污泥处理处置技术的现状及发展趋势

污泥处理处置技术的现状及发展趋势

我国目前剩余污泥的产量日益增加，成为污水厂面临的一个重大问题。本文论述了污泥处理处置技术的研究现状以及发展趋势。

标签：剩余污泥；处理处置技术

随着我国经济的发展和污水处理率的不断提高，污水厂所产生的剩余污泥量日益增加。“十二五”期间我国的污水集中处理能力和污泥产量分别以每年1500万m3/d和246万m3的速度递增[1]。目前，活性污泥法仍然是运用最为广泛的污水处理技术，但它最大的弊端就是会产生大量的剩余污泥。剩余污泥的产生量一般是所处理污水体积的0.3%～0.5%，数量十分惊人。同时，污泥处理处置的投资和运行费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的25%～65%，已成为污水处理厂所面临的沉重负担[2]。

污泥的处理处置是通过一系列的措施将污泥进行再利用或者让其达到一定指标后以不损害自然环境的形式排放出去，在这个过程中实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。即：减少污泥体积和数量，便于后续处置；转化污泥中部分不稳定易分解的有机物，使其不易发臭；杀灭病原微生物和寄生虫卵等，控制重金属含量，去除部分有毒有害有机物，提高污泥的卫生指标；充分利用污泥当中的有利成分。研发经济有效的污泥处理处置技术是我国实现可持续发展的必然趋势。

1 传统的污泥处理处置技术

传统的污泥处理技术主要有好氧、厌氧消化和湿式氧化法。好氧、厌氧消化的本质分别是好氧和厌氧微生物对有机体的氧化分解。经过好氧消化处理过的污泥虽然性质比较稳定，但工艺的运行维护费用较高，而厌氧消化过程中虽然可回收能源，但消化后的污泥含水率较高，仍需进一步脱水。湿式氧化法是一种物理化学法，处理城市污水厂活性污泥是十分有效的。但由于是在高温高压下运行，设备复杂，运行和维护费用高，只适用于大、中型污水处理厂。

而污泥处置方法上，通常采用卫生填埋、焚烧、海洋倾倒和土地利用等。卫生填埋具有处理成本低等优点，但并不能避免环境污染问题，譬如污泥滤液的渗透会对地下水造成污染等问题。污泥焚烧虽然可比较彻底得处置污泥，迅速实现无菌化和减量化，但燃烧时会产生二氧化硫、二噁英等气体而造成新的空气污染。海洋倾倒具有操作简单、处理费用低等优点，但对海洋生态造成了严重的影响。土地利用可将污泥中的营养成分和微量元素施用于农田、林地、土壤等，实现废物利用，但存在潜在的危害，譬如污泥中的重金属、多氯芳烃、放射性元素等难降解的有毒有害物质可进入土壤，甚至进入人类的食物链。

2 新型的污泥处理处置技术

2.1 污泥超声波破解技术

污泥超声波破解技术是指在较高的声强作用下来破解污泥。其原理就是利用中低频的超声波在水相中产生寿命极为短暂的空化穴，这些穴在其爆炸的瞬间产生强压力脉冲，使其局部形成高温高压条件。之后，这些产生物理化学变化的“热点”迅速冷却，并同时产生强大的冲击波和高速射流，最终将微生物的细菌壁破解。污泥超声波破解技术通常用于污泥的消化预处理，它在破解污泥的时候实现了污泥的减量化、减少了外排污泥，同时破解丝状菌消除污泥膨胀以提高污泥沉降脱水性能。

国内外针对该技术的研究点主要着重于不同声能密度和不同超声作用时间所带来的不同的污泥处理效果。有研究[3]指出在0.25～0.50W/mL的声能密度范围内，对污泥进行1～30min的超声波处理，系统污泥表观产率会显著下降，污泥量可减少20%～50%左右，同时污泥的稳定化程度得到提高，沉降脱水性能得以改善。将超声反应器与厌氧消化池组合时，在37℃的条件下，污泥经过96s 的超声波处理后，由于污泥发生了破解，溶解性化学需氧量和试样上清液中的化学需氧量都得以提升，而污泥消化时间大为减少，由22天减至8天。

