摘要:本文介紹了污泥減量、熱水解和干化等處理技術(shù)，以及國內(nèi)具有代表性的污水處理廠的污泥處理工藝情況。

活性污泥法是目前世界上應(yīng)用最廣泛的污水生物處理技術(shù)，但其弊端是會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。這些剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物質(zhì)(如寄生蟲卵、病原微生物、重金屬)及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，如果不進(jìn)行妥善的處理與處置，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的污染。目前較常用的剩余污泥后處理方法包括土地利用、衛(wèi)生填埋和焚燒等。各類方法也各有其缺點(diǎn)。由于剩余污泥中含有重金屬離子、呋喃等有害物質(zhì)，因此長期將其施于土地，易造成有害物質(zhì)在土壤和植物中的積累從而影響人體健康。填埋需要占用大量土地并花費(fèi)大量運(yùn)輸費(fèi)用，而且填埋場周圍的環(huán)境也會(huì)受到滲濾液、臭氣等污染的影響。污泥焚燒由于能耗大，所需費(fèi)用較高，而且還存在著煙氣的污染問題，一直難以推廣應(yīng)用。因此加強(qiáng)對(duì)污泥減量技術(shù)的研究具有非常重要的意義。

1 污泥減量技術(shù)

德國在1996年明確提出了廢物減量化、資源化和無害化處置的優(yōu)先順序。污泥減量化是在20世紀(jì)90年代提出的對(duì)剩余污泥處置的新概念，是在對(duì)剩余污泥資源化基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出的要求。污泥的減量化與減容化有著本質(zhì)的區(qū)別。減容化是通過降低污泥的含水率來縮小污泥的體積，而污泥中的生物固體量幾乎得不到減少。減量化則是通過物理、化學(xué)、生物等手段使整個(gè)污水處理系統(tǒng)向外排放的生物固體量減少到最小。

根據(jù)生物處理工藝中微生物的代謝特性，剩余污泥的產(chǎn)量與微生物利用有機(jī)物合成自身的作用、內(nèi)源呼吸作用以及微型動(dòng)物對(duì)細(xì)菌捕食的作用有關(guān)。前一種作用可使剩余污泥的量增加，后兩種作用可使剩余污泥的量減少。為此，減少剩余污泥的產(chǎn)量可通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)：降低細(xì)菌的凈合成量；增加生物體的自身氧化速率；增強(qiáng)微型動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的捕食。

由于減量化是從實(shí)質(zhì)上減少污泥的產(chǎn)生量，近年來，許多單位開展了有關(guān)減量技術(shù)的研究。

1.1 化學(xué)藥劑減量技術(shù)

同濟(jì)大學(xué)污染與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種新技術(shù)，目前已完成小試試驗(yàn)研究。該技術(shù)通過在水處理工藝過程中每升水投加幾毫克化學(xué)藥劑，降低了污泥產(chǎn)量，從而使剩余污泥量減少70%～80%。

1.2 臭氧污泥減量技術(shù)

臭氧污泥減量技術(shù)的原理是在普通活性污泥法處理工藝中增設(shè)臭氧氧化槽，利用臭氧的作用使臭氧氧化槽中的回流污泥液化，以減少污泥量。液化物返回曝氣池成為微生物的基質(zhì)，并部分礦化，使整個(gè)處理系統(tǒng)中的剩余污泥量得到削減。只要操作適當(dāng)，可使污水處理過程中凈增污泥量與無機(jī)化污泥量相等，從而達(dá)到無剩余污泥的目的。日本的Shima污水處理廠處理的污水量為450m3/d，為完全消除剩余活性污泥所需的臭氧劑量為0.034kg/kgSS，而需要處理的回流污泥量為常規(guī)污水處理廠剩余污泥量的4倍，應(yīng)用臭氧技術(shù)運(yùn)行9個(gè)月，無剩余污泥產(chǎn)生。實(shí)踐證明，污泥減少量與臭氧投加劑量和被處理的污泥量成比例。上海市政設(shè)計(jì)研究院采用奧地利技術(shù)，在上海白龍崗污水處理廠進(jìn)行了臭氧氧化減少污泥量的中試研究，將臭氧加到厭氧消化池中，臭氧可起到將有機(jī)物細(xì)胞破壁的作用，從而提高有機(jī)物分解率、增加產(chǎn)氣率。該技術(shù)小試處理城市污水效果很好，中試處理化工污水，處理成本有所增加，主要原因是目前發(fā)生1千克的臭氧需消耗20多度電，臭氧的發(fā)生費(fèi)用較高。如果臭氧的發(fā)生技術(shù)有所突破，該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化才具有實(shí)際意義。

