城市污水厂污泥处理/处置技术概述
摘要：随着我国经济社会的快速发展，城市化、工业化进程步伐不断加快，公众对环境质量的要求越来越高，公众的环保意识也在不断增强，环境保护和治理是落实“五大发展”理念的重要工作。本文在分析了当前污泥处理技术和处置原则和方法的基础上，对各种工艺的优点和不足进行了阐述，便于实际选择应用。
关键词：城市污水处理厂； 污泥处理； 污泥处置；原则
中图分类号：X505 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0034-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.015
Abstract： With the rapid development of economy and society in our country， the pace of urbanization and industrialization is accelerating， the public demand for environmental quality is getting higher and higher， and the public awareness of environmental protection is increasing. Environmental protection and governance are the “five major development” The idea of the important work. In this paper， based on the analysis of the current sludge treatment technology and disposal principles and methods， the advantages and disadvantages of various processes are described to facilitate the practical selection of applications.
Key words： Urban sewage treatment plant； Sludge treatment； Sludge disposal； Principle
随着我国经济社会的快速发展，城市化、工业化进程步伐不断加快，公众对环境质量的要求越来越高，公众的环保意识也在不断增强，环境保护和治理是落实“五大发展”理念的重要工作。根据住建部公布数据显示，截至2015年末，我国污水处理厂数量为3542座，城镇污水处理率为91.9%，县城污水处理率为85.22%，日处理能力为1.4亿立方米，到2016年9月底，我国城市污水处理厂已累计建成3976座，污水处理能力提升至1.7亿立方米，随着城市的快速发展，无论是污水处理厂的兴建还是污水处理能力和处理率都呈现出较大幅度增长态势，作为污水处理的“衍生品”，我国污水产量增加，污泥原料也与日俱增，2015年市政污泥产量达3500万t，据同济大学环境学院院长戴晓虎所做的测算，到2020年，我国市政污泥量将达到6000万t-9000万t。
污泥具有环境危害性和资源性双重属性。一方面，污泥中含有许多微生物、病原菌、重金属，处置不当会产生严重的二次污染问题。另一方面，污泥浓缩处置后可以作为制砖、水泥等原材料，还可以替代部分燃煤制热在火电厂等领域发挥重要作用，因此，要积极把先进的技术应用到污泥处理中，并做好污泥的资源化再利用，发挥污泥的最大化经济效益和社会效益。
1 城市污水厂污泥处理技术概述
污泥处理主要是指对污水处理厂在污水处理过程中所产生的污泥进行减容、减量、稳定并进行无害化，通常包括污泥的浓缩、脱水、厌氧消化发酵等处理技术。
1.1 污泥浓缩技术
污水处理厂的污水处理之后所产生的污泥具有高含水率的特点，通常会高达95%-99%，在污泥处理时现行浓缩处理，降低其含水量，减小容积，降低后续污泥处理过程中相关设备的工作负荷，是污泥处理的重要环节[1]。从目前实际应用来看，污泥浓缩处理技术又包括间歇式、连续式的重力浓缩、机械和气浮浓缩等工艺。其中，污泥重力浓缩一般只需要进行一次性构筑物和投入和基本维护费，具有投资见效快、运行成本低等特性，在几种污泥浓缩技术应用中占据主要比重。
1.2 污泥脱水技术
污泥脱水是城市污水处理厂污泥处理工艺的一项重要工序。浓缩技术的应用虽然也起到降低污水含水率的效果，但主要分离的是污泥中的空隙水。污泥脱水的主要技术则依赖于专门的脱水技术的应用，通常会降低污泥中的20%左右的含水量，还可以实现污泥体积的浓缩，降低后期污泥处置的难度[2]。污泥脱水技术主要有自然干化和机械脱水两大类。自然脱水周期长、效率低，劳动强度大，容易因污泥中的渗滤液和臭气等产生二次污染，占地面积较大等短板，现代污水处理厂大多采用机械污泥脱水技术。具体来说，主要包括板框压滤机、带式过滤机和离心机等，这几种污泥脱水工艺在出料干物质量、去除率、絮凝剂量、比能耗以及運行方式方面脱水工艺技术对比如下表所示。
1.3 污泥厌氧/好氧发酵技术
