关于城镇水环境工程污泥处理处置技术的探讨

关于城镇水环境工程污泥处理处置技术
的探讨
摘要：目前我国城市化发展和科技水平的快速发展，城镇管网改造、河涌水
体整治等水治理工程的实施，提高了水系统运行能力和促进了水生态健康发展。

随之而产生的大量污泥的出路问题成为项目实施的关键性难题。

若经技术处理将
其资源化，不仅解决了污泥处置的难题，还能创造社会经济效益。

如何科学合理
地将污泥“减量化、稳定化、无害化，资源化”，探讨相关技术的运用情况。

关键词：水环境工程；污泥处理；资源化
引言
污泥是污水处理的一大副产物，其产生量伴随着城市规模的扩大而不断增加，相应的处理压力日益增大。

城市污泥含有丰富的有机物、营养元素以及重金属，
具有资源与污染的双属性，若单纯作为固体废物进行填埋，则占地面积大，而且
存在资源浪费问题。

为有效弥补污泥处理处置成本、回收利用资源并解决污泥的
最终去向问题，开展城市污泥资源化利用的研究与应用十分重要。

目前，国内在
此方面已经颁布了不少标准与规范进行指导，相关技术与设备研发也取得一定的
进展，下一步还需要继续进行实际应用研究，以真正实现全面推广。

1城市污泥的产生与危害
随着污水处理率的提高，污泥产生量不断攀升。

据统计，2014年我国干污泥
产生量为813.4万t，2020年增长至1459.5万t，2014年以来干污泥产生量复
合增速率达到10.23%，此数据还将持续增长。

城市污泥是固态或是半固态非均质体，富集了污水中的污染物，含有无机物、有机物、细菌菌体和胶体等，成分相
对繁杂且性质不稳定。

若大量污泥未能够获得及时、有效的处理，则极易产生恶臭、滋生病原微生物、污染水体，对生态环境与人们的生命健康产生巨大威胁。

从污水处理情况来看，污水中70%-80%的重金属元素会经由物理沉降、吸附作用
等转移至污泥内，且浓缩至污泥中的重金属性质稳定、不易分离，久而久之出现
累积效应。

目前，我国污泥处理方式仍以卫生填埋为主，但是随着污泥产生量的
增大，填埋处置的弊端逐渐暴露，其占用了大量土地，且污泥中的有害物质未能
有效去除，仅仅是换了储存载体，填埋区周边土壤及地下水极易受到污泥中重金
属及有机污染物的影响。

总的来说，近些年，污泥引发的各类环境问题逐渐凸显，其作为一种被浪费的资源，加强资源化利用的研究与应用具有必要性，不仅要实
现其应有的经济效益，更要具备环保效益，最终获得良好的社会效益。

2污泥处理
2.1稳定化处理
污泥稳定化处理要求满足对所含的有机物和有害病原体具有一定的降解能力
和杀除能力。

常用的方法有消化稳定，碱化稳定和好氧堆肥。

污泥消化，适用于
大中型污水处理厂对初沉污泥和剩余活性污泥进行批量集中处理，按消化过程中
的生产环境可分为厌氧状态消化和好氧状态消化。

厌氧消化需建大中型消化池，
具有降解效率高，分解产物可回用，净能耗低的特点，但初期投资大和操作要求高，伴有臭气产生，有爆炸隐患。

有氧消化具有总污泥量少，操作简便，无臭气
产生，但需专业配套设施，处理能耗高。

碱化稳定是添加生石灰（CaO）、镁盐（Mg2+）、粉煤灰等碱性物料，利用造碱功能和化学反应热，实现污泥的杀菌和
固化。

这种技术并未直接降解污泥中的有机物，而是依靠改变病菌载体环境和产
生高温的方式杀除有害成分，并具有板结固化的特点。

碱化稳定具有工艺简便，
安全稳定，投资省能耗低的特点，但占地面积大，可作为临时或应急处理措施。

好氧堆肥是将脱水污泥在氧气充足，通气良好的条件下，污泥中的好氧菌在自产
酶作用下对有机物进行吸收、氧化还原的分解。

这种技术受自然环境和气候影响小，在室内室外均能进行机械化操作，简便可靠。

好氧堆肥具有易操作，低投入，适应性强等特点。

考虑工程条件和施工环境等因素，本项目工程采用了石灰稳定
和好氧堆肥技术：项目工期紧，污泥处理过程要求“短、平、快”；投资省、节
能环保、操作简便；具备场地条件和施工机械，可进行机械化施工；好氧堆肥处
理的污泥可用于本工程的绿化景观用土，碱化稳定处理的污泥可备以制作建材。

