污水处理厂污泥减量技术研究

摘要：本文介绍了污泥减量、热水解和干化等处理技术，以及国内具有代表性的污水处理厂的污泥处理工艺情况。

关键词：污泥处理；减量化技术；污水处理厂
活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但其弊端是会产生大量的剩余污泥。

这些剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属)及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。

目前较常用的剩余污泥后处理方法包括土地利用、卫生填埋和焚烧等。

各类方法也各有其缺点。

由于剩余污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质，因此长期将其施于土地，易造成有害物质在土壤和植物中的积累从而影响人体健康。

填埋需要占用大量土地并花费大量运输费用，而且填埋场周围的环境也会受到渗滤液、臭气等污染的影响。

污泥焚烧由于能耗大，所需费用较高，而且还存在着烟气的污染问题，一直难以推广应用。

因此加强对污泥减量技术的研究具有非常重要的意义。

1污泥减量技术
德国在1996年明确提出了废物减量化、资源化和无害化处置的优先顺序。

污泥减量化是在20世纪90年代提出的对剩余污泥处置的新概念，是在对剩余污泥资源化基础上进一步提出的要求。

污泥的减量化与减容化有着本质的区别。

减容化是通过降低污泥的含水率来缩小污泥的体积，而污泥中的生物固体量几乎得不到减少。

减量化则是通过物理、化学、生物等手段使整个污水处理系统向外排放的生物固体量减少到最小。

根据生物处理工艺中微生物的代谢特性，剩余污泥的产量与微生物利用有机物合成自身的作用、内源呼吸作用以及微型动物对细菌捕食的作用有关。

前一种作用可使剩余污泥的量增加，后两种作用可使剩余污泥的量减少。

为此，减少剩余污泥的产量可通过以下途径来实现：降低细菌的净合成量；增加生物体的自身氧化速率；增强微型动物对细菌的捕食。

由于减量化是从实质上减少污泥的产生量，近年来，许多单位开展了有关减量技术的研究。

1.1化学药剂减量技术
同济大学污染与资源化研究国家重点实验室开发的一种新技术，目前已完成小试试验研究。

该技术通过在水处理工艺过程中每升水投加几毫克化学药剂，降低了污泥产量，从而使剩余污泥量减少70%～80%。

1.2臭氧污泥减量技术
臭氧污泥减量技术的原理是在普通活性污泥法处理工艺中增设臭氧氧化槽，利用臭氧的作用使臭氧氧化槽中的回流污泥液化，以减少污泥量。

液化物返回曝气池成为微生物的基质，并部分矿化，使整个处理系统中的剩余污泥量得到削减。

只要操作适当，可使污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到无剩余污泥的目的。

日本的Shima污水处理厂处理的污水量为450m3/d，为完全消除剩余活性污泥所需的臭氧剂量为0.034kg/kgSS，而需要处理的回流污泥量为常规污水处理厂剩余污泥量的4倍，应用臭氧技术运行9个月，无剩余污泥产生。

实践证明，污泥减少量与臭氧投加剂量和被处理的污泥量成比例。

上海市政设计研究院采用奥地利技术，在上海白龙岗污水处理厂进行了臭氧氧化减少污泥量的中试研究，将臭氧加到厌氧消化池中，臭氧可起到将有机物细胞破壁的作用，从而提高有机物分解率、增加产气率。

该技术小试处理城市污水效果很好，中试处理化工污水，处理成本有所增加，主要原因是目前发生1千克的臭氧需消耗20多度电，臭氧的发生费用较高。

如果臭氧的发生技术有所突破，该技术的产业化才具有实际意义。

1.3生物污泥减量技术
利用微型动物对污泥进行减量处理可从以下三个方面着手：一是利用微型动物在食物链中的捕食作用；二是直接利用微型动物对污泥的摄食和消化，在减少污泥容量的同时增加污泥的可溶性；三是利用微型动物来增强细菌的活性或增加有活性的细菌的数量，从而增强细菌的
自身氧化和代谢能力。

目前清华大学正在进行该方面的实验室研究。

2污泥处理其它技术
2.1污泥热水解技术
污泥热水解技术是使剩余污泥通过高压釜反应器，在110℃～190℃范围内进行热水解处理后，在序批式厌氧反应器(ASBR）中经过厌氧消化和脱水三个步骤后，成为含水率为45%～50%的泥饼。

