污泥資源化利用技術(shù)及污泥處理處置的“四化”目標

1、污泥處理行業(yè)概述

污泥處理是城市污水處理廠環(huán)境功能的保障和深化。從原理上講，城市污水處理是將污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)或溶解態(tài)的物質(zhì)（污水中的有機物或營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)微生物處理轉(zhuǎn)化為活性污泥等）轉(zhuǎn)化為固體，并從水體中析出分離的過程。活性污泥中含有大量有機物質(zhì)及營養(yǎng)物、病原菌、寄生蟲卵、重金屬和某些有毒有害難降解有機物質(zhì)等。國內(nèi)外污水處理廠常規(guī)配套的離心機、帶式壓濾機等設(shè)備脫水后污泥含水率一般為80%左右，這類污泥具有含水率高、易腐敗、產(chǎn)生惡臭等特點。從某種意義上講，城市污水處理廠只是對污水中的有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉(zhuǎn)化，而不是完全的處理過程，任何污水處理過程都必然會產(chǎn)生污泥。

因此，污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護的重要部分，也是污水處理廠和城市衛(wèi)生環(huán)境面臨的重要問題，與此同時，污泥也是國內(nèi)外固液分離領(lǐng)域公認的最難處理的物料之一。

2、影響污泥處理的因素

（1）污泥性質(zhì)的影響污泥中有機質(zhì)含量、顆粒粒徑、粘度、荷電性質(zhì)等因素都會影響污泥的性質(zhì)，進而影響其脫水性能，具體如下：

有機質(zhì)含量：由于有機質(zhì)具有一定的保水作用，在過濾過程中形成的可壓縮濾餅在受壓情況下容易造成過濾通道阻塞，導致脫水效率較低。另外，因為胞外聚合物的含量是影響污泥脫水性能的重要因素，而胞外聚合物是菌膠團之間連接的媒介，當有機物含量較高時，微生物的生長繁殖迅速，胞外聚合物的含量增加，使得污泥菌膠團結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。因此，污泥中有機質(zhì)含量的增加會使得污泥脫水變得更加困難。

顆粒粒徑：污泥顆粒粒徑分布也是影響污泥脫水性能的重要因素。在機械壓濾脫水過程中，小尺寸的顆粒污泥可以透過孔隙，大顆粒污泥則會被濾網(wǎng)截留在泥餅層，而顆粒尺寸和孔徑相近的污泥顆粒往往會阻塞濾布孔隙，降低污泥脫水效果。另外，較大的顆粒粒徑也有利于污泥脫水過程中形成“導流渠道”，使水分易被導出。對于相同性質(zhì)的污泥來講，通常顆粒粒徑越小，污泥越難以脫水。

粘度：污水處理廠在污泥濃縮過程中通常會投加有機高分子絮凝劑，這些有機高分子絮凝劑粘性較大，如果添加過量會導致污泥粘度增加，在壓濾過程中堵塞濾布，影響脫水效果。另外，污泥中本身含有的物質(zhì)（如浮油、乳化油及溶解油等）也可能導致其粘度增大，造成脫水困難。

荷電性質(zhì)：污泥中羧基、氨基和磷酸基等基團水解電離產(chǎn)生帶負電荷的離子基團，致使污泥表面產(chǎn)生靜電斥力，不利于污泥脫穩(wěn)。通常采用Zeta電位表征污泥膠體所帶電荷性的大小，Zeta電位值越小，污泥所帶的負電性越強，污泥絮體間的斥力越大，污泥絮體越難沉降，污泥狀態(tài)穩(wěn)定，脫水性能差。

（2）處置要求

污泥處理與處置是兩個相互影響的環(huán)節(jié)，不同的污泥處置路徑對污泥的性質(zhì)有不同的要求，也即對污泥處理技術(shù)有不同的要求。以衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和水泥窯綜合利用為例：

衛(wèi)生填埋對污泥的橫向剪切強度有較高的要求，因而要求在污泥處理過程中加入更多能夠使得污泥固結(jié)的藥劑。土地利用對污泥的含水率、養(yǎng)分指標、種子發(fā)芽指數(shù)以及污染物指標等有較高的要求，并且有相關(guān)法律、法規(guī)與標準限制，因而要求在污泥處理過程中加強穩(wěn)定化、降低污泥含水率。

