城市污泥的资源化利用

城市污泥的资源化利用

摘要：城市污泥的产量巨大并且成分复杂，是城市污水处理不可避免的产物，如何使污泥的处置与环境保护之间达到一个良好的平衡是当前面临的重大课题。本文系统地综述了我国城市污泥处置与利用的现状和趋势，并重点讨论了污泥土地利用的可行性以及我国近年来的研究进展。认为将污泥进行稳定化、无害化、资源化处理并作为有机肥料或土壤改良剂等进行资源化利用是符合我国国情的，并将成为我国污泥处置与利用的一种有效途径。

前沿：近年来，人们逐渐认识到生活污水处理的重要性，因此污水处理厂的数量和规模在不断增大。2010年住房和城乡建设部的统计资料显示，我国累计建成城镇污水处理厂 2 832座，污水处理能力达1．25×10 m ／d，平均运行负荷率为78．95％。按污泥(含水率80％)占污水质量比0．6‰计算[1] ，2010年污泥的产生量为1．25×10 m ／d，。专家预测，2020年全国的污水排放量将达到5．36×10 m。／d[2]，说明污泥的产生量将进一步扩大。通常，污泥的处理与处置费用约占污水处理总费用的30％～40％，因此，如何妥善处置这些数量日益庞大、高度集中的有机固体废弃物，是污水处理厂最头痛的问题之一。污泥中还含有大量的N、P、K、Ca及有机质，且N、P以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。污泥是有用的生物资源，如能合理利用则不仅能变废为宝，还能增加经济效益，所以，探讨适合我国国情的有效处理处置和利用污泥的技术具有重要的现实意义[3]

一：污泥的分类及特性

污泥来源于废水处理过程，按污水的处理方法．生物固体可分为四类：(1)初沉污泥。指污水一级处理中产生的沉淀物；(2)活性污泥，来自生化处理系统二次沉淀池的污泥，扣

除回流到曝气池的那部分后．剩余的部分称为剩余活性污泥；(3)消化污泥，生物污泥经厌氧消化处理后产生的污泥称为消化污泥；(4)化学污泥，指化学强化一级处理(或三级处

理)后产生的污泥[4]。污泥的重要特性是：(1)含有机物多，性质不稳定，易腐化发臭；(2)有毒有害污染物的含量高，废水处理过程中许多有害物质富集到污泥中；(3)含水率高，呈胶状结构，不易脱水；(4)可用管道输送；(5)含较多植物营养素，有肥效；(6)含病原菌及寄生虫卵[5]。

二：污泥的处理

污泥处理的标准主要包括污泥中各项有毒有害物质、pH值、污泥无害化、减量化、稳定化处理后各项指标值、处理后污泥的土地使用范围等。

2．1污泥浓缩

沉淀池排出的污泥含水率比较高．因此要首先进行浓缩脱水，降低其含水率及体积，减少后续构筑物或处理单元的压力。主要对象是去除污泥中的自由水和问隙水．污泥浓缩工艺的选择主要取决于产生污泥的污水处理工艺．污泥的性质．污泥量和达到的含水率要求。浓缩的方法主要包括重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法等。重力浓缩池一般采用固体表面负荷进行设计．在污水处理厂一般将初沉池和二沉池混合后采用重力浓缩．这样可以提高重力浓缩池的浓缩效率．重力浓缩池表面负荷取决于两种污泥的比例。在工程实际应用中．构造污泥浓缩池进行重力浓缩。重力浓缩可分为问隙式和连续式两种．前者主要用于小型污水处理厂或工业企业的污水处理厂．后者用于大、中型污水处理厂。全浮浓缩与重力浓缩相反．该法是利用大量微小气泡附着悬浮污泥颗粒上．减小污泥颗粒的密度而强制上浮．使污水颗粒与水分离的方法。气浮浓缩适用于粒子易于上浮的疏水性污泥或悬浮液很难沉降且易于凝聚的场合．在水处理过程中．可用于代替二次沉淀池．分离和浓缩剩余污泥．特别适用于易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中。离心浓缩工艺的动力是离心力．离心力是重力的500～3000倍。离心浓缩法的原理是利用生物固体中固液的差异，造成不同的离心力进行浓缩。

