小型污水处理厂污泥处置工艺的分析和应用探讨

孙 伟，徐忠强

（1.上海东振环保工程技术有限公司，上海 201203；2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，武汉 430010）

目前，我国大量污水厂污泥处理不到位。如果污泥处理后含水率过高，会给污泥的运输、存储及处置带来麻烦，这类污泥一旦与地面接触，会造成二次污染[1]。所以，有必要对污水处理厂污泥处置工艺进行研究，为污泥处理的无害化、稳定化、资源化贡献力量。

1 污泥处理处置现状与问题

污泥处理处置是指通过一些自然或人工手段将污泥进行循环利用，或者进行无害化处理后将污泥复归自然，对污泥进行处置的最终目标是实现污泥的无害化、稳定化、资源化和减量化，在防止污泥对环境造成二次污染的同时，充分回收利用污泥中的有机物等[2-3]。

与发达国家相比，我国污泥处理处置起步晚、发展较慢，一些污水处理厂“重水轻泥”，即注重对污水的处理，而忽视对污泥的处理处置。例如，某些乡镇污水厂建立时缺乏对污泥产量的预测，或者是对污泥处理不够重视，造成污水厂后期运行中仅仅能够达到污泥的初步减容，远未达到污泥处理无害化、稳定化、资源化的目标。

此外，污泥处理处置技术的不成熟、资金缺乏、相关标准要求执行不到位等因素都会导致污水处理厂在进行污泥处理处置时缺乏积极性。大量污泥堆积，严重影响污水处理厂的正常运行，最终导致污水处理与污泥处置之间形成恶性循环，会造成污水处理厂因污泥处置不达标而关闭，同时大量堆积的污泥进入土体、水源后又会对生态环境造成破坏，威胁人体健康。

2 污泥的产生源及性质

表1为我国污水处理厂规模的统计结果。从表1可以看出，在县、乡镇中，中小型规模的污水处理厂占大多数。

表1 污水处理厂规模统计

研究发现，污泥中有机质含量在12.68%～78.00%，均值为41.15%；氮含量最大7.77%，均值3.02%；磷含量最大5.21%，均值1.57%；钾含量最大2.97%，均值0.69%，普遍高于猪厩肥中相应营养物质的含量。我国城市污泥除含有各种营养成分外，还含有重金属污染物。我国城市污泥的重金属含量较高，Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg 超过标准限值要求，分别超标10.0%、8.6%、8.0%、1.2%、9.1%和9.8%。

3 污水处理厂污泥处置工艺

3.1 污泥处置原则

我国对污泥进行处理处置的原则和其他国家相一致，即污泥处理的减量化、无害化、资源化。其中，减量化主要是指在进行污泥处理时应降低污泥的体积；无害化则是指显著降低污泥中的各类有毒有害物质的含量和活性；资源化是指充分利用已无害化处理的污泥。

3.2 污泥处理方式

污泥处理处置方式应基于污水处理厂的运行情况、工作条件以及产生污泥的特性进行确定。通常来说，污泥处理主要包括污泥土地利用、污泥填埋、建材利用以及污泥焚烧四种方式[4]。

3.2.1 污泥土地利用

污泥土地利用是污泥处置工艺中最为经济的方式，该种处理方式可同时达到污泥处理的减量化、资源化，所以该种处理方式也是人们最为推崇和首选的污泥处置方式。根据目前我国污泥分类规范中的划分，污泥土地利用主要分为园林绿化、农用以及土地改良三种形式。但是，这种方式在实际应用中仍会出现臭气，造成空气污染，同时污泥中的重金属元素会污染土壤。不同的污泥利用方式具有鲜明的优缺点，例如，好氧发酵虽然可以有效利用污泥中的有机物，但需要较大面积的土地，并且在污泥处理中一旦操作不当极易产生臭气，污染大气环境。

