艺流程：将一定量的城市生活污泥加入反应釜内，与循环液、水充分搅拌混合，于悬浊液中添加解离剂和调理剂，增加污泥的有机质，灭活污泥中的大肠菌群和蛔虫卵等有害细菌，破坏污泥的结构，便于污泥中的水析出；反应后，将泥浆送至板框压滤机压滤，得到的滤饼为脱重污泥、滤液。滤液经脱重处理得到含重金属的硫化物滤渣，累积到一定量后，从沉降池排出，并送到第三方处理机构处置；脱重污泥匀速均匀地落料在打散混料机中，同干物料仓过来的稳定剂进行机械活化，活化后经过稳定化处理，最终得到园林绿化用泥、林地用泥和土壤结构调理剂。

3.3 工业利用

污泥的工业利用是将污泥用于制作建筑材料，可作为混凝土材料的添加剂，与水泥、砂石骨料、激发剂以及水混合搅拌，加压振捣可以制作成合格的商品混凝土。用污泥代替混凝土材料中5%的细砂，混合搅拌的混凝土强度可以达到8 MPa。此外，冶炼企业排放的工业废水中含有大量金属物质，可以将这些重金属含量比较高的污泥进行处理，然后与沥青进行混合，添加到电弧炉熔渣中，可以促进熔渣发泡，污泥中的重金属离子与炉渣发生还原反应，生成金属物质，可以直接用作炼钢的冷却剂或者优质金属材料。这种处置方式是污泥资源化处理的有效方式，可以将污泥用作砖块、水泥、玻璃以及纤维生产工艺的原料。

3.4 填埋

污泥填埋是将污泥填埋到地下，分为直接填埋和安全填埋两种方式。直接填埋是将污泥进行灭菌处理后直接倾倒在低洼或者谷底，安全填埋是将污泥运输到填埋场与水泥、飞灰混合后进行固化、稳定化等无害化处理后填埋。这种污泥填埋方法的处理成本低、处理量大，但是由于污泥填埋量大，填埋场地占地面积大，污泥运输、填埋场地建设费用高；填埋地下可能导致污泥渗漏到地下土壤或者地下水中，造成地下水二次污染。污泥中的有机质和重金属会在填埋场发酵、有害微生物大量繁殖，造成严重的环境污染。因此，采用填埋处置方式，需要收集并处理污泥中的污水和填埋渗滤液，避免向地下渗漏而污染土壤及地下水。

4 结语

城市污水处理厂采用何种污泥处置方式，不仅影响污泥的有效利用率，还关系到生态环境。如果处置不当，可能造成地表水、地下水污染。目前，我国城市污水处理厂的污泥处置资源化率、无害化率比较低，处置技术不成熟，影响了污泥处理效果。因此，需要进一步完善我国污泥处置相关法律法规、主体责任，加强污泥处理技术的研究，提高污泥处置效率。