干泥性能需滿足后續(xù)協(xié)同焚燒、單獨焚燒處置的要求主要有以下方面：①避免對焚燒系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕與影響煙氣處理，主要是要嚴格控制污泥中的Cl-、S等含量。②適合不同焚燒溫度要求，如流化床900℃與粉煤爐1400℃協(xié)同焚燒、水泥窯1500℃協(xié)同處理等不同焚燒溫度對干泥的泥質(zhì)要求不同，，主要是防止污泥中的無機鹽成分高溫分解后對焚燒煙氣產(chǎn)生影響及焚燒粉塵對后續(xù)設(shè)備、煙道等產(chǎn)生磨損與堵塞情況。③須確保焚燒灰渣后續(xù)可資源化利用。

（3）其他影響因素

溫度是影響微生物生長繁殖的重要因素，具體而言，會影響酶活性、細胞膜的流動性、物質(zhì)的溶解度，因而同一污水處理廠不同季度污泥脫水效果也存在差異。春季污泥中的微生物生長繁殖速度較快，胞外聚合物含量提高，污泥脫水性能下降。冬季低溫條件下絲狀菌的大量出現(xiàn)會導致污泥絮體疏松、密度減小，進一步導致污泥比阻和沉降指數(shù)增大。與常溫條件相比，低溫條件下污泥有更高的親水性，污泥的胞外分泌物粘性更強，使得污泥的壓縮性降低、處理難度上升。此外，不同污泥來源、污水處理工藝及不同含水率的污泥性質(zhì)、成分各有不同，處理所需的適用藥劑或工藝也有所差異。因此，污泥混合后，污泥成分、顆粒粒徑、污泥比阻等污泥特性均將發(fā)生一定變化，對應的處理難度也有所不同。

3、污泥的處理處置目標

污泥含有一定量的資源性成分，若能得到妥善處理可成為一種良好的資源，否則將會對環(huán)境造成污染：一方面，污泥中通常含有病原微生物、寄生蟲卵、重金屬和難降解有機污染物質(zhì)，如果不能得到妥善的處置，容易造成水體、土壤和大氣的二次污染，對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅；另一方面，生活污泥中含有種類復雜的有機物以及氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過適當?shù)馁Y源化處理后可以用作土壤改良劑，促進植物生長。此外，脫水干泥還含有一定的熱值，可作為燃料或建材原料。

為提高污泥處理處置水平、保護和改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》，污泥處理處置的目標是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化，鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源，堅持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟的前提下實現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目的。

污泥的處理處置目標

資料來源：普華有策

（1）污泥的減量化

減量化處理的目的是大幅縮減污泥的質(zhì)量和體積。污泥中水分的減少，污泥的形態(tài)會逐步從半流動狀變化到粘滯狀、塑性性狀、半干固體狀直到純固體狀，含水率較低的污泥有利于運輸、貯存和后續(xù)處置。

若無法在污泥處理環(huán)節(jié)大幅減小污泥的質(zhì)量和體積，將會面臨污泥難以存放、運輸困難以及易造成二次污染的問題，且不論后續(xù)采取何種處置方式，都會增加污泥處置過程所需的人工、設(shè)備、投資和運行成本。因此，污泥的減量化是污泥處理處置過程中必要的步驟。

（2）污泥的穩(wěn)定化和無害化

污泥的穩(wěn)定化和無害化是指降解污泥中的易腐有機物質(zhì)，減少或固化、鈍化重金屬成分，消除惡臭異味，殺滅污泥中的細菌、寄生蟲卵、病毒及病原體等，減輕或消除污泥對環(huán)境可能造成的二次污染，通過處理，使其不對環(huán)境造成二次污染，不對人體健康產(chǎn)生危害。

（3）污泥的資源化

污泥“四化”之中，無害化處理是基本要求，減量化處理是基礎(chǔ)，穩(wěn)定化處理是核心，資源化利用是終極目標，是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的重要目標和未來繼續(xù)前進的動力與方向。

探索污泥資源化利用技術(shù)是污泥處理處置行業(yè)創(chuàng)新突破的必經(jīng)之路，污泥資源化作為污水處理的“最后一公里”，只有為污泥尋到一條科學合理的資源化出路才能有效解決污水污染問題。