离心浓缩占地小．不会产生恶臭．对于富磷污泥可以避免磷的二次释放．提高污泥处理系统总的除磷率，但运行费用的机械维修费用高．经济性差．一般很少用于污泥浓缩。但对于难以浓缩的剩余污泥可以考虑使用。

2．2污泥消化

污泥消化的主要目的是改善污泥的卫生条件和使污泥易于脱水。生物固体的消化是指在人工控制条件下。通过微生物的代谢作用，使生物固体中的有机质稳定化的过程。生物固体消化分为厌氧消化和好氧消化两种．一般说的生物固体的消化是指厌氧消化。目前．比较适用又能同时评价好氧污泥和厌氧污泥稳定程度的指标主要是污泥的挥发性固体含量。该指标越高，污泥进一步降解的能力越大；指标越低。表明污泥中的有机物含量和进一步降解的能力也越低，污泥的稳定程度也越大。一般挥发性固体含量在(45±5)％，可认为污泥已得到较好的稳定。如果当污水采用延时曝气工艺处理时。它所产生污泥的挥发性固体含量已降至50％左右。与厌氧消化稳定的结果很接近。因此再进行厌氧消化处理意义不大[6]。有机污泥经过消化后，不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且污泥数量减少。污泥经

过生物处理然后进行高温好氧消化．污泥量减少75％同。污泥的生物稳定性和脱水性大为改善．有利于污泥再作进一步的处理．污泥消化在废水生物处理厂中是必不可少的．它同废水处理目前比较广泛采用的厌氧消化工艺主要分为三类：标准消化法．快速厌氧消化法和两级厌氧消化法。污泥消化不仅现在是．而且将来仍将是应用最为广泛的污泥稳定化[7]。2．3污泥预处理

生物固体调节是为了提高污泥浓缩和脱水效率的一种小．表面电荷水合的程度以及颗粒间的相互作用．污泥颗粒大小是影响污泥脱水性能的最重要的因素。污泥颗粒越小，颗粒的比表面积越大．这意味着更高的水合程度和对过滤f脱水1更大的阻力及改变污泥脱水性能更多化学药剂。污泥中颗粒大多是相互排斥的。首先是由于水合作用．有一层或几层水附于颗粒表面而阻碍了颗粒相互结合。其次，污泥颗粒一般都带负电荷．相互之间表现为排斥．造成了稳定的分散状态[8]。

污泥调理的目的就是要克服水合作用和静电排斥作用，增大污泥颗粒。使其易于浓缩和过滤。其途径有：(1)加入混凝剂，改变颗粒表面性质，使其脱稳并凝聚起来；(2)改善污

泥颗粒间的结构。减小过滤阻力，使其不堵塞过滤介质。常用的污泥调理方法有加药调理、淘洗、加热、冷冻等[9]

2．4污泥脱水

在污泥的处理与处置过程中．常要求对污泥进行脱水处理。污泥经浓缩之后，其含水率仍在95％左右，呈流动状态．体积很大，对后续处理带来很大的麻烦。污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积．便于后续处理、处置和利用。污泥中的自由水基本上可以在污泥浓缩过程中被除去．而内部水一般难以分离．所以污水脱水去除的主要是污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水2．4污泥脱水在污泥的处理与处置过程中．常要求对污泥进行脱水处理。污泥经浓缩之后，其含水率仍在95％左右，呈流动状态．体积很大，对后续处理带来很大的麻烦。污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积．便于后续处理、处置和利用。污泥中的自由水基本上可以在污泥浓缩过程中被除去．而内部水一般难以分离．所以污水脱水去除的主要是污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水[10]。

三：污泥的资源化利用主要有以下几个方面：

3．1农林利用

城市污泥含有大量的有机质和N、P、K以及Mn、Zn、Cu、S、Fe等植物生长元素，是一种良好的肥料和土壤改良剂。田间实验表明污泥用于农田后能改良土壤的物理化学性质，增加土壤营养成分，提高土壤可耕作性将污泥施用于花卉、草坪等，既可远离食物链．又可就近消化污泥，还能减少化学肥料的用量。但污泥也含有大量有害物质，污泥中的重金属是决定