污泥資源化利用技術(shù)及污泥處理處置的“四化”目標(biāo)

1、污泥處理行業(yè)概述

污泥處理是城市污水處理廠環(huán)境功能的保障和深化。從原理上講，城市污水處理是將污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)或溶解態(tài)的物質(zhì)（污水中的有機(jī)物或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)微生物處理轉(zhuǎn)化為活性污泥等）轉(zhuǎn)化為固體，并從水體中析出分離的過(guò)程�；钚晕勰嘀泻�有大量有機(jī)物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物、病原菌、寄生蟲卵、重金屬和某些有毒有害難降解有機(jī)物質(zhì)等。國(guó)內(nèi)外污水處理廠常規(guī)配套的離心機(jī)、帶式壓濾機(jī)等設(shè)備脫水后污泥含水率一般為80%左右，這類污泥具有含水率高、易腐敗、產(chǎn)生惡臭等特點(diǎn)。從某種意義上講，城市污水處理廠只是對(duì)污水中的有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉(zhuǎn)化，而不是完全的處理過(guò)程，任何污水處理過(guò)程都必然會(huì)產(chǎn)生污泥。

因此，污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護(hù)的重要部分，也是污水處理廠和城市衛(wèi)生環(huán)境面臨的重要問(wèn)題，與此同時(shí)，污泥也是國(guó)內(nèi)外固液分離領(lǐng)域公認(rèn)的最難處理的物料之一。

2、影響污泥處理的因素

（1）污泥性質(zhì)的影響污泥中有機(jī)質(zhì)含量、顆粒粒徑、粘度、荷電性質(zhì)等因素都會(huì)影響污泥的性質(zhì)，進(jìn)而影響其脫水性能，具體如下：

有機(jī)質(zhì)含量：由于有機(jī)質(zhì)具有一定的保水作用，在過(guò)濾過(guò)程中形成的可壓縮濾餅在受壓情況下容易造成過(guò)濾通道阻塞，導(dǎo)致脫水效率較低。另外，因?yàn)榘�外聚合物的含量是影響污泥脫水性能的重要因素，而胞外聚合物是菌膠團(tuán)之間連接的媒介，當(dāng)有機(jī)物含量較高時(shí)，微生物的生長(zhǎng)繁殖迅速，胞外聚合物的含量增加，使得污泥菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。因此，污泥中有機(jī)質(zhì)含量的增加會(huì)使得污泥脫水變得更加困難。

顆粒粒徑：污泥顆粒粒徑分布也是影響污泥脫水性能的重要因素。在機(jī)械壓濾脫水過(guò)程中，小尺寸的顆粒污泥可以透過(guò)孔隙，大顆粒污泥則會(huì)被濾網(wǎng)截留在泥餅層，而顆粒尺寸和孔徑相近的污泥顆粒往往會(huì)阻塞濾布孔隙，降低污泥脫水效果。另外，較大的顆粒粒徑也有利于污泥脫水過(guò)程中形成“導(dǎo)流渠道”，使水分易被導(dǎo)出。對(duì)于相同性質(zhì)的污泥來(lái)講，通常顆粒粒徑越小，污泥越難以脫水。

粘度：污水處理廠在污泥濃縮過(guò)程中通常會(huì)投加有機(jī)高分子絮凝劑，這些有機(jī)高分子絮凝劑粘性較大，如果添加過(guò)量會(huì)導(dǎo)致污泥粘度增加，在壓濾過(guò)程中堵塞濾布，影響脫水效果。另外，污泥中本身含有的物質(zhì)（如浮油、乳化油及溶解油等）也可能導(dǎo)致其粘度增大，造成脫水困難。

荷電性質(zhì)：污泥中羧基、氨基和磷酸基等基團(tuán)水解電離產(chǎn)生帶負(fù)電荷的離子基團(tuán)，致使污泥表面產(chǎn)生靜電斥力，不利于污泥脫穩(wěn)。通常采用Zeta電位表征污泥膠體所帶電荷性的大小，Zeta電位值越小，污泥所帶的負(fù)電性越強(qiáng)，污泥絮體間的斥力越大，污泥絮體越難沉降，污泥狀態(tài)穩(wěn)定，脫水性能差。

（2）處置要求

污泥處理與處置是兩個(gè)相互影響的環(huán)節(jié)，不同的污泥處置路徑對(duì)污泥的性質(zhì)有不同的要求，也即對(duì)污泥處理技術(shù)有不同的要求。以衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和水泥窯綜合利用為例：

衛(wèi)生填埋對(duì)污泥的橫向剪切強(qiáng)度有較高的要求，因而要求在污泥處理過(guò)程中加入更多能夠使得污泥固結(jié)的藥劑。土地利用對(duì)污泥的含水率、養(yǎng)分指標(biāo)、種子發(fā)芽指數(shù)以及污染物指標(biāo)等有較高的要求，并且有相關(guān)法律、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)限制，因而要求在污泥處理過(guò)程中加強(qiáng)穩(wěn)定化、降低污泥含水率。

