李 鑫， 王 剛

(1.菏澤學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院,山東 菏澤 274000；2.菏澤眾興水環(huán)境有限公司，山東 菏澤 274000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速穩(wěn)定發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的逐步深入，對(duì)污水處理的要求越來(lái)越高，城鎮(zhèn)排水與污水處理事業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥是污水處理的重要產(chǎn)物，其構(gòu)成除了氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)還有各類病菌、重金屬和特殊有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)。隨著污泥總產(chǎn)量日益增加，污泥的處理處置問(wèn)題日漸突出。污泥的減量化、無(wú)害化和資源化處理處置亟待進(jìn)行。如何在污泥減量化、穩(wěn)定化處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)其資源化開發(fā)利用是解決污泥問(wèn)題的關(guān)鍵。

處理和處置是污泥處理處置的兩個(gè)階段，處理主要指污泥的減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化過(guò)程；處置是對(duì)處理后的污泥進(jìn)一步消納，資源化和能源化的過(guò)程[1]。處理處置基本原則是：安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜和穩(wěn)妥可靠[1]?；诖耍疚暮?jiǎn)要綜述污泥處理處置的常用方法以及新進(jìn)發(fā)展技術(shù)，以期為真正實(shí)現(xiàn)"污泥全消納"提供一定的理論和技術(shù)支撐。

1 污泥處理處置傳統(tǒng)技術(shù)

1.1 污泥處理傳統(tǒng)技術(shù)

污泥處理的基本技術(shù)主要包括：污泥濃縮技術(shù)、厭氧消化技術(shù)、高溫好氧發(fā)酵技術(shù)、污泥熱干化技術(shù)、污泥水熱處理技術(shù)等。各處理技術(shù)的技術(shù)特征見表1。

表1 污泥處理的主要技術(shù)及特點(diǎn)

1.2 污泥處置傳統(tǒng)技術(shù)

目前，污泥處置的基本技術(shù)主要包括土地利用、焚燒、建材利用(制作陶粒和水泥等)、衛(wèi)生填埋及其它等。各技術(shù)特征介紹如下：

(1)土地利用：一方面污泥中所含的腐殖質(zhì)以及各類營(yíng)養(yǎng)元素可利于改善土壤性能，但另一方面部分污泥成分復(fù)雜，部分污染物超標(biāo)嚴(yán)重，極大制約了其土地利用的領(lǐng)域和范圍。以泰安市污水處理廠脫水污泥為例，利用城市污泥替代草炭作為花卉苗木基質(zhì)可將污泥分散利用，重金屬不進(jìn)入食物鏈，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小[2]。

(2)焚燒：對(duì)污泥中的病原微生物消滅徹底，有效減小污泥占地，且可回收再利用部分燃燒能量，但焚燒帶來(lái)的氣體污染現(xiàn)象不容忽視，安全環(huán)保的煙氣排放技術(shù)亟待開發(fā)。焚燒方式有單獨(dú)干化焚燒和與垃圾混燒等，目前相關(guān)技術(shù)的選擇運(yùn)用還不十分合理[3]。

(3)建材利用：污泥資源化的一種有效方式。城市污泥燃燒后的污泥灰分化學(xué)性質(zhì)與黏土相似，因此可用于建筑材料的制作。目前，在制作過(guò)程中污泥代替部分黏土摻入原料中，即宜采取混燒的形式。建材性能如何改善和怎樣提高干污泥的摻入量一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，也是提高污泥資源化利用效率的關(guān)鍵。

(4)衛(wèi)生填埋：一次性建設(shè)填埋場(chǎng)，操作簡(jiǎn)單，成本低；但是容易造成二次污染，且本質(zhì)上屬于資源浪費(fèi)，與資源節(jié)約及環(huán)境友好大方向相違背。

1.3 污泥處理處置典型組合技術(shù)

在確定污泥綜合處理處置方案時(shí)，需綜合考慮污泥的泥質(zhì)特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境背景狀況以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等，因地制宜。目前，涉及的污泥處理處置組合技術(shù)路線多樣，部分列舉如下：(1)濃縮+厭氧消化+脫水+干化或好氧發(fā)酵+土地利用；(2)濃縮+脫水+熱干化+焚燒+灰渣建材利用或填埋；(3)濃縮+脫水+石灰穩(wěn)定+工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒。

2 污泥處理處置新技術(shù)

2.1 污泥處理新技術(shù)

