城市污水处理厂污泥处置与资源化新技术探讨

维普资讯 http://www.cqvip.com 排水与污水处理工程　天津建设科技２００７・增刊　城市污水处理厂污泥处置与资源化　新技术探讨　陈秋荣叶承明　（天津市城市排水监测站，天津３００２２１）　摘要：文章系统地综述了国内外城市污泥处置与ｆｔ．　用的现状，讨论了近年来污泥处置以及　资源化新技术的研究进展。指出污泥的减量化、资源化和无害化是符合我国实际情　况的污泥处置方法。　关键词：污泥处置；资源化；农业利用；减量化　中图分类号：Ｘ７０５文献标识码：Ｃ文章编号：１００８—３１９７（２００７）ｓ２—００８２—０４　污水厂污泥是指水处理过程中产生的絮状　体，具有很高的含水率、丰富的有机物及Ｎ、Ｐ等　营养元素。同时还含有毒有害重金属及病原菌　等有害物质＿１ｊ，如果不加处理而任意堆放，不仅　对环境造成污染，同时也是对资源的严重浪　泥，其含水率高，有机物含量高，容易腐烂发臭，　如不妥善处理，会形成严重的二次污染。要处理　这些污泥，需要大量基建投资和高昂的运行费　用。传统的污泥处理费用约占污水处理厂总运　行费用的２０％～５０％，投资占污水处理厂总投资　的３０％～４０％　ｊ。因此必须对此予以足够的重　视。　费　２。据不完全统计，全国污水排放量为４．４７４　×ｌｏ７　ｍ３／ｄ，不同规模、不同处理程度的污水处理　厂超过１００座。每天所产生的污泥量约为污水处　发达国家的污泥处置主要以填埋、农用、焚　理量的０．５％～１％＿３　Ｊ，传统的处置方法（如土地　填埋、焚烧和海洋排放等）进行处理，相对于当今　烧为主，而且各国均根据本国的自然、环境等因　素选择适当的污泥处置方法。目前，在美国污泥　更加严格化的环境标准是不符合要求的。同时　污泥由于其有机物、营养元素含量高，使其化废　为宝，是摆在环境科学与工程界的一个重要课　题。　土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置　方式，研究的重心从处置变为回用。日本国土面　积小、人Ｉ２１密度大，这样的客观条件决定日本的　污泥处置必然走减量、焚烧、再生利用的道路。　英国的地理位置特殊，曾经是欧盟中污泥排海量　随着我国社会经济的发展和城市人口的增　加，环境污染日益严重。而人们环境意识的加强　和对环境质量要求的提高必然促使越来越多的　废水需要处理。废水处理过程中产生的大量污　最大的国家，但排海在被欧盟禁止后，英国必须　将大量的排海污泥转向陆地处置，其中主要还是　以污泥农用为主＿５Ｊ。　综上，各国都根据本国的国情选择合适的污　收稿日期；２００７—０４—１６　作者简介：陈秋荣（１９７２一），男，高级工程师，学士，从事城市　污水处理厂污泥处置与资源化新技术研究。　泥处置方法，同时也在竞相研究各种污泥处置和　资源化的新技术。本文结合我国的具体情况对　污泥处置和资源化的传统技术与最新进展进行　探讨。　维普资讯 http://www.cqvip.com

