探讨城镇污水处理厂污泥资源化利用
摘要：对于城镇污水处理厂中产生的污泥进行有效利用可以大大节约能源，提升资源利用的效率，同时有利于保护环境，使得城市的空气与水土更加洁净。本文对于污泥资源化利用的技术进行了分析与探讨。
关键词：城镇污水处理厂；污泥资源化；利用
中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0072-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.041
Discussion on utilization of sludge in urban sewage treatment plant
Lu Zhengrong
（Bailonggang Sewage Treatment Plant， Shanghai Chengtui Sewage Treatment Co.， Ltd.， Shanghai 201201，China）
Abstract： Effective utilization of sludge generated in urban sewage treatment plants can greatly save energy， improve the efficiency of resource utilization， and at the same time help protect the environment and make the citys air and water and soil cleaner. This paper analyzes and discusses the technology of sludge utilization.
Key words： Urban sewage treatment plant； Sludge resource utilization； Utilization
根据国家统计局发布的《2016年国民经济和社会发展统计公报》的数据显示，2016年年末城市污水处理厂日处理能力14823万立方米，比上年末增长5.6%；城市污水处理率为92.4%，提高0.5个百分点。随着城市污水处理量、处理率、处理深度的提升，城市污水处理厂在运行过程中产生污泥的量也会大大增加，污泥是一种具有含水率高、热值高、含有丰富有机物及营养物的潜在优质“二次资源”，但同时这些污泥也富集了大量的重金属离子及少量病原微生物、寄生虫卵等有毒有害物质，其能够通过地下水、大气、地表水、土壤等介质进入食物链，不仅会造成严重的生态风险并且影响人类健康。随着国民经济的快速发展，能源供需矛盾将逐年显现出来，能源需求量迅速增长，能源紧缺已成为制约工业经济快速发展的“瓶颈”。所以加快污泥资源化建设，对促进经济发展具有重要战略意义，同时通过各种技术力量，让污泥资源的利用率提升，尽量做到在保证水资源的情况下，要让整个的污泥处理行业发展绿色化，让资源的缺失情况得到改善，保障国家安全，推进生态文明建设。
1 污泥资源利用的关键技术探讨
我们必须加强技术革新，使得在进行污水处理的同时，可以将产生的大量污泥进行资源循环利用，这样可大大节约能源。作为污水处理厂的伴生产物，污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，经过适当处理，可以变废为宝[1]。一个较好的污泥资源化利用技术不仅可以有效地节约能源，减少污染的同时产生经济效益，还将消除恶臭提升环境质量，改善城市的形象[1]。
1.1 污泥厌氧消化产沼气，沼气再利用
在污水處理厂的规模比较小的时候可以采用污泥好氧消化，其优点在于便于操作，同时效果比较稳定，可以在较短的时间内完成污泥处理的任务，但是其弊端在于运行的能耗是非常大的，相反地，当污水处理厂规模较大时，可以采用污泥厌氧消化来处理污泥，并能制得能源——沼气。因此我们在对于污泥的处理进行方式的选择时，应该根据实际的情况来进行决定。污泥厌氧消化的基本原理：在无氧的环境条件下，通过兼性菌和厌氧菌将污泥中可降解的有机物经过液化、气化并分解，病菌、寄生虫卵被杀死，固体达到减量化和无害化，最终生成沼气等可再利用的资源，使污泥处理达到稳定化的过程。沼气再利用的途径很广泛，除了满足污泥厌氧消化系统本身所需的加热能量外，还能进行沼气发电、沼气搅拌。同时，由于沼气的主要成分为甲烷、二氧化碳，并含有少量的氧气、氨气、氢气以及硫化氢，沼气中的甲烷可作为生产四氯化碳等有机物质的原料；二氧化碳可用以生产纯碱；硫化氢可进行生物脱硫，产生的硫污泥进行脱水提纯，转化为硫黄也是另一种资源，这些化工利用途径在国内外都有一定程度的实践。对于污泥厌氧消化处理技术产沼气，需要在关键位置要配备相关的设备与仪表，掌握实时工况，确保高效地沼气产率以及及时控制沼气资源的使用情况，在工艺或设备故障发生时，我们要进行及时排故及调整，积极地改进设备工况，并且提高自动化控制程度，实现资源利用最大化[1-3]。
