栗秀娟　沈建鋒　張崗　張立剛　陳曉雯　劉偉

摘要：隨著中國城市化進程的加快，污水處理附屬物污泥問題日漸凸顯，實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化利用成為各國研究熱點。文章介紹了國內(nèi)外較為成熟的污泥處理技術(shù)，探討了污泥資源化利用新技術(shù)，分析了污泥處置方式及規(guī)范要求。

關鍵詞：市政污泥；污泥處理；濃縮工藝；穩(wěn)定化處理；干化處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0104-02

市政污泥是處理生活污水時所產(chǎn)生的沉淀、懸浮及顆粒物。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污水處理市場已由投資建設轉(zhuǎn)入運營完善階段，污泥的處理問題也日漸凸顯。目前，我國80%的市政污泥未得到妥善處理。預計到2015年末，我國脫水污泥年產(chǎn)量將超過2600萬噸。如何妥善處理污泥，實現(xiàn)其穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化，已成為社會廣泛關注的課題。本文針對近年來國內(nèi)外較為成熟的污泥處理和處置技術(shù)進行介紹，對設計工作中污泥處理、處置工藝和方法的選擇具有參考意義。

1 污泥處理工藝探討

污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒和膠體等組成的復雜非均質(zhì)體。污泥含水率高（>98%），有機物含量高，容易腐化發(fā)臭。典型的污泥處理工藝流程包括濃縮、穩(wěn)定化處理、干化和污泥處理四個階段。

1.1 濃縮工藝

污泥水分主要包含表面粘附水、間隙水、毛細結(jié)合水和內(nèi)部水四類。污泥濃縮的目的是去除其中的自由水和間隙水，方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮三種，此外還有帶式重力濃縮、微孔濃縮、隔膜濃縮和生物浮選濃縮等。重力濃縮是最節(jié)能的污泥濃縮方法，不需外加能量，利用污泥自身重力自然沉降分離；氣浮濃縮是依靠附著在污泥顆粒周圍的微氣泡減輕比重，使其強制上浮，達到濃縮目的；離心濃縮與帶式重力濃縮均屬于機械濃縮。經(jīng)濃縮后污泥含水率可降至95%左右。

1.2 穩(wěn)定化處理工藝

穩(wěn)定化處理旨在降解污泥中易腐敗發(fā)臭的有機營養(yǎng)物，進一步減少污泥含水量，降低病原菌、細菌含量，消除臭味。穩(wěn)定化處理方法主要有厭氧、好氧和好氧堆肥

三種。

厭氧消化是我國普遍采用的污泥處理工藝，占污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)的38.04%。在無氧條件下，兼性菌與厭氧菌共同作用，將污泥中的有機物通過水解酸化、乙酸化和甲烷化三個階段分解為甲烷（占60%～70%）、二氧化碳及少量的氮硫化物和硫化氫（占25%～40%）等氣體的過程，如式（1）和式（2）所示。分解乙酸產(chǎn)生的甲烷約占總量的2/3，由CO2和H2轉(zhuǎn)化的甲烷約占量的1/3。

好氧消化技術(shù)占污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)的2.81%，在微生物的內(nèi)源代謝過程中，細胞組織在好氧條件下將自身原生質(zhì)分解為二氧化碳、水、氨氮和硝基氮等小分子物質(zhì)，反應過程如式（3）所示。

好氧堆肥是在有氧條件下，由好氧菌對部分有機物進行分解以合成新細胞質(zhì)的穩(wěn)定過程，其工藝流程分為前處理、主發(fā)酵、后發(fā)酵、后處理及貯存五個階段。

1.3 干化工藝

污泥干化是利用熱能去除脫水污泥水分的過程。根據(jù)熱源不同，可分為自然干化與熱干化兩類。自然干化利用太陽能進行脫水。熱干化采用的熱源按成本由低到高依次為煙氣、燃煤、熱干氣、沼氣、蒸汽、燃油和天然氣。按熱媒與污泥的接觸方式可將熱干化法分為直接接觸加熱、間接傳導加熱及聯(lián)合加熱三種，采用的設備主要有轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、帶式、螺旋式和離心式干化機。污泥干化過程中要注意污泥粘結(jié)問題、尾氣處理問題，粘結(jié)問題采用干料返混措施可得到減輕。尾氣循環(huán)回用不僅可降低系統(tǒng)的氧氣含量，提高運行安全性能，還可回收熱量，降低能耗。尾氣需經(jīng)過除塵、冷凝、水洗、熱氧化后排放。

1.4 污泥處理新工藝

除上述常規(guī)技術(shù)外，國內(nèi)外還研發(fā)出多種新型高效污泥處理工藝，如熔化、兩相消化、制油、超聲波處理等，可對污泥進行深加工，以實現(xiàn)污泥的資源化利用。

1.4.1 熔化。污泥處理廠的脫水濾餅經(jīng)干燥粉碎后，送入1300℃～1500℃的熔化爐中進行燃燒，燃后煙氣用于加熱新空氣和循環(huán)蒸汽，熔融爐渣用于建筑材料。污泥熔點取決于灰組分，重要指標為CaO/SiO2比。滿足污泥熔化條件的爐子主要有底焦熔化爐、表面熔化爐和旋轉(zhuǎn)熔化爐三種。