超声反应器可以与其他污泥处理工艺任意结合，虽然声能利用效率较低和能耗较大是它目前面临的问题，但其仍有广阔的前景。

2.2 微型动物捕食技术

污水处理系统中存在各种微生物，并组成复杂的食物链。但在这个食物链中，物质和能量之间的传递通常并不流畅，绝大部分物质和能量停留在“初级消费者——细菌”这个营养级上，而不能向更高的营养级传递。根据生态学原理，食物链越长，则传递过程中能量损失越多，可用于合成生物体的能量就越少，最终形成的总生物量也越少。微型动物捕食技术就是充分发挥原生动物（纤毛虫、鞭毛虫类、变形虫、太阳虫等）和后生动物（轮虫、线虫、瓢体虫类、仙女虫类等）的作用，通过直接对污泥进行摄食和消化、延长污水处理生态系统的食物链、增强细菌活性等作用来减少污泥的产量。

目前常用的是两段法，第一阶段为分散细菌阶段，停留时间比较短，以利于细菌以分散状态存在，避免生成菌胶团，反应器为恒化器；第二阶段为捕食者阶段，这一阶段的停留时间一般较长，以利于原生动物的捕食以达到污泥减量的目的。该技术效果显著，有研究表明[4]当在常规活性污泥工艺中投加了蠕虫后，每克COD污泥的产量从0.40g减少到0.15g，大大减少了污泥产量，且不影响污水净化效果。

微型动物捕食技术的能耗低，不需要附加的处理设施，运行成本较低，没有副产物。但无论是两段式工艺还是直接向原有系统中接种捕食微生物，都存在微生物在反应器中较难长时间稳定生长的问题，从而使得系统很难长时间保持稳定的效果。

2.3 蚯蚓生物技术

蚯蚓生物技术是通过在污泥处理系统中引入蚯蚓等物种，延长和扩展了原有的微生物代谢链，通过人工强化生态系统富集与扩散、合成与分解、拮抗与协同等多种自然调控作用，利用蚯蚓和微生物的协同作用来实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化的目的，从而赋予生物处理系统以新的特点和功能。蚯蚓生物技术处理污泥主要运用在蚯蚓堆肥和蚯蚓生物滤池上，具有很好的效果。

蚯蚓在堆肥当中可有效减少污泥量，降低污泥中重金属的含量，降低污泥臭味，提高污泥肥力，实现污泥的减量资源化；在污水处理系统中引入蚯蚓，延长和扩展了原有的微生物代谢链，不仅对提高了污水处理效果，而且减少了污泥产率，实现了污水污泥同步处理的目的；当蚯蚓生物滤池直接用于处理剩余污泥时，蚯蚓不但有直接摄食污泥的作用，而且刺激了微生物的活性，实现了污泥的减量化和稳定化。

3 结束语

污泥的处理处置基本上分为两种途径。一是将排放的污泥进行末端处理，以实现污泥的稳定化和无害化；二是采用新型的处理工艺进行原位减量，即在污水处理的同时降低污泥的产率，从而减少污泥的排放。未来在这两种途径上继续研发经济有效的污泥处理处置技术，是实现可持续发展的必有之路。

参考文献

[1]张韵.我国污泥处理处置的规划研究[J].给水排水动态，2010（4）.

[2]刘嫒媛，张芹芹.城市污泥基本特性与安全处置[J].水科学与工程技术，2008（4）.

[3]曹秀芹，陈君，王洪臣，等.超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究[J].环境污染治理技术与设备，2006.

[4]Rensink J H，Rulkens W H. Using metazoan to reduce sludge production[J].Water Sci Technol，1997.