1.2 污泥堆肥
污泥中含有大量的有机质、氮、磷等植物需要的养分，其含量高于常用农家肥，可以与优质的有机农肥相当。城市污水处理厂的污泥作为农业、绿化等用肥必须满足下列要求：含植物所必需的营养成分；有毒有害物质含量不超过相关的污泥农业标准；必须经过无害化处理。因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法。我国的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还田[2]。污泥在直接中温厌氧消化后进行农用的方法，其缺点在于病菌较多，杀灭的不够彻底，可能会造成二次污染，因此没有得到推广及有效地利用，混合堆肥的方案是从无害化的角度来对其进行更好的处理，既能杀死其中的细菌，又能够提升肥料的效率，这样就可以实现在城市和农村都能够安全可靠的堆肥。污泥堆肥复合肥则是一种充分利用污泥中的营养元素，实现营养平衡，最后进行还田农用，较纯化肥与有机化肥具有一定的优越性[4]。
1.3 污泥与煤掺烧技术
目前来说，我国的污泥处理技术无法满足于实际的要求，造成了大量的资源浪费，只有将污泥的处置与资源化利用相结合才是污泥处理的最佳出路[3]。而土地还原的处理方法，又因很多工业废水产生的污泥当中重金属超标并带有有毒有害物质，无法进行改良土壤，因此我们需要寻找可以有效利用污泥中可用成分同时可以实现污泥“四化”的综合性处理方法，而将污泥转化为燃料是一种比较有前途的方案。由于含有大量有机质，污泥的热值较高，略低于煤饼，污泥可作为替代或者辅助能源。当前有很多发电厂选择用含水率30%至40%左右的干化污泥作为辅助燃料，将其与煤按一定比例掺和后投入焚烧炉进行燃烧发电，虽然项目投资成本较高，但该技术既降低了发电厂的运行成本，又解决了污水厂的污泥出路问题，可谓一举两得。但当污泥作为燃料时，需稳定控制污泥的含水率，污泥的含水率会直接影响到污泥处理规模以及干化焚烧的热量平衡，这样就使得其要比一般的污泥处理设备要高，因此必须采用辅助的燃料来促进其燃烧，并加强热回收系统的能量转换效率，实现更高效的能量利用[5]。
对于以上几种技术方案，在污泥资源化利用的同时，也需注意资源浪费、泄漏甚至是污染环境的问题，在工程设计、建造及运行时都要预防可能出现资源浪费等相关问题。工程设计在工程选址、总图布置、设备选型与选材、自动控制、公用工程等方面的安全对策措施需较为完善，符合国家或行业有关法规和标准的要求。运行时定期检查整个系统，进行必要的维护保养与检修，对液体、气体等泄漏的报警应及时做出反应，应急处置到位，避免资源浪费及事故扩大。只要提高相关人员的安全意识及技术水平，在施工和运行管理认真对待各种安全问题，把相应的对策和措施落实到位，并不断完善和加强，工艺与设备的安全运行是可以做到的[4]。
2 结束语
城市规模不断扩大、人口的不断增加，城市污水处理厂的数量也在同步上升，目前来说，我国污泥资源化处置技术投产项目呈显著上升趋势，同时，各地区由于经济发展的不平衡，呈现东多西少的格局[5]。随着城市污水处理量、处理率、处理深度的提升，随之而来的是“污泥围城”的难题。在解决此难题的同时，以兼顧环境、社会、经济及安全等前提下，尽可能地将污泥变废为宝。在对污泥进行有效地资源利用时，需要认真地分析各地区的污泥产生量、性质、有机分及重金属等有害物质，从而对其进行全面评估，因地制宜地实现污水处理厂污泥处理技术优化、科学规划与合理布局，达到污泥资源化利用的目的，这对于所有污水处理厂的发展来说具有极为重要的意义，要让整个的污泥处理行业发展绿色化，让资源的缺失情况得到改善，推进生态文明建设。
参考文献
[1]王菲，杨国录，刘林双，陈萌，陆晶.城市污泥资源化利用现状及发展探讨[J].南水北调与水利科技，2013，11（02）：99-103.
[2]洪磊，张智.小城镇污水处理厂污泥处理方法探讨[J].市政技术，2009，27（02）：165-166+170.
[3]刘学琳. 研究城市污泥的处理及资源化利用[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2012（31）.
[4]杨东. 城市燃气与CNG母站气源互补性的探究[J]. 中国化工贸易， 2017， 9（17）.
[5]杨瑶，徐鹤，尹建锋.我国污水处理厂污泥资源化利用现状分析[J].南水北调与水利科技，2012，10（05）：114-118.