天津建设科技２００７・增刊　１污泥处置　１．１污泥焚烧　焚烧法具有减容、减重率高，处理速度快，无　害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点。污　泥焚烧可以解决占用大量土地的问题，对于日益　紧张的土地资源来讲是非常重要的。污泥的焚　烧曾经一度很受人们的欢迎，但由于焚烧的过程　中会产生烟气还要消耗大量的能源，这些都　了污泥焚烧技术的广泛应用。美国环保局一直　准备按１９９０年制定的清洁大气修改法（ＣＡＡＡ）更　严格地控制生物固体焚烧炉烟气的排放＿６ｊ，这也　将给剩余污泥的焚烧提出更高的要求。　除了污泥的焚烧之外，应用较为广泛的污泥　热处理技术还有污泥热干化。２０世纪９０年代污　泥热干化技术得到迅速发展。污泥热干化就是　用热能将污泥烘干，干化后的污泥呈粉末或颗粒　状，体积仅为原来的１／５～１／４。热干化高温杀菌　很彻底，并且可以改善污泥性能，产品可以作为　肥料进行土地利用，也可作替代能源＿７］。　１．２污泥卫生填埋　污泥的卫生填埋始于２０世纪６０年代，是从　保护环境的角度出发，在传统填埋的基础上经过　科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理　制度的科学的工程操作方法。它对前期的污泥　处理技术要求较低，一般进行消化减容即可。如　不进行消化处理，也可让其自然干化。建设污泥　卫生填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地址　须选择在渗透系数低且地下水位不高的区域，填　坑铺设防渗性能好的材料。卫生填埋场还应配　设渗滤液收集和配套处理设施以及填埋气体收　集设施，以防产生新污染。但是，污泥填埋场的　建设费用较高，同时受到场地、运输费用以及对　环境二次污染等种种。美国环保局估计，今　后几十年内美国６　５００个填埋场将有５　０００个被　关闭　８ｌ。　我国污泥填埋技术主要采用污泥与城市垃　圾混合后填埋，国内某些学者研究表明＿９］，在填　埋垃圾中添加污泥起到了接种微生物的作用，加　快了有机垃圾的降解与填埋气体的产生，产气速　排水与污水处理工程　率较生活垃圾直接填埋提高３０％以上；填埋气中　ＣＨ４浓度可达到６４％；与没有添加污泥相比，填埋　气中ＣＨ４含量有较大幅度地提高，有利于填埋气　的资源化利用，同时也可为污泥的资源化利用提　供经济可行的途径。　１．３污泥处置新技术　等离子体技术正逐渐应用于城市有机废弃　物的处理，瑞典、美国、德国、日本等国已建起了　一定规模的城市废弃物（如垃圾、各种工业废料　等）的等离子体处理厂。李军、陈邦林等ｌ＿】０＿利用　电弧等离子体技术产生高温突越，处理上海市曹　杨污水处理厂的脱水污泥，从中快速制得可燃气　体。其主要成份是ＣＯ，产物气体可以直接点火燃　烧，火焰温度达８００℃左右。　超声波处理污泥是近年来发展起来的又一　种新的污泥处置技术ｌ＿１卜　ｊ，超声波可以分解生　物固体，改善膨胀活性污泥絮体沉降性，提高脱　水能力。经过超声处理的污泥消化时间减少，比　容积消化率提高，生物产气量增加，并且超声反　应器可以与其他污泥处理工艺任意组合。虽然　声能利用效率和能耗的问题没有大规模地使用，　但与其他污泥处理工艺的联合使用具有广阔的　前景。　目前正在发展一种新的热能利用技术——　低温热解，即在常压和缺氧、４００～５００℃条件下，　借助污泥中所含物质（尤其是铜）的催化作用将　污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物。最　终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。这些低　级燃料（碳、气和水）的燃烧可以为热解前的污泥　干燥提供能量，实现能量循环；热解生成的油（质　量上类似于中号燃料油）还可用来发电。第一座　工业规模的污泥炼油厂在澳大利亚柏斯，处理干　污泥量可达２５　ｔ／ｄ。　２污泥资源化　２．１农林利用　污泥的农林利用早就得到应用。这种利用　和处置方式致使污泥最终剩余物问题得到真正　解决，因为其中有机物重新进入自然环境　引。城　一８３—　维普资讯 http://www.cqvip.com