近年來(lái)，污泥濃縮脫水在傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)備的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展創(chuàng)新，如防釋磷污泥濃縮塔節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)突出，污泥膜分離技術(shù)及電滲析脫水技術(shù)脫穎而出等[4]。超濾、微濾膜等技術(shù)日趨成熟，用于剩余污泥的濃縮脫水，可提高污泥含固率，便于后續(xù)其它處理處置。目前限制膜分離技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵是膜污染問(wèn)題。因此眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)集中在膜污染的機(jī)理及防治方面。因?yàn)槭Ｓ辔勰嗍怯捎H水性膠體和大顆粒凝聚體組成的非均相體系，因此外加直流電場(chǎng)可以增強(qiáng)物料的脫水性能，為電滲析脫水提供了更多可能。電滲析脫水的優(yōu)點(diǎn)是：脫水范圍寬，施加不同的電流強(qiáng)度和電壓，可獲得不同含水率的泥餅；裝置獨(dú)立性強(qiáng)，可在現(xiàn)有脫水裝置基礎(chǔ)上單獨(dú)增設(shè)，節(jié)約成本[1]。

污泥好氧發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)，因此其工程應(yīng)用情況逐漸增多。為切實(shí)提高處理效率，多種污泥好氧發(fā)酵新技術(shù)已被開發(fā)。其中應(yīng)用潛力較大的是膜覆蓋好氧發(fā)酵技術(shù)和超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)。以HTU技術(shù)為代表的污泥熱解技術(shù)成功應(yīng)用于蘇州市一家城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥，產(chǎn)物熱值和能源轉(zhuǎn)化率均較可觀，在中國(guó)應(yīng)用前景廣闊[5]。

水達(dá)到超臨界狀態(tài)，可與有機(jī)物完全互溶。近年來(lái)，亞/超臨界水氧化技術(shù)用于污水處理領(lǐng)域?qū)嵺`越來(lái)越多。利用亞/超臨界處理技術(shù)可徹底分解污泥中的有機(jī)質(zhì)，消滅有害病菌，最終減容率高于90%，處理效果干凈清潔，成本適中。2015年，廊坊市政污泥處理項(xiàng)目引入超臨界水處理技術(shù)，日污泥處理能力240t，為污泥的無(wú)害化、減量化處理提供了成功的范例。

2.2 污泥處置新技術(shù)

對(duì)污泥的資源化利用技術(shù)研究一直方興未艾。一些新的資源化利用技術(shù)逐漸見諸報(bào)道，如污泥低溫制油、污泥制氫及從中提取蛋白質(zhì)等。污泥中的大量含碳物質(zhì)，為將其制備成各類活性炭吸附劑提供了可能?？赏ㄟ^(guò)直接熱解、混合熱解、氣體活化法和化學(xué)活化法等制備性能優(yōu)良的污泥吸附劑。如若尾氣控制得當(dāng)，吸附飽和的污泥吸附劑可進(jìn)一步燃燒處理，固定重金屬的同時(shí)分解有害物質(zhì)，應(yīng)用潛力巨大。有學(xué)者利用焦作市污水處理廠污泥制備了發(fā)電燃料，室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化試驗(yàn)均取得了成功。當(dāng)城市污水處理廠進(jìn)水COD偏低時(shí)，為切實(shí)提高脫氮除磷效果，需要補(bǔ)充碳源。污泥經(jīng)酸性發(fā)酵生成的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)可作為有機(jī)碳源利用，同時(shí)又處置了污泥[1]。因?yàn)槟芎拇?、運(yùn)行費(fèi)用高，限制了該方法的推廣應(yīng)用，下一步還需完善和發(fā)展相關(guān)技術(shù)。

雖然創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)大都停留在理論和中試階段，還缺乏成熟穩(wěn)定的示范工程的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)其工業(yè)化應(yīng)用，但對(duì)推動(dòng)我國(guó)污泥資源化和能源化處理處置事業(yè)的發(fā)展作用巨大。

3 污泥處理處置技術(shù)展望

我們要摒棄從前"輕泥重水"的觀念。對(duì)癥下藥，尋找適合不同泥質(zhì)的污泥處理方式。對(duì)新鮮脫水污泥需及時(shí)進(jìn)行有效處理處置，不可長(zhǎng)期堆置，否則脫水性能和衛(wèi)生狀況嚴(yán)重惡化會(huì)影響后續(xù)處理。由此最大程度實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無(wú)害化和資源化，防控二次污染并且杜絕資源浪費(fèi)。

未來(lái)污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展可考慮以下幾個(gè)方向：(1)研發(fā)污泥源頭減量技術(shù)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)污泥零排放；(2)注重開發(fā)先進(jìn)的污泥處置處理技術(shù)及推廣應(yīng)用，如高含固污泥厭氧消化技術(shù)、超臨界水解技術(shù)和污泥中有用物質(zhì)提取技術(shù)等；(3)開展污泥處理處置節(jié)能降耗研究；(4)在實(shí)踐中探索污泥處理處置的高效組合形式等。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境形式，世界各國(guó)都面臨污泥處理處置的難題。在污泥減量化、穩(wěn)定化處理處置的基礎(chǔ)上，還要注重開發(fā)污泥的資源化、能源化技術(shù)。隨著適合我國(guó)國(guó)情、成熟度高的技術(shù)推廣應(yīng)用，未來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行一定會(huì)取得更大的成功。