浅析污泥处理及污泥的利用

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1、2 0 0 5 年6 月第6 篇理论与实践专题研究3 5 7 浅析污泥处理及污泥的利用 邓军 ( 湖北城市建设职业技术学院。武汉4 3 0 0 7 4 ) 污水在处理过程中产生的污泥量约占处理水量的0 3 O 5 ，这些污泥中含有很多有 毒物质，如细菌、病原微生物、寄生虫卵及金属离子等。这些污泥的任意堆放和投放对社会环 境会造成新的污染。如何有效地、妥善地处理这些污泥已成为社会共同关注的问题。 污泥是以有机物为主要成分，容易腐化发臭，颗粒较细，比重较轻，含水率高( 一般为9 7 以上) ，并且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质。污泥不仅含有有毒物质，也含有有用物 质，如植物营养素、氮磷钾有机物

2、等，同时污泥很不稳定，需要及时处理。 随着海洋投弃被禁止，污泥弃置的比例正逐渐减少，而污泥填埋需要占用大量土地，耗费 可观的填埋费用并且不能根治污染，因此污泥的土地填埋也受到越来越严格的限制，规定污泥 填埋必须和焚烧相结合，只有焚烧灰才可以被填埋。污泥处理的般方法和流程如图所示l 。 污泥与消化气利用污泥利用污泥利用 图1 污泥处理的一般方法和流程 l 污泥的处理 污泥的减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回收利用已经成为污泥处理的主流。污泥 的利用可分为土地利用和热能利用，具体方法包括堆肥、厌氧消化、热干化、焚烧等。 ( 1 ) 堆肥 堆肥是将初次沉淀池污泥，剩余污泥与生活垃圾、杂草、木屑及

3、秸秆等混合堆肥，利用污泥 中的微生物进行发酵的过程。在污泥中加入一定的生活垃圾、杂草、木屑及秸秆等杂物。利用 微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为类腐物质。堆肥时要求泥堆的 外部抹泥并压密，保持密封状态，这样，堆肥l 3 个月后，污泥质地疏松，容重减少，污泥中的 致病微生物及寄生虫卵可全部杀死，可被植物利用的营养成分增加，可作肥料用。 污泥高温堆肥技术，目前世界各国采用的方法有：自然堆肥法，圆柱形分格封闭堆肥法，滚 筒堆肥法，竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完 善。美国2 0 世纪8 0 年代初开发了比较完善的贝尔茨维尔好氧堆肥法，主要利

4、用堆底穿孔管 通人空气，防止臭气扩散，比较安全卫生。美国、德国、荷兰等发达国家大多由污水厂出资，国 家政府资助交专业公司承包产业化经营，堆肥产品作为商品出售。有些发达国家则多采用现 代工业化的发酵工艺，如日本在2 0 世纪9 0 年代末已建立3 5 座污泥堆肥厂，其中最大的堆肥 厂在北海道的札幌市，其发酵仓和生产线很具规模及机械化自动化程度高。国内的唐山、常州 3 5 8 建筑教育改革理论与实践( 第7 卷)2 0 0 5 年6 月 等地也采用发酵仓处理污泥。 ( 2 ) 污泥的厌氧消化 厌氧消化就在无氧的条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解污泥中的有机污染物，分解的 主要产物是以甲烷为主的消化

5、气。 有机物在厌氧的条件下，消化降解的过程分为两个阶段，即酸性消化( 酸性发酵) 阶段和碱 性消化( 碱性发酵或甲烷消化) 阶段。消化后的污泥称熟污泥或消化污泥，这种污泥易于脱水， 固体物数量减少，不会腐化，氨氮浓度提高，处理后污泥可直接施用于农田。发达国家广泛采 用以厌氧消化为主的污泥处理方法，欧美、日本、独联体等国家，用厌氧消化处理污泥占污泥量 的一半以上，2 0 世纪6 0 年代，对污水处理厂污泥处理处置系统的装备已达到先进的成套产业 化水平，如污泥消化系统设备、污泥浓缩脱水设备、污泥干燥焚化设备、沼气综合利用设备、污 泥高温堆肥系统装备以及污泥固化工业利用技术与设备。我国城市污水处理厂

6、污泥处理起步 较晚，2 0 世纪8 0 年代中期建设城市大型污水厂，污泥处理也采用中温厌氧消化，引进先进技 术的同时也引进了设备，尤其是借助国外贷款建设项目中，污泥处理系统装备几乎全部需要进 口。近l o 多年来，我国城市污水厂污泥处理技术和某些单项专用设备有较大发展，积累了中 温厌氧消化技术的丰富经验。而在污泥处置和最终出路方面尚属试验研究阶段。 ( 3 ) 热干化 污泥热干化早于2 0 世纪4 0 年代已有应用，是利用热能将污泥烘干。热干化使污泥减容， 且干化后污泥的臭味、病原物、粘度、不稳定等负面特性得到显著改善而具有多种用途，如用做 肥料、土壤改良剂、替代能源或是转成油、气后再一步提炼

7、代工产品等。干化后的污泥呈颗粒 或粉末状，体积仅为原来的i 5 - - - , i 4 ，而且由于含水率在l O 以下微生物活性完全受到抑制 而避免了产品发霉发臭，利于储藏和运输。热干化过程的高温灭菌作用很彻底，产品可完全达 到卫生指标并使污泥性能全面改善，产品可作替代能源也可土地利用。2 0 世纪9 0 年代热干 化技术得蓟迅速发展，2 0 0 0 年世界干污泥产量已是1 9 9 0 年的l Q 倍。 热干化按加热方式可分为直接加热和间接加热，其中有代表性的是欧洲最大的直接加热 污泥干化厂英国的B r a n s a n d s ( 可蒸发水量为7 5 0 0 0 k g h ) 以及世界最