排水与污水处理工程　天津建设科技２００７・增刊　市污水处理厂污泥含有较高的有机质和植物营　二次污染。　养成分以及丰富的各种微量元素，其含量高于普　通农家肥。因此，施用于农田能够改良土壤结　构、增加土壤肥力、促进作物的生长。国内外研　究已普遍认为，污泥可作为土壤改良剂和中等级　的肥料再利用于农业和林业。同时污泥中也含　３无剩余污泥的污水处理工艺　在努力研究污泥处置以及资源化新技术的　同时，我们还应该将清洁生产的理念应用到污水　处理、剩余污泥处置中，开发新型无剩余污泥的　污水处理工艺Ｅ２３　３。　杨造燕、匡志花等　ｊ在膜生物反应器的研究　有有毒有害物，直接应用于农业会造成土壤以及　水体的二次污染＿１　。因此，污泥的农林处置与利　用要特别注意３个主要问题：污泥中重金属能否　造成土壤及作物二次污染；污泥中病原体能否对　环境造成影响；氮磷等物质浓度过高能否对地下　水造成污染。　２．２建材利用　污泥在制作建筑材料上具有广泛的用途，可　直接用干化污泥制砖或用污泥焚烧灰制砖。将　污泥与石灰按１：１质量比混合，控制在一定的温　度（约１　０００℃）下焚烧４　ｈ，可制得一种具有潜在　价值的建筑材料［１引。日本在利用下水污泥生产　生态水泥的技术上进行了大量地研究，并在千叶　县建立了世界第一个普通生态水泥生产线［１６］。　在重视其产品的质量和管理以及对安全系数加　以确认的基础上，这种污泥建材利用技术必将迅　速地发展。　２．３污泥资源化新方法　２．３．１制吸附剂　胡华龙等［１７　３成功利用石化污泥制备用于回　收水表面油的吸附剂，主原料为炼油厂和污水处　理厂的剩余活性污泥经压滤后的泥饼，在自然条　件下风干，在吸附剂配方中污泥比例为９５％，辅　助原料比例约５５％。吸附剂中污泥的作用是用　于增加吸附剂的表面活性和强度，所制备的吸附　剂具有良好的悬浮率和很低的饱和水蒸气吸附　量，表明其具有良好的疏水性。　２．３．２用作粘结剂　污泥本身是有机物，具有一定的热值，又有　粘结性能。活性污泥作粘结剂［１８　３将无烟粉煤加　工成型煤，而污泥在高温气化炉内被处理，防止　了污染；污泥作为型煤粘结剂可改善在高温下型　煤的内部孔结构，提高型煤的气化反应性，降低　灰渣中的残炭且污泥热值也得到充分利用，并无　＿＿＿——８４—————　中指出，膜生物反应器在满足很好的出水水质条　件下，可以使污泥达到自身氧化，因而剩余污泥　产量少，甚至可以达到无剩余污泥排放。这主要　是由于生物污泥全部截留在反应器内，使得反应　器内污泥浓度高出常规活性污泥法１０倍以上，污　泥负荷低，污泥泥龄极长（理论上可达到无限长）　的原因。　多级活性生化处理是国内新的污水处理工　艺　ｊ，虽然也是利用传统的微生物来降解污水中　的污染物质，但不产生剩余污泥。它利用一组从　空间上分隔的微生物菌群净化水中的污染物质，　这些微生物菌群形成食物链，模拟自然生态环　境，前段的微生物、自身氧化的微生物及剩余微　生物的残体被后段的微生物利用，从而使整个系　统不产生剩余污泥。　这种处理工艺使整个污水处理系统产生的　剩余污泥量大大减少甚至不产生剩余污泥，从而　实现从源头进行治理的“绿色生产”。　４结语　污泥的处置与无害化以及作为再生资源的　有效利用是世界各国共同关注的问题。污泥的　处置与利用应当兼顾到环境生态效益、社会效益　和经济效益。