收稿日期：2017-12-21
作者简介：陆峥嵘（1988-），男，工艺员，助理工程师，本科，研究方向为污泥处理。
关键词：城镇污水处理厂；污泥资源化；利用
中图分类号：X37 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0072-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.041
Discussion on utilization of sludge in urban sewage treatment plant
Lu Zhengrong
（Bailonggang Sewage Treatment Plant， Shanghai Chengtui Sewage Treatment Co.， Ltd.， Shanghai 201201，China）
Abstract： Effective utilization of sludge generated in urban sewage treatment plants can greatly save energy， improve the efficiency of resource utilization， and at the same time help protect the environment and make the citys air and water and soil cleaner. This paper analyzes and discusses the technology of sludge utilization.
Key words： Urban sewage treatment plant； Sludge resource utilization； Utilization
根据国家统计局发布的《2016年国民经济和社会发展统计公报》的数据显示，2016年年末城市污水处理厂日处理能力14823万立方米，比上年末增长5.6%；城市污水处理率为92.4%，提高0.5个百分点。随着城市污水处理量、处理率、处理深度的提升，城市污水处理厂在运行过程中产生污泥的量也会大大增加，污泥是一种具有含水率高、热值高、含有丰富有机物及营养物的潜在优质“二次资源”，但同时这些污泥也富集了大量的重金属离子及少量病原微生物、寄生虫卵等有毒有害物质，其能够通过地下水、大气、地表水、土壤等介质进入食物链，不仅会造成严重的生态风险并且影响人类健康。随着国民经济的快速发展，能源供需矛盾将逐年显现出来，能源需求量迅速增长，能源紧缺已成为制约工业经济快速发展的“瓶颈”。所以加快污泥资源化建设，对促进经济发展具有重要战略意义，同时通过各种技术力量，让污泥资源的利用率提升，尽量做到在保证水资源的情况下，要让整个的污泥处理行业发展绿色化，让资源的缺失情况得到改善，保障国家安全，推进生态文明建设。
1 污泥资源利用的关键技术探讨
我们必须加强技术革新，使得在进行污水处理的同时，可以将产生的大量污泥进行资源循环利用，这样可大大节约能源。作为污水处理厂的伴生产物，污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，经过适当处理，可以变废为宝[1]。一个较好的污泥资源化利用技术不仅可以有效地节约能源，减少污染的同时产生经济效益，还将消除恶臭提升环境质量，改善城市的形象[1]。
1.1 污泥厌氧消化产沼气，沼气再利用
在污水處理厂的规模比较小的时候可以采用污泥好氧消化，其优点在于便于操作，同时效果比较稳定，可以在较短的时间内完成污泥处理的任务，但是其弊端在于运行的能耗是非常大的，相反地，当污水处理厂规模较大时，可以采用污泥厌氧消化来处理污泥，并能制得能源——沼气。因此我们在对于污泥的处理进行方式的选择时，应该根据实际的情况来进行决定。污泥厌氧消化的基本原理：在无氧的环境条件下，通过兼性菌和厌氧菌将污泥中可降解的有机物经过液化、气化并分解，病菌、寄生虫卵被杀死，固体达到减量化和无害化，最终生成沼气等可再利用的资源，使污泥处理达到稳定化的过程。沼气再利用的途径很广泛，除了满足污泥厌氧消化系统本身所需的加热能量外，还能进行沼气发电、沼气搅拌。同时，由于沼气的主要成分为甲烷、二氧化碳，并含有少量的氧气、氨气、氢气以及硫化氢，沼气中的甲烷可作为生产四氯化碳等有机物质的原料；二氧化碳可用以生产纯碱；硫化氢可进行生物脱硫，产生的硫污泥进行脱水提纯，转化为硫黄也是另一种资源，这些化工利用途径在国内外都有一定程度的实践。对于污泥厌氧消化处理技术产沼气，需要在关键位置要配备相关的设备与仪表，掌握实时工况，确保高效地沼气产率以及及时控制沼气资源的使用情况，在工艺或设备故障发生时，我们要进行及时排故及调整，积极地改进设备工况，并且提高自动化控制程度，实现资源利用最大化[1-3]。
