市政污泥处理现状及新工艺研究进展

摘 要：随着城镇化建设的不断推进，污泥处理这一难题越来越显着。概述了当前国内污泥处理的现状及国家相关政策，介绍了当前污泥处理方法，以及目前国内外对于污泥处理工艺的最新研究，并根据污泥处理方式原理的分析，简述了各种处理工艺的优缺点。最后根据「减量化、无害化、稳定化、资源化」污泥处理的这一原则展望了污泥处理及工艺研究的发展前景。

关键词：污泥处理；填埋；焚烧；射流干化

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2015）25-0287-02

城市污泥是指城市污水处理厂在污水处理过程中产生的固态、半固态及液态废弃物（城市污泥处理研究）是一种成分复杂的混合物。随着城市的急剧扩张以及对环保的日益重视，城市污水处理问题愈来愈严峻，为解决以上问题，国家提出了一系列政策及大量的资金投入，根据《「十二五」全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》要求，到 2015 年年底，省会直辖市的污泥处理率要求达到 80%，其它城市需要达到 70%，县城、城镇要求达到 30% 以上。新出的「水十条」更是要求在 2020 年前城市的污泥处理率达到 90%。新的环保政策要求污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。

污泥作为污水处理的副产物，其需处理量随着城市污水处理厂的建设而急剧增加。根据中国环境报报道：截止到 2014 年，我国共建成 3717 座污水处理厂，日处理 1.57 亿立方米污水，伴随着污水的处理，有大量的污泥需要进行处理。未来，我国城市污水处理规模还将持续扩大，污泥产量将大幅增长，预计到「十二五」末，中国城市每年污泥产生量将达到 3300 万吨以上。城市污水处理的副产物污泥，因其具有数量多，成分复杂，黏稠度高、含有重金属物质及多种微生物等特质。因此如何安全有效、低耗的完成污泥的处理，避免对环境造成二次污染，成为一项重要的研究课题。

污泥处理的关键是减量化、无害化、稳定化。现阶段我国的污泥处理正处于起步阶段，如何经济有效同时兼顾环境保护的条件下，做好污泥处理工作是非常重要的。

1 传统处理方式

1.1 卫生填埋

污泥的填满方式是最早的现代化污泥处理方式之一、最早出现于上世纪 60 年代，卫生填埋是原始的埋方式的改进，目前该填埋方式比较成熟，该工艺具有无需深度脱水、投资少、见效快、容量大的优点。同时，由于工艺措施简单，具有占用土地多，安全隐患大，存在较大的环境二次污染风险。因此，该种处理方式适合于少量的污泥处理。

1.2 堆肥

污泥中含有大量的养分，包括生物生长所需的氮、磷、硫、钾等多种营养元素，具有很高的利用价值；同时，污泥中含有重金属物质及有害化学物质。因此，污泥的堆肥处理一直被科研工作者广泛关注、研究，又饱含争议。堆肥处理是将有机质含量较高、重金属含量较少的污泥连同稻草、木屑等物质共同利用微生物进行发酵，发酵过程需要一定的升温阶段，而污泥中大量的水分影响了升温的进行，限制了污泥发酵的进行。降低含水率的方式有污泥干化和添加稻草、木屑等物质的含量，这些措施降低污泥处理效率，提高了污泥处理成本。重金属及含水率高是制约此种方式推广的两个主要原因。

1.3 焚烧

污泥的焚烧处理方式是一种很好的完成减量化、稳定化的处理方式。污泥的焚烧是将脱水污泥或者脱水、干化的污泥于污泥焚烧炉中，控制给予充足的空气及一定的温度范围内进行焚烧，该方式可以充分燃烧污泥中有机物、杀死污泥中的微生物、虫卵、病毒，同时焚烧会致使部分重金属物质固结，形成稳定物质。由于污泥中成分非常复杂，燃烧过程中的会产生的粉尘、有毒物质（如二恶英），投资强度大、技术要求高限制了此种方式的应用。

2 污泥处理的新技术

随着科学技术的不断进步和环保要求的不断提高，世界各国的科研人员争取找到更经济、更合理的处理方案。

2.1 碱性稳定化处理污泥

碱性稳定化常用方式是将石灰和水泥窑灰通过搅拌的方式与污泥进行混合，碱性稳定化的过程中，石灰等碱性物质污泥中的物质发生反应，促使大部分臭味气体和重金属离子反应，生成活跃度低的物质。同时该过程中 pH 值大于 12，反应产生大量的热，杀死虫卵、细菌、病原体。该种方式操作简单，自动化程度高。

2.2 污泥的炭化处理

所谓污泥碳化就是通过在一定的温度、压力下，破坏污泥中的细胞壁，使其中的水分分离出来，最大限度的保留污泥的燃烧值。

上世纪 90 十年代，日本三菱、ORGANO 公司，美国 Thermo Energy 公司开始了小规模的试生产阶段、揭开了污泥碳化处理的序幕，污泥碳化的大规模应用是在 2000 年以后，主要的运行公司有日本的荏原公司、三菱公司等；美国的 Enertech Environmental Co.；澳大利亚的 ESI 公司。

污泥碳化根据碳化的温度划分为三类：

2.2.1 高温碳化

碳化温度为 649-982℃，碳化过程中无需加压，在碳化前需将污泥干化至含水率 30%，然后在炭化炉中进行炭化处理，因其热值含量较低，目前并未大规模应用。

2.2.2 中温碳化

温度范围为 426-537℃，不需要外加压力，干燥前需要先将污泥干化至含水率 90%，在炭化炉中分解形成水、油、碳化物、气体等多种物质。因经济效益不明显，目前只有澳大利亚有一座日处理 100 吨的处理厂。

2.2.3 低温碳化

低温碳化的温度为 315℃，碳化前无需干化处理，碳化时压力范围为 6-8MPa 左右，碳化后的产物为液态形式，经过干化后含水量可降至 50%，仅通过机械法即可脱除污泥中 75% 的水分，碳化过程中保留了大部分污泥中热值，可用作低级燃料。

2.3 射流干化技术

该技术类同与污泥的碳化，是利用「激波」原理在常温下完成污泥「细胞壁」的破坏，无需加热的状态下实现污泥含水率从 90% 降至 30% 以下，最大限度的保留了有机质的含量，目前已在山东进行此种干化技术的试生产。

3 污泥的处理的发展趋势

我国人口众多，城市化发展速度快，每年需要处理的污泥量急剧增加，污泥的合理处置是我国发展中急需解决的一项难题。污泥处理的「减量化、稳定化、无害化及资源化」是当前及以后污泥处理处置工艺要遵循的主要原则，这一原则也是污泥处理以后的发展方向。污泥成分复杂，含水率高，处理成本及产物价值不成正比，易造成二次污染，是目前污泥处理存在的主要几个难点。

污泥的合理处理，不仅需要进行新的工艺研究，降低污泥的处理成本及处理效率，而且需要加强不断开发污泥处理副产物的利用价值，不断提高无你的资源化利用程度，总之，污泥的处理不能仅局限于污泥或者污水的处理，要从大局观出发，从环境的二次污染、人们的卫生安全、社会的长期效益等多方面进行综合考虑，不断的开发污泥的处理处置工艺，降低污泥处理成本，开发污泥的可利用价值。

参考文献

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作者 何庆坤 李同华 郉士波