目前世界上污泥的处置方法各有　利弊，我国是发展中国家，经济基础薄弱，应该寻　找适合我国国情的污泥处置方法，对我国污泥产　量大、污染日趋严重的现状，污泥处置应遵循稳　定化、无害化、减量化和资源化的原则，其中污泥　的资源化利用是最佳的处置途径。应该看到，新　型无剩余污泥的污水处理工艺更符合可持续发　展的思想，这种从源头控制和治理污泥的污水处　理工艺，符合污泥处理的减量化、资源化和无害　维普资讯 http://www.cqvip.com 天津建设科技２００７・增刊　化要求，具有广阔的发展前景。　参考文献：　［１］顾夏生，黄铭荣，王占生，等．水处理工程［Ｍ］．北京：清华　大学出版社，１９８５，１５９—１６０．　［２］袁守军，朱宛华．合肥市污水处理厂污泥处置途径探讨　［Ｊ］．合肥工业大学学报（自然科学版），２００１，２４（４）：５３８—　５４２．　［３］牛樱，陈季华．剩余污泥处理技术进展［Ｊ］．工业用水与废　水，２０００，３１（５）：４—６．　［４］张新华，朱维斌，张龙江．污泥处置技术探讨［Ｊ］．四川环　境，２０ｏ３，２２（２）：３５—３８．　［５］赵亚乾．英国污泥处置现状及其发展概述［Ｊ］．给水排水，　１９９８，４２（９）：２８—２９．　［６］江刚．美国污水处理厂污泥焚烧装置面临更严格的排放限　制［Ｊ］．中国环境科学，１９９９，１９（６）：５０９—５１２．　［７］杨小文，杜英豪．污泥处理与资源化利用方案选择［Ｊ］．中　国给水排水，２００２，１８（４）：３１—３３．　［８］蒋成爱，黄国锋，吴启堂．城市污水污泥处理利用研究进展　［Ｊ］．农业环境与发展，１９９９，（１）：１３—１７．　［９］彭绪亚，黄文雄，余毅．污泥与生活垃圾混合填埋产沼的模　拟实验研究［Ｊ］．重庆建筑大学学报，２００２，４２（４）：４０—４４．　［１０］李军，陈邦林等．高温突越法处理城市污泥的研究［Ｊ］．环　排水与污水处理工程　境科学学报，２０００，２０（６）：７５１—７５４．　白晓慧．超声波技术与污水污泥及难降解废水处理［Ｊ］．　工业水处理，２０００，２０（１２）：８—１４．　［１２］　李春喜．超声波技术在污水处理中的应用与研究进展　［Ｊ］，环境污染治理技术与设备，２００１，２（２）：６４—６９．　［１３］　孙颖．污泥的处理处置与农林利用研究进展［Ｊ］．环境保　护科学，２００２，２８（６）：８２—３０．　［１４］　刘丽，毛建华．城市污泥农用对生态的影响［Ｊ］．生物学杂　志，２００２，１９（６）：６３—６４．　［１５］　杨琦，刘广立．污泥处理和处置技术新进展［Ｊ］．上海环境　科学，１９９９，１８（３）：１３３—１３４．　［１６］　王世忠．日本生态水泥的发展动向［Ｊ］．中国建材科技，　２００１，（３）：３６—３８．　［１７］　胡华龙，韩梅．利用石化污泥生产新型除油吸附剂的试验　研究［Ｊ］．交通环保，２００１，２２（４）：１２—１４．　［１８］　唐黎华．活性污泥作为气化用型煤粘结剂［Ｊ］．华东理工　大学学报，１９９８，４２（５）：５０６—５０９．　［２３］　吴建波，刘振鸿，陈季华．剩余污泥处置的减量化发展方　向［Ｊ］．中国给水排水，２００１，１７（１１）：２４—２６．　［２４］　杨造燕，匡志花，顾平，田淑媛．膜生物反应器无剩余污泥　排放的研究［Ｊ］．城市环境与城市生态，１９９９，１２（１）：１６—１８．　［２５］　徐捷，徐五一．无剩余污泥的多级生化处理工艺［Ｊ］．水处　理技术，２００３，２９（３）：１７５—１７６．　一８５—