污泥焚烧灰渣无害化处理及其资源化利用技术研究

污泥焚烧灰渣无害化处理及其资源化利用技术研究

发表时间：2019-06-25T17:05:15.117Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：刘洋石磊

[导读] 摘要：随着污水厂生物技术的广泛采用，污泥的产量近年来明显增加，污水污泥的处理及处置是目前比较严重的问题。

上海宏波工程咨询管理有限公司上海 201707

摘要：随着污水厂生物技术的广泛采用，污泥的产量近年来明显增加，污水污泥的处理及处置是目前比较严重的问题。针对目前污水厂污泥传统处理方法如填埋、焚烧、土地利用等存在的不足与弊端，指出污泥资源化利用是今后污泥最终处置的方式进行了探讨。

关键词：污泥；处置；污泥资源化；综合利用

城巾污水处理厂污泥是污水处理过程中产生的固态、半固态废物，除了含有大量水分外，还含有难降解的有机物、重金属，以及少量病原微生物和寄生虫卵等，如不妥善处置会对环境造成严重的二次污染。如何实现对污泥安全、有效的处置已成为环境领域迫切需要解决的重大问题之一。

一、城市污水处理厂污泥特征

由于城市污水处理厂不仅容纳了城市生活污水，同时容纳了城市区域内的路面废水和部分工业废水，含量及成分十分复杂，其特征是：①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；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，在流行病学上不安全。

二、传统污泥处置方法及其弊端

1.卫生填埋。污泥的卫生填埋是在传统填埋的基础上，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方法。到目前为止，已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资少、容量大、见效快。城市污泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中含有的各种有毒有害物经雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下环境，造成安全隐患。此外，适宜污泥填埋的场所因城市污泥大量的产生而越来越有限。这些因素已明显限制了污泥填埋的应用，国外近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，并在逐步关闭现有的污泥填埋场。

2.土地利用。污泥的土地利用主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和Ｎ、Ｐ、Ｋ等营养元素以及植物生长必须的各种微量元素Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ等，施用于农田能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物生长。污泥的土地利用是一种安全积极的污泥处置方式。尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但是，污泥中也含有大量病原菌、寄生虫（卵）以及铜、铝、铬、汞等重金属和多氯联苯、二 英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后（控制污泥的有毒、有害物质及病原微生物，控制重金属含量，控制单位土地污泥施用量）才能作土地利用，否则，污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。

3.污泥焚烧。污泥焚烧处置的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥减量化，近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严格的环境要求，可以充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素、木质素。脱水后的污泥发热量约８３６ｋＪ／ｋｇ，掺入适量的引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物配制成“合成燃料”，可作为工作炉窑或生活锅炉的辅助燃料。这种处置方法有利也有弊，既解决了污泥的出路问题又充分地利用污泥中的能源，而且污泥不需要作灭病原菌的处理。但是，污泥中的重金属却随着烟尘的扩散而污染空气。另一方面，污泥必须保证比较低的含水率才能制作“合成燃料”，因此污泥需要脱水。

三、污泥资源化利用途径探讨

根据污泥的特性及当地的实际情况，应该实现污泥的有效利用，变废为宝，使之资源化并产生经济效益。污泥综合利用可采用以下几种方法。

1.污泥堆肥处理。污泥堆肥土地利用与传统的污泥直接土地利用明显不同。在我国，污泥堆肥主要有两种方式，一是污泥消化或污泥和垃圾等其他物质混合堆肥后农用；二是污泥经过堆肥发酵制成复合肥农用。前者采用中温厌氧消化处理，有产气率高、含水率低等优点，但该种方法由于病菌几乎没有减少，因此，推广中受到限制。而采用污泥经过堆肥发酵制成复合肥农用法，堆肥时一次发酵周期约为7~10d 左右，二次发酵周期约为一个月左右，堆肥的最佳温度50C~65C。通过堆肥过程的生化反应，使污泥达到稳定化和无害化的要求，堆肥后无蚊蝇滋生，基本无臭味，外观呈较松散，已达到腐熟程度，即杀死了污泥中的有害细菌，又能提高其肥效。污泥堆肥可明显促进值物生长，使土壤的理化及生物学性质改善，在非食物链植物上等施用污泥堆肥对环境的不良影响很小，只要控制好污泥中的不稳定成分，该方法具有很好的发展潜力。

2.污泥厌氧发酵工业化制气。用污泥生产沼气已经有100多年的历史，但作为规模化、工业化的生产却是近20年左右的事。现代工艺是在电脑化控制的反应容器内，根据处理物的各种不同条件随时对容器里的厌氧环境进行调节，达到充分利用自然界普遍存在的微生物，参与有机物逐级发酵降解（水解、酸化、气化），最终实现甲烷化。发酵产物（沼气）中主要是气态的甲烷和二氧化碳，将其收集后用作清洁燃料。另一方面，对温室效应而言，甲烷气体是CO 2的22倍。所以，在处理污泥等废弃物的同时，采集、利用含甲烷达50%左右的沼气，并加以利用，除具有一定的经济效益外，对减轻温室效应具有重大意义。排出的残渣（仅剩原总量的40%左右）中因存在环状化合物的聚合物腐殖酸，可做城市绿化的基肥、土料。厌氧发酵/工业化制气的主要优点是资源化程度高，产生高热值沼气的同时生产了有机肥料；大气污染小，无二恶英、酸性物及粉尘产生；生产环境好，臭气产生量极小；针对城市生活污泥的特点，厌氧发酵/工业化制气处理技术具有十分广泛的应用前景。

3.建材利用。（1）制水泥。我国是世界水泥生产大国，对照国外经验，利用生产水泥消纳废物的潜力很大。近年来，日本研究利用城市污水处理厂产生的脱水污泥为原料制造水泥技术。这种类型的水泥的原材料约60%为废料，水泥烧成温度为l000C~l200C，因而燃料用量和二氧化碳的排放量也较低，因而该水泥被称为“环保水泥”。由此可知，污泥生产水泥既是污泥资源化的重要途径，也是行之有效的方法。（2）制生化纤维板。污泥中含一定数量的细菌蛋白，利用活性污泥中所含粗蛋白（有机物）与球蛋白（酶）能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，可使污泥制成生化纤维板，将污泥在碱性条件下加热、干燥和加压，使其发生蛋白质的变性作用，制成活性污泥树脂（又称蛋白胶），然后与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材，其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。（3）替代沥青细骨粒。据报道，沥青混合物中必须加入细骨粒才能增强沥青的粘度、稳定性和耐久性等。日本l997年开始探讨用污泥灰的可行性，经实验分析，加入了污泥灰的沥青混合物，其各方面性能与传统的材料制成的混合物相同。平均每年节约成本l000万日元，减少9t二氧化碳的排放。