该技术可削减污泥体积95%以上，实现了污泥的减量化；同时厌氧消化反应器的体积可减少一半，节约了费用。

处理后的污泥可作为肥料农用，也可直接作为锅炉燃料，回收热能。

该技术曾在北京北小河污水处理厂建过5万m3/d的中试装置，后因该厂改扩建而拆除。

在运行过程中，整个处理系统能量基本保持平衡，无需外加能量。

2.2污泥干化技术
国内某公司开发研制的无火焰直接加热式污泥干化系统，获得了中日两国的多项专利。

该技术利用含生石灰（碱性）和硫酸铁铝（酸性）的双组分发热剂，通过污泥高效干燥系统对有机酸腐污泥进行干燥、脱水、灭菌及改性后，向稳定化无机材料转化，从而在污泥产生的源头实现污泥的减量化、无害化。

而所产生的污泥处理物经检测，可用于建筑材料、制砖、道路工程填料等，并可利用污泥处理物经高温煅烧后，氢氧化钙脱水变成氧化钙这一原理，达到添加剂可反复使用的目的，从而彻底降低污泥无害化的成本。

该技术可替代国外现行的“石灰法”单组分污泥处理工艺，可消除城市污水处理厂污泥的二次污染，不仅无害化、减量化还达到了资源化的目的。

该技术在北京高碑店污水厂做了150t/d处理能力的中试试验，含水率75%～85%的污泥干化后，含水率可降至10%～20%，有机物含量减少至5%，可提供给水泥厂作原料。

该技术处理污泥的运行费用约120～140元/t，对化学污泥的处理亦同样有效。

3国内具代表性的污水处理厂污泥处理工艺情况
3.1北京高碑店污水处理厂
总建设规模为日处理污水100万m3。

采用传统活性污泥法二级处理工艺：一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和矩形平流式沉淀池；二级处理采用空气曝气活性污泥法。

污泥处理工艺采用中温两级污泥厌氧消化工艺，初沉污泥和剩余污泥各约占50%，经重力浓缩送入一级消化池，一级消化池共有12座，各8000m3，二级消化池共有4座，各8000m3。

经两级消化的污泥脱水后形成泥饼外运。

消化池中产生的沼气，供沼气发电机用于发电，可解决全厂1/3的用电量。

3.2上海松江污水处理厂
污水处理能力为6.8万m3/d，污泥处理工艺为中温消化、浓缩填埋。

处理的水质中生活污水与工业污水各占50%，工业污水主要为印染废水，几乎不含化工废水。

采用中温厌氧消化技术，消化池2个，各2000m3。

采用沼气搅拌技术，产生的沼气经脱硫塔脱硫后进入沼气储罐。

冬季产生的沼气通过沼气焚烧炉回收热量供给消化池升温用；夏季产生的沼气利用沼气燃烧器烧掉。

为实现稳定安全运行，目前污泥的投配率为2%～3%（原设计污泥投配率为5%）。

污泥经过离心脱水后，泥饼外运填埋。

3.3上海市金山污水处理厂
该厂生化处理40%的生活污水和60%的工业污水，污泥处理原工艺为厌氧消化，后因沼气储罐出现裂缝、沼气产生量不稳定等原因而停止运行，现改为干燥造粒技术。

由于沼气产生量不稳定，运行操作难度较大，沼气的利用同样难于稳定运行。

3.4天津东郊污水处理厂
天津东郊污水处理厂日处理能力平均为40万t，最大可达48万吨。

处理厂主要包括污水和污泥处理两大部分，其中污水处理为二级处理，污泥处理部分由5座消化池、1座污泥脱水机房、1座沼气锅炉及沼气发电机房组成。

污泥处理过程中的副产物沼气，可供沼气发电并
网利用。

该厂现已实现了与城市电网并网，成为首个国内沼气并网发电的污水处理厂。

消化后的污泥进行脱水后供作农肥。

3.5天津纪庄子污水处理厂
纪庄子污水处理厂作为天津市海河流域水污染防治的优先治理项目，目前正在实施改、扩建工程，扩建后的处理规模为54万m3／d。

污水处理采用A／O除磷工艺，污泥处理采用浓缩→中温厌氧消化→机械脱水处理工艺。

综上所述，采用污泥厌氧消化工艺处理污泥的污水处理厂多为城市污水处理厂。

目前国内的污水污泥处理工艺呈现出污泥处理分散化、处置集约化、技术多元化的趋势，因此，污水处理厂的污泥处理工艺应根据实际情况选择适宜的污泥处理技术。