市政污水污泥处理工艺技术

黄海波

身份证号：440881198102280411

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，促进市政工程建设项目的增多。目前随着城市化的不断加快，城市污水的总量也在不断增加，污泥的产量随着污水的增加而增加，从而给城市污水处理机构带来了严峻的挑战。城市污水处理设施产出的污泥含有疾病病原体、有机污染物（例如聚氯二恶英、联氯呋喃、可吸附的有机卤素、多氯联苯等），还有许多盐类物质和重金属等有毒有害物质。如果污泥处理手段不适当，污泥未能达到环保排放标准而进入我们的生活环境，日积月累将对人类生存、水资源、生态环境等产生伤害。本文就市政污水污泥处理工艺技术展开探讨。

关键词：污水处理；污泥资源化；运用

引言

城市建设规模随着城市的快速发展而不断扩大，我国城市化水平不断提高，导致污水排放量增加。为保证城市正常运转，当前很多城市污水处理厂的建设数量和规模在不断增大。大部分污水处理厂采取填埋的方式处理污泥，这种方法容易污染环境，只有通过科学化处理才能将这些成分复杂且数量庞大的污泥消灭，避免其污染生态环境，实现污泥无害化、资源化处理。

1污泥的主要成分

污泥是伴随着污水处理过程产生的固液混合絮状物质，主要包含各类有机物、微生物、无机颗粒、胶体等物质。按照处理阶段，污泥可分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥。生污泥为沉淀池排出的沉淀物或悬浮物；浓缩污泥为生污泥经过浓缩处理后得到的污泥；消化污泥为生污泥经过厌氧消化环节得到的污泥；脱水污泥为机械脱水等方式处理后得到的污泥；干化污泥为干化后得到的污泥。我国市政污泥含水率一般为95%～99%，pH保持在6.6～8.2。市政污泥具有废物和资源双重属性，含有丰富的有机质，可通过厌氧处理得到甲烷、氢气等热值较高的燃料。另外，污泥含有碳、氮、磷和钾等元素，可通过提取技术回收其中丰富的资源。市政污泥还含有重金属、致病微生物等有毒有害物质，不同污水处理厂污泥甚至同一污水处理厂不同时刻产生的污泥的性质均存在差异，如表1所示。从全国98个城市污泥样本来看，与2001年以前的调查结果相比，2006年中国城市污泥的总氮、总磷含量显著增加。2006—2013年，88座城市污水处理厂脱水污泥中，Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni含量均呈下降趋势。城市污泥中，南方地区重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni含量较北方地区高，这可能与地区工业密集程度高、有色金属矿区分布集中及人类活动开发程度高等相关；而北方地区重金属As、Hg含量较南方地区高，这可能与燃煤取暖相关。

表1 我国城市污水处理厂脱水污泥重金属含量

2市政污水污泥处理工艺技术

2.1干化处理技术

污泥干化技术是一种将湿润污泥通过加热和脱水过程转化为干燥固体的处理方法。它是污泥处理中常用的物理处理方法之一。污泥干化的基本原理是利用热量将污泥中的水分蒸发出去，通过降低水分含量来减少污泥体积。虽然此方法处理效果较为理想，但投资费用和运行能耗较高。对此，有关学者进行了冷热结合处理市政脱水污泥的可行性研究。结果表明，在-30℃的条件下，细胞的死亡率是未冷冻的9.7倍。实验表明，将82%的污泥在-20℃下冷冻6小时，然后在60℃下干燥，其效果比直接干化的脱水效果高33%。然而，强化效果与污泥的水分含量呈正相关，当污泥的水分含量下降到45%时，强化效果就会消失。污泥饼的厚度对强化效果的影响较小，饼厚增加会略微降低强化效果。我国当前污水处理厂的机械脱水污泥含水率约为75%～85%，污泥饼厚度大约为3～20mm，这种情况属于冷冻处理的最佳工作区间。因此，该方法作为污泥脱水的进一步处理措施具有很好的应用前景。

