化工论文发表污水处理厂污泥处置探讨

　　摘要:近年来，随着人们对环保意识的增强，大量的污水处理厂不断建成投入运行，随之而来的城市污泥产量越来越大。污泥是一种特殊的垃圾，如不及时处理将造成严重的二次污染，因此，污泥处置十分紧迫。结合我国目前的现状，针对城市污泥的性质及处置方法进行了研究。

　　关键词:城市污泥,污泥处置,资源化

　　污泥是污水处理后的副产品，是一种有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，它的主要特性是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。污泥量通常占污水量的0.3%～0.5% (体积);如果属于深度处理，污泥量会增加0.5～1倍。污水处理效率的提高，必然导致污泥数量的增加;目前我国污水处理量和处理率虽然不高，但城市污水处理厂每年排放干污泥大约3×104t，而且还以每年大约10%的速度增长。

　　1污泥对环境的影响

　　1.1污泥有机养分及其土地利用的有效性

　　污泥中含有大量的N、P、K、Ca 及有机质，同时污泥中有许多植物所必需的微量元素，可以缓慢释放，具有长效性。因此，污泥是有用的生物资源，是很好的土壤改良剂和肥料。表1 是我国北京、靖边、安阳、荆门、荆州、包头、南昌、姜堰、湖州等城市20个污水处理厂污泥营养成分的调查统计结果。

　　我国污泥的总氮、总磷、总钾、有机质的平均含量均超过国家堆肥需要的养分标准，所以污泥是很好的有机肥源。由于受到来源和生产日期影响，污泥成分差异较大，这与不同地区生活水平和生活习惯有关。从长远来看，我国污水厂污泥中氮、磷的含量将随着脱氮脱磷等二级污水处理工艺的增加而增加，这将有利于污泥土地利用。

　　我国城市污泥中有机物含量约为55%～60%，而欧、美可达70%～80% (均指初次沉淀池污泥)。污泥中有机养分和微量元素可以明显改变土壤理化性质，改善土壤结构，促进团粒结构的形成，调节土壤pH值和阳离子交换量，降低土壤容重，提高土壤孔隙度、透气性和保肥能力等; 城市污泥还可以增加土壤根际微生物群落生物量和代谢强度、抵制腐烂和病原菌。污泥用作肥料，可以减少化肥施用量，从而减少农业成本和化肥对环境的污染。

　　1.2污泥对环境的污染

　　尽管污泥含丰富的养分，但也含有大量病原菌、寄生虫、铜、铬、汞等重金属，盐类以及多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物，这些物质对环境和人类以及动物健康有可能造成较大的危害。

　　1)污泥盐分污染。污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率、破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害，而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋湿。

　　2)病原微生物。污水中的病原体经过处理还会进入污泥。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种，其中危害较大的是寄生虫。污泥中病原体对人类或动物的污染途径大致有四条: 直接与污泥接触;通过食物链与污泥直接接触而感染; 水源被病原体污染; 病原体首先污染了土壤，然后污染水体。

　　3)氮磷等养分的污染。在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P 等的污泥之后，当有机物分解速度大于植物对N、P 的吸收速度时，N、P 等养分就有可能随水流失而进入地表体造成水体的富营养化; 进入地下引起地下水的污染。

　　4)有机物高聚物污染。城市污泥中含有苯、氯酚等，目前国内外对城市污泥中的有机污染物的研究不多。

　　5)重金属污染。在污水处理过程中，70%～90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。这些重金属主要来源于工业排放的废水及家庭生活的管道系统。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外，重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在植物、动物以及人类中积累。表2为北京、靖边、安阳、荆门、荆州、包头、南昌、姜堰、湖州等省、市30个城市污水处理厂污泥中重金属含量统计结果。

　　统计结果说明:我国城市重金属污染主要以Zn和Cu为主，其他重金属含量较低。我国城市大量使用镀锌管道是生活污水污泥中Zn含量较高的原因之一。一些城市的生活污水与工业污水混合处理导致其他重金属指标的含量较高。

　　2城市污泥处置方法

　　污泥处理的目的是使污泥减量化、稳定化、无害化及综合利用。对于国内城市的各类污水处理厂来说，应该不断完善其污水污泥处理工艺，选择包括污泥浓缩、厌氧消化、脱水等较完善的污泥处理工艺，并积极开发性能良好的、国产的污泥浓缩、固定脱水装置和机械，以提高污泥的含固率，使后续的污泥处置和综合利用能顺利进行。

　　国内的污泥处置，即最终出路存在严重问题，目前有:土地利用、焚烧、土地填埋等，另外，还有近15%的污泥没有任何处置，这将为环境污染带来巨大危害。造成这种现象的原因可以归纳为: 国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，造成很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所; 我国污泥利用的基础薄弱，人们对污泥利用的认识存在严重不足，对污泥的最终处置问题缺乏关注，给一些有害污泥的最终处置留下了隐患。我国城市污泥的主要处置方法分述如下。

　　2.1土地利用

　　在污泥资源化中，土地利用是首选。经过妥善无害化的污泥才可以施用于土地，包括: 农田、林地、垦荒地育苗、观赏植物、草皮、草地公园、高速度公路绿化带和高尔夫球场以及尾矿堆、采石场、露天煤矿的固定、固定海滩及用于恢复植被、建筑供游乐的海岛等。