3.2.2 污泥填埋

现今，我国许多污水处理厂都是在对污泥脱水处理后进行填埋，但脱水处理后的污泥可能会因为脱水不达标而含水率依然较高，使得污泥的黏性较大，进而增加污泥的压实难度。此外，污泥中存在大量的重金属元素和有毒物质，这些有害物质进入填埋场渗滤液，无疑会增加渗滤液处理的困难，尤其是当防渗措施不到位时，这些有毒渗滤液进入土体后会再次污染土体和水源。总体而言，污泥填埋并未真正实现污泥处理的减量化与资源化，并未做到零污染，只是转移了污泥的污染区域，延缓了污染产生的时间。

3.2.3 建材利用

污水厂产生的污泥除了包含有机物之外，还含有25%～35%的无机物，这些无机物主要为硅、铁、铝、钙等，这些无机物的组成和常用的建筑材料成分基本相同，故有学者提出可将污泥进行有效处理后作为建筑材料，以此实现污泥处理的资源化与减量化。将污泥作为建材利用是一种新型、可持续的处理手段，如污泥烧制陶粒、污泥制砖和制作水泥熟料等，该技术手段现今在世界范围内逐步发展。污泥作为建材利用可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，其明显优于传统的污泥处理手段，但目前该技术仍处于发展阶段，使用并不普遍，其处理成本较高且需要和地区的建材企业结合。

3.2.4 污泥焚烧

污泥焚烧是传统污泥处理中使用最为广泛的技术手段，它可以有效地减少污泥体积（90%～95%）、减少污泥质量（75%～85%）。另外，高温焚烧还能够将污泥中的有害病菌彻底杀死，防止污泥对环境造成二次污染。污泥焚烧手段最显著的优点在于可以以最快的速度最大程度地减少污泥容量，不受时间、地域、技术、资金、设备的限制，一种设计良好的污泥焚烧装置不仅能够消除污泥，还可以借助焚烧污泥产生电力资源。但就目前而言，污泥焚烧工艺技术装置复杂，一次投资大，由于需要的设备数量较多，操作要求较高。此外，污泥焚烧后产生的飞灰等物质仍需要进行处理，具有一定的不可控性。

4 小型污水处理厂污泥处理技术路线

4.1 污泥处理工艺选择

我国现有的小型污水处理厂多位于城镇内，这些小型污水处理厂大多数都存在设计标准以及污泥处理处置装置配套不完善的问题。根据我国建设标准中的最小规模，小型污水处理厂的污泥处理量在7 ～25 t/d，其中污泥的含水率为80%。因为小型污水处理厂受到建筑面积、资金以及技术的限制，故不宜使用较为复杂的污泥处理装置，而污泥卫生填埋技术的一次性投资和运行成本较少，且建筑面积适宜，故可作为小型污水处理厂污泥处置的主要工艺。根据国家关于城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质的规定：进行污泥填埋处理时，污泥的含水率不得大于60%，若采用覆盖土，污泥的含水率不得大于45%，故可通过深度脱水的方式将污泥的含水率降低后再进行污泥的填埋处理。

4.2 污泥处理工艺技术方案

在对污泥进行深度脱水处理后将污泥运输至填埋场进行填埋，该过程需要重点考虑的技术指标为泥饼的含水率、pH 值以及剪切强度，污水厂可根据自身产生污泥的特点，使用不同形式的污泥深度脱水工艺。对于新建的污水处理厂，则可使用板框压滤机直接将污泥含水率降至低于60%，如图1所示；对于已建污水处理厂，可采用污泥石灰稳定化处理工艺，即采用石灰和污泥混合实现杀菌与稳定化，同时将含水率降至低于60%。

图1 板框压滤的工艺流程

4.3 工艺特点

该项工艺的使用能够将含水率由99%直接降至低于60%，满足污泥处理稳定化、减量化的处理原则，该深度脱水工艺能够降低脱水设备的运行成本。该深度脱水工艺更加简洁高效，整个深度脱水均借助自动化设备实现，有效地降低了人力操作强度。

5 结论

我国污泥处理处置起步晚，技术发展慢。随着我国城镇化的逐步推进，小型污水处理厂污泥处理必将成为新兴产业。为确保我国污泥处理产业健康发展，在借鉴其他国家经验的同时，企业要增加污泥处理技术的创新研发资金。同时，政府要发挥自身优势，优化资源配置，鼓励企业发展污泥处理处置产业，只有这样才能有效地控制污泥污染。