1.4.2 兩相消化。傳統(tǒng)厭氧消化工藝需依次經(jīng)過發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三類菌群。后兩者屬共生互營菌，劃為一相稱產(chǎn)甲烷菌，發(fā)酵菌稱為產(chǎn)酸菌。兩類菌種特性差異較大，對環(huán)境要求迥異，無法同時處于最佳生態(tài)環(huán)境中。兩相消化即將兩類菌分別置于串聯(lián)的兩個反應器中單獨進行消化，大大提高處理效率。

1.4.3 制油。利用污泥中大量有機物及營養(yǎng)元素可取油產(chǎn)品。污泥制油有低溫熱解油化和直接熱化學液化兩種技術(shù)。前者由Bayer等提出，常壓下可將含水率5%以下的干燥污泥轉(zhuǎn)化為油、反應水、不凝性氣體和炭四種物質(zhì)。后者污泥無需干燥，熱解反應直接在水中進行，有機物經(jīng)分解、縮合、脫氫、環(huán)化轉(zhuǎn)化成低分子油狀物，用萃取劑即可分離收集，此方法成為未來污泥制油的發(fā)展趨勢。

1.4.4 超聲波處理。超聲波處理即利用超聲波能量在液體污泥中形成氣泡，依靠氣泡破滅形成高溫高壓環(huán)境并產(chǎn)生剪切力，從而破壞菌膠團結(jié)構(gòu)，提高污泥的脫水性能，為后續(xù)工藝提供有利條件。超聲波處理的主要影響因素有聲波頻率、聲強或聲密度及作用時間等。德國污泥處理運行實踐表明，超聲波技術(shù)可使污泥質(zhì)量、體積減少20%，沼氣產(chǎn)率提高20%～25%，環(huán)境、經(jīng)濟效益良好。

2 污泥處置方式探討

污泥處置是處理后污泥的最終消納方式，主要包括衛(wèi)生填埋、土地及農(nóng)田利用、焚燒和綜合利用四個方面。目前，75%的污泥采用土地填埋，其次為土地利用，而最有發(fā)展?jié)摿Φ姆贌齼H占3%。

填埋操作簡單，經(jīng)濟可行，是我國采用最多的污泥處置方式，因不能滿足資源化利用要求，在國外填埋污泥比例逐年下降。污泥可單獨填滿，也可與生活垃圾混合后填埋，考慮到占用土地及對環(huán)境污染等因素，已逐漸被

淘汰。

污泥中含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)及各種微量元素，可改善土壤特性，進行穩(wěn)定無害化處理并滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》標準要求后，依據(jù)當?shù)赝寥捞匦约爸参锪曅裕_定試用范圍、施用量及期限后方可被用于土地及農(nóng)田。在利用過程中應嚴格控制重金屬含量，防止重金屬通過食物鏈影響身體健康。

焚燒是污泥處置技術(shù)中對污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化處理最為徹底的方式。在高溫、有氧條件下，通過蒸發(fā)、揮發(fā)、分解、燒結(jié)、熔融以及氧化還原反應，將污泥中的有機成分分解為CO2、H2O、N2等氣相成分。該方法可殺死一切病原體，徹底解決污泥惡臭問題。污泥可獨立焚燒，也可與生活垃圾、水泥原料、煤以及生物質(zhì)摻混燃燒。屈會格等研究煤與污泥摻混燃燒特性時發(fā)現(xiàn)，摻混燃燒使煤的著火與燃盡時間提前，綜合燃燒特性降低。尹龍曉等發(fā)現(xiàn)，秸稈中揮發(fā)分的大量析出及燃燒提高了摻混燃燒的穩(wěn)定性及燃盡能力，當秸稈摻混比例為20%時可滿足熱值指標要求。

污泥的綜合利用主要包括制磚、生產(chǎn)水泥、制陶粒和制熔融材料等。污泥制磚可采用干化污泥和污泥灰渣兩種原料，其中灰渣成分與黏土磚更為接近，在制造過程中僅需添加適量黏土與硅砂即可。污泥作為粘結(jié)劑可將無煙粉煤加工為型煤，不僅改善了常規(guī)型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，而且還提高了型煤的氣化反應性。

3 結(jié)語

隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，污泥產(chǎn)量逐年增加，污泥處理問題提上日程。如何合理有效地對污泥進行資源化利用，在消除二次污染問題的同時，減少一次能源的消耗，成為各國關注的焦點。作為高速發(fā)展的發(fā)展中國家，應尋求適合當下國情的污泥處理辦法，并不斷探索污泥處理新工藝。

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作者簡介：栗秀娟（1986-），女，山東德州人，江蘇中核華緯工程設計研究有限公司助理工程師，碩士，研究方向：節(jié)能環(huán)保相關技術(shù)設計。

（責任編輯：劉 晶）