2.2焚烧处理技术

焚烧处理是将污泥经脱水处理后送至污泥干化焚烧车间焚烧，产生的灰渣进行外运最终处置。焚烧处理的方式可以有效的减少污泥内的有机物、微生物、病原体的存在，经过焚烧处理后，污泥的体积变小为原来体积的10%左右，可以有效的减少污泥的处理量。污泥焚烧处理需要配套前处理和后续处理设施。在进行污泥焚烧处理之前，因为污泥中的含水量较大，所以需要先进行干化处理，以便使污泥能够自燃，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本。污泥焚烧后，需要对尾气进行处理，以便达到规定的排放标准，保护大气。污泥经焚烧处理可以将焚烧产生的物质充分地利用起来，满足环保理念的要求。比如，焚烧过程中产生的颗粒物可以作为燃料掺和物，用于热力发电，焚烧过程可以通过干馏的方式，收集焦炭、焦油等物质，避免其挥发到大气中造成污染。焚烧后的灰烬可以作为污泥砖与水泥的添加剂。

2.3厌氧消化技术

厌氧消化工艺是在污泥处理领域应用广泛的一种稳定化工艺。它通过兼性菌和厌氧菌的共同作用，在无氧条件下进行生化反应，有效分解污泥中的有机质。目前厌氧消化处理已经应用于污水处理厂、农业废水处理厂和工业废水处理厂等各种污水处理领域，适用范围较广。尽管厌氧消化处理在提供能源回收和污泥减量方面有许多优点，但仍存在一些挑战，其中包括工艺控制的复杂性、抗冲击负荷的能力、处理高浓度污泥的挑战以及消化过程中可能产生H2S等有害气体的问题。目前国内对污泥厌氧消化理论的研究和协同调控机制的认知有限，同时传统的污泥厌氧消化方法也存在有机质厌氧转化不足的问题。目前，研究人员和工程师们正致力于解决这些问题，提高厌氧消化处理的效率和稳定性。

2.4污泥堆肥技术

污泥中含有丰富的有机物、氮元素和磷元素，这些元素是植物生长、微生物繁衍所需的营养成分，其含量高于一般的农用肥料，可以媲美一些高端的有机农用肥。但是污泥中含有重金属等污染物，在污泥堆肥技术应用中，为保证农业发展、绿色环保，需要满足如下要求：（1）污泥中营养成分可以满足植物生长所需；（2）污泥中有毒有害物质含量应在农业用污泥标准范围内；（3）通过无害化处理后，污泥方可用于农业堆肥。可见，只有通过无害化处理的污泥才能投入土地使用，当前常用无害化处理技术有好氧消化、厌氧消化、堆肥化等，其中使用较为广泛的是堆肥化处理技术。当前我国常用的两种污泥堆肥操作技术分别为：（1）混合污泥和垃圾等物质，对污泥进行消化，然后通过农业堆肥实现资源化利用；（2）经过堆肥发酵后的污泥还可以应用于复合肥制造过程。污水处理厂的污泥在适宜温度、厌氧环境下可以实现污泥消化，然后将其应用于农业生产，该技术在节约农业生产成本、提高农业产值方面有一定的效果，但其在应用中可能会混杂病菌，而污泥消化过程不一定能杀灭所有细菌，提高了二次污染概率，导致该技术难以得到广泛应用。混合堆肥应坚持无害化处理原则，通过处理减少污泥中的污染物质、病菌、细菌等，只有杀灭污泥中的细菌才能高效利用污泥，避免污泥资源化利用引发污染事件。

结语

综上所述，污泥处理技术在环境保护和可持续发展中起着重要作用。资源化利用、考虑处理效果与成本效益的平衡、进行技术创新和持续改进以及保持可持续性是推动污泥处理技术发展的关键因素。我们只有综合考虑这些因素，并不断提高技术水平和管理水平，才能有效处理污泥、保护环境，并实现可持续发展。

参考文献

[1]方兴，李志华，杨成建.冷热联用对市政脱水污泥低温干燥的影响[J].中国环境科学，2020，40（6）：2546-2553.

[2]王成，陈柏校，夏玉坤，等.污泥焚烧技术现状及发展趋势[J].中国资源综合利用，2022，40（6）：121-124.

[3]肖冬杰，刘李柱，李方志.某热水解+厌氧消化污泥处理工程热能浅析[J].中国给水排水，2023，39（11）：122-126.