　　由于对二次污染的防范，多数是通过堆肥化处理以稳定化、无害化之后变成堆肥使用，另一种污泥土地利用的途径是通过热干化到固含量大于90%，从而彻底破坏病原菌与病毒，并使污泥性质稳定、易于贮存运输，再通过与无机肥复合造粒而成为较高级的污泥肥。干化后的污泥肥效最好，而且易于贮存运输，但成本较高，只是污泥干化处理的副产品。作为资源化处理仍以堆肥处理为佳。

　　污泥堆肥是符合中国国情的污泥稳定技术。堆肥化目的是降解大多数毒性有机物;固化和钝化重金属; 消除臭味、杀死病原菌和寄生虫; 改善物理性状，降低含水率，堆肥可作为商品出售。

　　2.1.1 好氧堆肥

　　污泥的好氧堆肥化利用好氧菌和氧气作用，让污泥高温发酵，实际上就是污泥的微生物发酵过程。通常分为三个阶段: 第一阶段是中温阶段，第二阶段是高温阶段，第三阶段是腐熟阶段。中温阶段结束的标志是堆温升至45℃; 高温阶段耗氧速度高、温度高、挥发性有机物降解速度高、臭味很浓; 腐熟阶段则温度低、耗氧速度低、空隙率增大、腐殖质增多且稳定化。好氧堆肥无害化要保证堆层温度在55℃以上保持5～7d，以达到杀灭蛔虫卵和大肠杆菌的要求。堆肥化工艺过程主要包括前处理主发酵、后发酵、后处理、贮存等环节。

　　好氧堆肥化具有使有机有害物分解彻底、堆肥周期短、臭味小、好控制等优点。它运用多学科技术，利用微生物群落在特定的环境中对多相有机物分解，将污泥改良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。由于城市污水污泥性质特殊，含水率较高、有机物含量不高、空隙率较小、黏度大等，因此用污泥为原料堆肥化时，通常需加树叶、木屑、秸杆、腐熟堆等调理剂，或与城市生活垃圾混合堆肥。污泥好氧堆肥过程的主要控制因素有: 含水率、通风系统、温度、pH 值、C/N、调理剂等。

　　2.1.2 厌氧堆肥

　　目前，厌氧堆肥的研究和应用还很少。厌氧堆肥是在无氧条件下，借厌氧微生物的作用来分解污泥中的有机物，主要经历酸性发酵和碱性发酵两个阶段。影响厌氧堆肥的因素包括堆体的理化参数，如堆肥原料、有机质含量、pH值、C/N、通气量、水分含量等; 同时还会受到环境温度变化的影响。在相对稳定的环境条件、5. 8℃以上的环境温度下，污泥堆肥完全可以达到高温。水分是微生物赖以生存的条件，它能溶解有机物，参与微生物的新陈代谢。一般认为含水率为80%左右时比较合适。

　　2.2 焚烧

　　污泥焚烧处理是将污泥入焚烧炉内，在过量空气加入的情况下完全燃烧，污泥经焚烧后产生1/10左右固体质量、无菌、无臭的灰尘渣。污泥焚烧产生的影响因素有:污泥水分、焚烧温度以及停留时间。

　　污泥焚烧的优点是可以迅速和最大限度地实现减量化，它既解决了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源，且不必考虑病原菌的灭活处理。污泥焚烧的热能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰烬中的重金属活动性大大降低;缺点是高成本和可能产生污染(废气、噪声、震动、热和辐射)。其焚烧灰可以作为建筑材料，如将焚烧灰作为沥青填料、路床和路基材料、砖瓦材料、水泥原料、熔融填料等。焚烧所需的费用很高，存在烟气污染问题。焚烧需要消耗大量的能源，即使在焚烧过程中回收热能仍然无法大幅度降低能源消耗。我国目前的经济能力还难以采用这一处置方式，对于大城市因远离填埋场造成运输费用高，使用焚烧法处置可能是有意义的。

　　2.3 卫生填埋

　　污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。对于不能资源化的废弃物，填埋是目前仍然有效的最终处置途径。

　　污泥填埋只是延缓了污染产生的时间，污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗漏会污染地下水，因此污泥填埋地基需做防渗处理。此外，因城市污泥大量的产生使得适宜填埋的场所显得越来越有限。填埋需占用大量土地、耗费可观的填埋费用，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，并将受到越来越严格的限制。据有关部门测算，按填埋场25km 运程计算，每吨湿污泥的运输和填埋管理费达25元;同时填埋将占用大量土地，按国家规定，填埋1t 夯实垃圾占地面积需要0.6平方米。照此测算，在目前我国城乡耕地越来越少的情况下，污泥卫生填埋显然不符合社会可持续发展的要求。

　　总之，在大多数国家中，特别是发展中国家土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。

　　3 结语

　　由于缺少技术、收费等政策的支持，缺少污泥的基础研究以及技术路线的科学分析，缺少持续的投融资机制，我国的污泥处置发展尚有很长的路要走。目前，大量的水业工程和固废工程公司已经关注到这个问题，并开始寻找进入污泥处理处置市场的契机。然而从目前我国的污泥处理市场来看，还没有规模化的专业污泥处理公司，随着我国污泥处理市场的进一步形成与发展，必将需要一大批有技术、有良好的运营能力的污泥专业化建设与运营公司。在此背景下，在可以预见的未来，污泥处理市场将进入一个没有天花板的空间，而这个市场目前正处在萌芽阶段，对于污泥处理企业来说，谁先进入市场，取得市场先机，谁就将取得未来巨大市场的主动权。

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