8、大的间接加热干 化厂西班牙的巴塞罗那( 可蒸发水量为4 X 5 0 0 0 k g h ) 。国内的大连、秦皇岛和徐州等她 也开展了污泥热干化生产的研究，都采用直接加热方式。但是，污泥的热干化处理成本较高。 ( 4 ) 焚烧 焚烧就是利用高温将污泥燃烧，可使污泥的含水率降至为0 。荧虎过程中所有的病菌、病 原体均被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被氧化分解。污泥焚烧后的焚烧灰可用于填充洼 地和充作筑路材料使用，不足之处在于焚烧过程中会产生二嚼英等空气污染物。常用的污泥 焚烧设备有圆转焚烧炉、立式焚烧炉与流化床焚烧炉，目前应用最广的焚烧设备是流化床焚烧 炉，当污泥的含水率达到3 8 以上时就可不需

9、要辅助燃料直接燃烧，污泥焚烧在日本和欧美 较为普遍。 另外目前正在发展一种新的热能利用技术低温热解，即在4 0 0 - - - 5 0 0 、常压和缺氧 条件下，借助污泥中所含的硅酸铝和重金属( 尤其是铜) 的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质 转变为碳氢化合物，最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。热解前的污泥干燥就可利用这 些低级燃料( 碳、气和水) 的燃烧来提供能量，实现能量循环；热解生成的油( 质量上类似于中号 燃料油) 还可用来发电。 2 0 0 5 年6 月第6 篇理论与实践专题研究 3 5 9 _ - _ _ _ _ _ _ _ 一I _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 一

10、2 污泥的利用 污泥利用要以“环境卫生安全、资源回收、资源投入产出比和收益影响比”四个方面来评估污 泥利用方案的可持续性。由于因各地区的发展状况的差别，对环境保护的认识有差异，以及对环 境保护的重视程度不同，所得出的结论也不同，应根据本地实际情况选择适合的污泥利用方案。 ( 1 ) 处理方法的利弊分析 污泥土地利用可回收植物生长所需养分并且改善土壤的物理性质，其收益是显著的，但前 提是污泥必须安全。焚烧既可回收热能又可通过于馏提取油、气等，当污泥不符合卫生条件要 求时，有毒物质含量高，不能为农、副业所利用时，或者污泥量大于农用需求量时，可考虑采用 焚烧处理。所有方案中，热干化最具灵活性，对可农

11、用的污泥进行热干化处理后可形成高质量 的颗粒肥，既可装袋出售也可运往肥料厂和柑橘园。热干化是污泥处理、处置重要的“第一 步”，因此，热干化适用于所有污泥，其产品用途也最广泛。 ( 2 ) 污泥利用存在的风险 污泥利用需满足严格的环境卫生标准，不能造成新的环境危害。污泥利用的环境问题是 重金属和氮化土壤、作物、水体的影响以及病原体污染，所以具有潜在风险。污泥的热能利用 无疑是风险最小的，而土地利用则需要严格管理，只有重金属含量低于农用污泥标准才可用于 农作物，并且污泥肥的施用也需严格定量以控制重金属的积累。热干化由于其高温灭菌作用 很彻底，因而无病原污染。厌氧消化中经酸性消化后的污泥，外观呈黄色

12、或灰黄色，比较粘稠， 不易脱水，仍易腐化发臭。堆肥则不完全保证安全性，故采用堆肥方案时需加强对堆肥质量、 场所和施用场地的管理。 ( 3 ) 成本比较 运行成本及经济承受能力是方案选择的重要因素之一。总体来说焚烧的成本最高，是其 他工艺的2 4 倍，而其他方案的综合成本差异不显著。堆肥法中采用静态条垛工艺则成本最 低，但其生产周期长、占用土地多且对周围环境的影响比较严重 采用发酵仓则设备投资和运 行费用将增加，而且要制成复合肥还需烘干造粒设备，这样其成本优势就大大削弱了。污泥的厌 氧消化处理也存在运行工艺复杂，管理成本高。因此，考察污泥利用的成本时应在统一产品质量 标准和环境影响标准的基础上，

13、从设备投资、运行费用、地价、人力价格等多方面进行综合评估。 ( 4 ) 污泥处理设备的选址 污泥处理设施的选址是方案选择的决定因素之一。一般而言，污泥宜就近处理以节省运 输费用，在污泥运输过程中可能会带来臭味、有毒有害气体及病原体等环境问题，所以选址会 对方案选择产生决定性影响。如果污水处理厂远离城区并有闲置土地，则堆肥不失为一种合 理选择。在生产用地紧张的情况下，热干化显得较有优势，它不仅占地面积很小，而且可以满 足严格的环保标准，即使在德国、瑞士等地也有污泥热干化厂建在市区或旅游区内的情形。 3 结束语 污泥处理后的性状和用途会制约污泥利用方案的选择，所以要先作详细的市场调查，根据 污泥利用的市场及容量确定污泥的最佳处理方案。目前的利用方向是土地利用和热能利用。 各地区应根据实际情况，结合国内外先进的污泥利用经验，在保护环境卫生，兼顾社会和经济 效益的前提下，审慎地、全面地论证各种方案实施的可行性，从中选出最佳方案。