1.2 污泥堆肥
污泥中含有大量的有机质、氮、磷等植物需要的养分，其含量高于常用农家肥，可以与优质的有机农肥相当。城市污水处理厂的污泥作为农业、绿化等用肥必须满足下列要求：含植物所必需的营养成分；有毒有害物质含量不超过相关的污泥农业标准；必须经过无害化处理。因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法。我国的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还田[2]。污泥在直接中温厌氧消化后进行农用的方法，其缺点在于病菌较多，杀灭的不够彻底，可能会造成二次污染，因此没有得到推广及有效地利用，混合堆肥的方案是从无害化的角度来对其进行更好的处理，既能杀死其中的细菌，又能够提升肥料的效率，这样就可以实现在城市和农村都能够安全可靠的堆肥。污泥堆肥复合肥则是一种充分利用污泥中的营养元素，实现营养平衡，最后进行还田农用，较纯化肥与有机化肥具有一定的优越性[4]。
1.3 污泥与煤掺烧技术
目前来说，我国的污泥处理技术无法满足于实际的要求，造成了大量的资源浪费，只有将污泥的处置与资源化利用相结合才是污泥处理的最佳出路[3]。而土地还原的处理方法，又因很多工业废水产生的污泥当中重金属超标并带有有毒有害物质，无法进行改良土壤，因此我们需要寻找可以有效利用污泥中可用成分同时可以实现污泥“四化”的综合性处理方法，而将污泥转化为燃料是一种比较有前途的方案。由于含有大量有机质，污泥的热值较高，略低于煤饼，污泥可作为替代或者辅助能源。当前有很多发电厂选择用含水率30%至40%左右的干化污泥作为辅助燃料，将其与煤按一定比例掺和后投入焚烧炉进行燃烧发电，虽然项目投资成本较高，但该技术既降低了发电厂的运行成本，又解决了污水厂的污泥出路问题，可谓一举两得。但当污泥作为燃料时，需稳定控制污泥的含水率，污泥的含水率会直接影响到污泥处理规模以及干化焚烧的热量平衡，这样就使得其要比一般的污泥处理设备要高，因此必须采用辅助的燃料来促进其燃烧，并加强热回收系统的能量转换效率，实现更高效的能量利用[5]。
对于以上几种技术方案，在污泥资源化利用的同时，也需注意资源浪费、泄漏甚至是污染环境的问题，在工程设计、建造及运行时都要预防可能出现资源浪费等相关问题。工程设计在工程选址、总图布置、设备选型与选材、自动控制、公用工程等方面的安全对策措施需较为完善，符合国家或行业有关法规和标准的要求。运行时定期检查整个系统，进行必要的维护保养与检修，对液体、气体等泄漏的报警应及时做出反应，应急处置到位，避免资源浪费及事故扩大。只要提高相关人员的安全意识及技术水平，在施工和运行管理认真对待各种安全问题，把相应的对策和措施落实到位，并不断完善和加强，工艺与设备的安全运行是可以做到的[4]。
2 结束语
城市规模不断扩大、人口的不断增加，城市污水处理厂的数量也在同步上升，目前来说，我国污泥资源化处置技术投产项目呈显著上升趋势，同时，各地区由于经济发展的不平衡，呈现东多西少的格局[5]。随着城市污水处理量、处理率、处理深度的提升，随之而来的是“污泥围城”的难题。在解决此难题的同时，以兼顧环境、社会、经济及安全等前提下，尽可能地将污泥变废为宝。在对污泥进行有效地资源利用时，需要认真地分析各地区的污泥产生量、性质、有机分及重金属等有害物质，从而对其进行全面评估，因地制宜地实现污水处理厂污泥处理技术优化、科学规划与合理布局，达到污泥资源化利用的目的，这对于所有污水处理厂的发展来说具有极为重要的意义，要让整个的污泥处理行业发展绿色化，让资源的缺失情况得到改善，推进生态文明建设。
参考文献
[1]王菲，杨国录，刘林双，陈萌，陆晶.城市污泥资源化利用现状及发展探讨[J].南水北调与水利科技，2013，11（02）：99-103.
[2]洪磊，张智.小城镇污水处理厂污泥处理方法探讨[J].市政技术，2009，27（02）：165-166+170.
[3]刘学琳. 研究城市污泥的处理及资源化利用[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2012（31）.
[4]杨东. 城市燃气与CNG母站气源互补性的探究[J]. 中国化工贸易， 2017， 9（17）.
[5]杨瑶，徐鹤，尹建锋.我国污水处理厂污泥资源化利用现状分析[J].南水北调与水利科技，2012，10（05）：114-118.
收稿日期：2017-12-21
作者简介：陆峥嵘（1988-），男，工艺员，助理工程师，本科，研究方向为污泥处理。