1.3 生物污泥減量技術(shù)

利用微型動(dòng)物對(duì)污泥進(jìn)行減量處理可從以下三個(gè)方面著手：一是利用微型動(dòng)物在食物鏈中的捕食作用；二是直接利用微型動(dòng)物對(duì)污泥的攝食和消化，在減少污泥容量的同時(shí)增加污泥的可溶性；三是利用微型動(dòng)物來增強(qiáng)細(xì)菌的活性或增加有活性的細(xì)菌的數(shù)量，從而增強(qiáng)細(xì)菌的自身氧化和代謝能力。目前清華大學(xué)正在進(jìn)行該方面的實(shí)驗(yàn)室研究。

2 污泥處理其它技術(shù)

2.1 污泥熱水解技術(shù)

污泥熱水解技術(shù)是使剩余污泥通過高壓釜反應(yīng)器，在110℃～190℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱水解處理后，在序批式厭氧反應(yīng)器(ASBR）中經(jīng)過厭氧消化和脫水三個(gè)步驟后，成為含水率為45%～50%的泥餅。該技術(shù)可削減污泥體積95%以上，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化；同時(shí)厭氧消化反應(yīng)器的體積可減少一半，節(jié)約了費(fèi)用。處理后的污泥可作為肥料農(nóng)用，也可直接作為鍋爐燃料，回收熱能。該技術(shù)曾在北京北小河污水處理廠建過5萬m3/d的中試裝置，后因該廠改擴(kuò)建而拆除。在運(yùn)行過程中，整個(gè)處理系統(tǒng)能量基本保持平衡，無需外加能量。

2.2 污泥干化技術(shù)

國內(nèi)某公司開發(fā)研制的無火焰直接加熱式污泥干化系統(tǒng)，獲得了中日兩國的多項(xiàng)專利。該技術(shù)利用含生石灰（堿性）和硫酸鐵鋁（酸性）的雙組分發(fā)熱劑，通過污泥高效干燥系統(tǒng)對(duì)有機(jī)酸腐污泥進(jìn)行干燥、脫水、滅菌及改性后，向穩(wěn)定化無機(jī)材料轉(zhuǎn)化，從而在污泥產(chǎn)生的源頭實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無害化。而所產(chǎn)生的污泥處理物經(jīng)檢測(cè)，可用于建筑材料、制磚、道路工程填料等，并可利用污泥處理物經(jīng)高溫煅燒后，氫氧化鈣脫水變成氧化鈣這一原理，達(dá)到添加劑可反復(fù)使用的目的，從而徹底降低污泥無害化的成本。該技術(shù)可替代國外現(xiàn)行的“石灰法”單組分污泥處理工藝，可消除城市污水處理廠污泥的二次污染，不僅無害化、減量化還達(dá)到了資源化的目的。該技術(shù)在北京高碑店污水廠做了150t/d處理能力的中試試驗(yàn)，含水率75%～85%的污泥干化后，含水率可降至10%～20%，有機(jī)物含量減少至5%，可提供給水泥廠作原料。該技術(shù)處理污泥的運(yùn)行費(fèi)用約120～140元/t，對(duì)化學(xué)污泥的處理亦同樣有效。