干泥性能需滿足后續(xù)協(xié)同焚燒、單獨(dú)焚燒處置的要求主要有以下方面：①避免對(duì)焚燒系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕與影響煙氣處理，主要是要嚴(yán)格控制污泥中的Cl-、S等含量。②適合不同焚燒溫度要求，如流化床900℃與粉煤爐1400℃協(xié)同焚燒、水泥窯1500℃協(xié)同處理等不同焚燒溫度對(duì)干泥的泥質(zhì)要求不同，，主要是防止污泥中的無(wú)機(jī)鹽成分高溫分解后對(duì)焚燒煙氣產(chǎn)生影響及焚燒粉塵對(duì)后續(xù)設(shè)備、煙道等產(chǎn)生磨損與堵塞情況。③須確保焚燒灰渣后續(xù)可資源化利用。

（3）其他影響因素

溫度是影響微生物生長(zhǎng)繁殖的重要因素，具體而言，會(huì)影響酶活性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性、物質(zhì)的溶解度，因而同一污水處理廠不同季度污泥脫水效果也存在差異。春季污泥中的微生物生長(zhǎng)繁殖速度較快，胞外聚合物含量提高，污泥脫水性能下降。冬季低溫條件下絲狀菌的大量出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致污泥絮體疏松、密度減小，進(jìn)一步導(dǎo)致污泥比阻和沉降指數(shù)增大。與常溫條件相比，低溫條件下污泥有更高的親水性，污泥的胞外分泌物粘性更強(qiáng)，使得污泥的壓縮性降低、處理難度上升。此外，不同污泥來(lái)源、污水處理工藝及不同含水率的污泥性質(zhì)、成分各有不同，處理所需的適用藥劑或工藝也有所差異。因此，污泥混合后，污泥成分、顆粒粒徑、污泥比阻等污泥特性均將發(fā)生一定變化，對(duì)應(yīng)的處理難度也有所不同。

3、污泥的處理處置目標(biāo)

污泥含有一定量的資源性成分，若能得到妥善處理可成為一種良好的資源，否則將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染：一方面，污泥中通常含有病原微生物、寄生蟲卵、重金屬和難降解有機(jī)污染物質(zhì)，如果不能得到妥善的處置，容易造成水體、土壤和大氣的二次污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅；另一方面，生活污泥中含有種類復(fù)雜的有機(jī)物以及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)馁Y源化處理后可以用作土壤改良劑，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。此外，脫水干泥還含有一定的熱值，可作為燃料或建材原料。

為提高污泥處理處置水平、保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》，污泥處理處置的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化，鼓勵(lì)回收和利用污泥中的能源和資源，堅(jiān)持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的前提下實(shí)現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。

污泥的處理處置目標(biāo)

資料來(lái)源：普華有策

（1）污泥的減量化

減量化處理的目的是大幅縮減污泥的質(zhì)量和體積。污泥中水分的減少，污泥的形態(tài)會(huì)逐步從半流動(dòng)狀變化到粘滯狀、塑性性狀、半干固體狀直到純固體狀，含水率較低的污泥有利于運(yùn)輸、貯存和后續(xù)處置。

若無(wú)法在污泥處理環(huán)節(jié)大幅減小污泥的質(zhì)量和體積，將會(huì)面臨污泥難以存放、運(yùn)輸困難以及易造成二次污染的問(wèn)題，且不論后續(xù)采取何種處置方式，都會(huì)增加污泥處置過(guò)程所需的人工、設(shè)備、投資和運(yùn)行成本。因此，污泥的減量化是污泥處理處置過(guò)程中必要的步驟。

（2）污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化

污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化是指降解污泥中的易腐有機(jī)物質(zhì)，減少或固化、鈍化重金屬成分，消除惡臭異味，殺滅污泥中的細(xì)菌、寄生蟲卵、病毒及病原體等，減輕或消除污泥對(duì)環(huán)境可能造成的二次污染，通過(guò)處理，使其不對(duì)環(huán)境造成二次污染，不對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

（3）污泥的資源化

污泥“四化”之中，無(wú)害化處理是基本要求，減量化處理是基礎(chǔ)，穩(wěn)定化處理是核心，資源化利用是終極目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)和未來(lái)繼續(xù)前進(jìn)的動(dòng)力與方向。

探索污泥資源化利用技術(shù)是污泥處理處置行業(yè)創(chuàng)新突破的必經(jīng)之路，污泥資源化作為污水處理的“最后一公里”，只有為污泥尋到一條科學(xué)合理的資源化出路才能有效解決污水污染問(wèn)題。