2.2堆肥
污泥堆肥是一种很好的土壤改良剂，含有大量的有机物、多种营养物质和微
量元素，当其应用于农田时，可以增加有机质，改善土壤结构，减少肥料的使用，并可以减轻土壤的潜在侵蚀，因此受到人们的广泛关注。

开展了城市污泥与青霉
素菌渣共堆肥的试验研究，结果表明，污泥与青霉素菌渣混合，可有效实现青霉
素菌渣的无害化处理。

2.3厌氧消化
厌氧消化是污泥稳定化和减量化的常用工艺之一，在欧美国家已被普遍应用，目前我国也在大力发展，但发展较为缓慢。

全国一共建成约60座厌氧消化工程，但在正常运行的仅为20座不到。

造成这种现象的原因是我国污泥有机质含量低、含砂量高的特点使得污泥在厌氧消化过程中运行效率差、产气量低。

此外，在常
规厌氧消化工艺中，进泥含固率较低导致厌氧罐体积庞大、设备投资较高。

因此，基于常规厌氧消化工艺中暴露的问题，提出了厌氧消化联合工艺。

目前，已被应
用的处理技术主要包括“高温热水解+厌氧消化”技术和污泥餐厨协同厌氧消化
技术。

热水解是一种污泥预处理技术，可有效破坏污泥中的微生物结构，释放胞
外聚合物、细胞内水和细胞内有机物，并将大分子组分转化为较低分子量的衍生
物或可溶性单体物质释。

污泥热水解可有效提高污泥中的有机质含量，改善污泥
流动性能和脱水性能，从而可促进后续厌氧消化效率和脱水效率。

因此，可将其
作为厌氧消化的预处理，改善厌氧消化过程中有机物含量低的问题。

此外，热水
解可以作为高含固率厌氧消化工艺（厌氧消化罐中的含固率为8%-12%）的预处理，提高厌氧消化容积负荷，改善高含固污泥厌氧消化效率和产气率。

2.4能源利用
污泥热解、污泥制氢、污泥发电以及辅助燃料都是污泥进行能源利用的重要
方向。

其中，城市污泥低温热解是一项新兴技术，可合理回收热能，热解产物可
利用性高，污染程度较低。

污泥制氢包括生物制氢、高温气化制氢以及超临界水
气化制氢等工艺，具体原理如表1所示。

污泥发电是一种较为常见的方法，典型
工艺有污泥焚烧发电、污泥厌氧消化产沼气发电。

目前，最新研究方向主要集中
在污泥微生物燃料电池（SMFC）方面，在发电时从污泥中提取生物质能。

研究显
示，干化污泥是一种节能环保的辅助燃料，适宜的干化方式可保存湿污泥中90%
以上的原始热值。

2.5脱水干化
不管是原生污泥还是浓缩或消化后的污泥，其含水率都很高，给后续处理造
成困难，因此，需要对其进一步脱除水分，可通过脱水干化来实现。

污泥通常需
要调理改善脱水性能后再脱水，常用的调理方法是投加药剂，主要投加无机盐或
高分子混凝剂。

目前，我国所使用的污泥脱水机械主要有带式污泥脱水机、板框
式污泥脱水机和离心式脱水机等。

带式污泥脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带
着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形
成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的
泥饼，从而实现污泥脱水。

脱水过程一般分为预处理、重力脱水、楔形区预压脱
水及压榨脱水4个重要阶段。

带式污泥脱水机可连续工作、单位时间内物料处理
量大、经济可靠、使用寿命长，目前使用普遍、技术相对成熟，但脱水效率和泥
饼固含率一般，由于处理后含水率较高，后期还需再二次处理，并且机器后期保
养维护不方便。

对于带式污泥脱水机，国家环境部出台了相关标准，《环境保护
产品技术要求污泥脱水用带式压榨过滤机》（HJ／T242—2006）规定了污泥脱水
用带式压榨过滤机的定义、分类命名、要求、试验方法、检验规则标志、包装、
运输和贮存等要求。

结语
城市污泥的处理处置与资源化利用对控制污泥环境危害与加强资源回收具有
重要意义。

近年来，我国不断加深对污泥资源化利用的认知，同时出台不少支持
政策，相关技术研究也取得一定成果。

从实际应用来看，必须根据当地污泥性质
与经济环境状况，合理选择污泥资源化利用的技术路线，保证技术的可行性与经
济性，最大限度地获得污泥资源化利用的社会效益、经济效益与生态效益。

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