3 國內(nèi)具代表性的污水處理廠污泥處理工藝情況

3.1 北京高碑店污水處理廠

總建設(shè)規(guī)模為日處理污水100萬m3。采用傳統(tǒng)活性污泥法二級(jí)處理工藝：一級(jí)處理包括格柵、泵房、曝氣沉砂池和矩形平流式沉淀池；二級(jí)處理采用空氣曝氣活性污泥法。污泥處理工藝采用中溫兩級(jí)污泥厭氧消化工藝，初沉污泥和剩余污泥各約占50%，經(jīng)重力濃縮送入一級(jí)消化池，一級(jí)消化池共有12座，各8000m3，二級(jí)消化池共有4座，各8000m3。經(jīng)兩級(jí)消化的污泥脫水后形成泥餅外運(yùn)。消化池中產(chǎn)生的沼氣，供沼氣發(fā)電機(jī)用于發(fā)電，可解決全廠1/3的用電量。

3.2 上海松江污水處理廠

3.2 上海松江污水處理廠

污水處理能力為6.8萬m3/d，污泥處理工藝為中溫消化、濃縮填埋。處理的水質(zhì)中生活污水與工業(yè)污水各占50%，工業(yè)污水主要為印染廢水，幾乎不含化工廢水。采用中溫厭氧消化技術(shù)，消化池2個(gè)，各2000m3。采用沼氣攪拌技術(shù)，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫塔脫硫后進(jìn)入沼氣儲(chǔ)罐。冬季產(chǎn)生的沼氣通過沼氣焚燒爐回收熱量供給消化池升溫用；夏季產(chǎn)生的沼氣利用沼氣燃燒器燒掉。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全運(yùn)行，目前污泥的投配率為2%～3%（原設(shè)計(jì)污泥投配率為5%）。污泥經(jīng)過離心脫水后，泥餅外運(yùn)填埋。

3.3 上海市金山污水處理廠

該廠生化處理40%的生活污水和60%的工業(yè)污水，污泥處理原工藝為厭氧消化，后因沼氣儲(chǔ)罐出現(xiàn)裂縫、沼氣產(chǎn)生量不穩(wěn)定等原因而停止運(yùn)行，現(xiàn)改為干燥造粒技術(shù)。由于沼氣產(chǎn)生量不穩(wěn)定，運(yùn)行操作難度較大，沼氣的利用同樣難于穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 天津東郊污水處理廠

天津東郊污水處理廠日處理能力平均為40萬t，最大可達(dá)48萬噸。處理廠主要包括污水和污泥處理兩大部分，其中污水處理為二級(jí)處理，污泥處理部分由5座消化池、1座污泥脫水機(jī)房、1座沼氣鍋爐及沼氣發(fā)電機(jī)房組成。污泥處理過程中的副產(chǎn)物沼氣，可供沼氣發(fā)電并網(wǎng)利用。該廠現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了與城市電網(wǎng)并網(wǎng)，成為首個(gè)國內(nèi)沼氣并網(wǎng)發(fā)電的污水處理廠。消化后的污泥進(jìn)行脫水后供作農(nóng)肥。

3.5 天津紀(jì)莊子污水處理廠

紀(jì)莊子污水處理廠作為天津市海河流域水污染防治的優(yōu)先治理項(xiàng)目，目前正在實(shí)施改、擴(kuò)建工程，擴(kuò)建后的處理規(guī)模為54萬m3／d。污水處理采用A／O除磷工藝，污泥處理采用濃縮→中溫厭氧消化→機(jī)械脫水處理工藝。

綜上所述，采用污泥厭氧消化工藝處理污泥的污水處理廠多為城市污水處理廠。目前國內(nèi)的污水污泥處理工藝呈現(xiàn)出污泥處理分散化、處置集約化、技術(shù)多元化的趨勢(shì)，因此，污水處理廠的污泥處理工藝應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的污泥處理技術(shù)。

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