污泥厌氧消化是指在厌氧环境中，通过微生物分解作用将城市污水厂中产生的污泥有机物转化成沼气，使得污泥中的有机物矿化得到稳定。目前，污泥厌氧消化主要包括中温、高温和两项厌氧消化几类。污泥好氧发酵则是指在好氧环境中，通过好氧发酵微生物降解污泥中的有机物含量[3]。与厌氧发酵技术相比，污泥好氧技术在其好氧过程中会释放热量形成高温，对污泥中的病原微生物具有很好的杀灭效果，实现污泥的无害化、稳定化等效果。目前，污泥好氧工艺主要包括垛式和发酵槽（池）式好氧发酵工艺。目前，对于日处理能力在10万t及以上的大型二级污水处理设施所产生的大量污泥，多采取中温或高温厌氧消化技术。对中小型污水处理厂所产生的污泥建议采用好氧发酵处理工艺，对于悬浮物、有机废水等浓度较高和有毒、不易降解物质等特性的污泥应选择两相厌氧消化处理。
2 城市污水厂污泥处置原则及方法应用
2.1 城市污水处理厂污泥处置原则
2.1.1 坚持“四同步” 原则
城市污水处理厂污泥处理与处置是两个既相互独立阶段，又密切联系的完整体系，共同构成了污泥处理的全过程。其中，污泥的处理是将城市中的原生污水通过“物化”处理与“生化”分离等措施，将原生污水中的固相污染物进行分离，前期分离出的污泥含水率高，需要做进一步浓缩、脱水实现“见谅”处理，后续再进行“生化”处理，进一步降低污泥中的有机物含量，从而实现“稳定化”处理。而污泥处置则是在污泥处理之后，进行“资源化”和“无害化”处置。因此，污泥的处理是处置的前提和基础，污泥处置则是实现处理目标的最终环节。因此，要做好污水处理厂污泥处置的“规划、建设、投产、运行”的“四同步”，从而实现污泥的预期处置效果。
2.1.2 坚持“四化”原则
资源节约型、环境友好型社会建设需要改变传统的发展模式，包括污泥处理的传统模式，即从之前的“资源—产品——废弃物——直接排放”的单向线型发展模式向“资源—产品—废弃物—再生资源利用”的循环型发展模式转变。污泥具有资源性和环境危害性的二重特点。污泥处置过程中应该坚持减量化、稳定化、无害化、资源化的“四化”原则。其中，污泥的减量化包括质量的减少（如焚烧）和体积的减少（浓缩或脱水）；污泥的稳定化主要是降解污泥中的有机物，使其各种成分处于相对稳定状态，便于后期的进一步处置；无害化即去除污泥中的有毒、有害物质和病菌等；资源化则是对污泥进行开发利用，化害为利，实现污泥的产生、处置和环境保护的有机平衡。
2.2 污水处理厂污泥处置方法
2.2.1 污泥土地利用
污泥土地利用是指通过将污泥或污泥产品进行堆肥后，应用于园林、绿化、土壤修复以及土壤改良等。目前，污泥土地利用取得了良好的应用效果，主要是通过将污泥制成有机颗粒肥、有机微生物肥料等，应用于城市园林绿化用料，产生了良好的经济效益和环境效益。但，污泥土地利用的不足是容易产生恶臭等废气，影响周边的环境，对附近居民的生产生活产生一定影响。污泥土地利用受到其泥质特性的影响，尤其是土壤中的重金属含量影响，在采用这一处置技术时，要做好相关的风险防范，防止出现二次污染[4]。目前，应用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺进行污泥处置后将其应用于农用、园林绿化土地的再利用。污水處理厂如果自身条件允许，可以在进行稳定化、无害化处理之后，收集利用污泥消化过程中产生的沼气。若污水处理厂规模较小时，可将脱水后污泥集中运输至统一场地，采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对脱水污泥进行稳定化及无害化处理。
2.2.2 焚烧及建材利用
目前，处理污泥最为彻底的是采取焚烧方法，使污泥中的碳水化合物变成CO2+H2O，并在高温条件下实现污泥的细菌、病毒的灭杀，同时，在焚烧过程中产生的热能可以实现回收再利用。选择焚烧方法处置污泥时，应准确了解垃圾焚烧、水泥以及热电等行业的窑炉工况，优先选择这些窑炉资源，做好污泥的焚烧处置，提升热能利用效率，降低污泥后期处置的重复投资。但焚烧处置污泥要做好有害废气的分解。污泥作为建材的原料，一般包括用作水泥添加料、制陶粒、制砖材和制轻质骨料等。目前，亚洲的日本等国在建材利用方面技术领先，较多的工程应用实例。污泥建材利用时要注意重金属浸出率及放射性污染物、有机污染物的影响。
2.2.3 污泥填埋
污泥填埋处置是将固体废弃物铺成一定高度，通过压实、加土覆盖等一系列操作过程，利用固体废弃物中微生物的活动实现有机降解，使其稳定化的一种处置方式。污泥填埋对环境的影响较大，尤其是对土地资源的占用场地大，渗滤液的环境二次污染等问题需要加以研究解决。
2.3 污泥处置方式对比
上述污泥处置方式优缺点详见表2。
3 结论及展望
城市污水处理厂产生的污泥在处理和处置环境都应该坚持“四同”和“四化”原则，重点做好无害化和资源化，提高污泥的综合利用效率，减少对环境的影响。在实际工作中应结合自身条件，合理选择工艺，并加大新技术的应用和研发力度，提高污泥处置的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）[Z].环境保护部，2010-3.
[2]宿翠霞等.城镇污水处理厂污泥处置与资源化利用[J]. 中国资源综合利用（污水治理），2010，28 （5）：50-52.
[3]李天宝等.城市污泥处理方法综述[J].南华大学学报（理工版），2003， 17（4）：87-90.
[4]刘绍根，梅子鲲，谢文明，倪丙杰，李文卫，俞汉青.处理城市污水的好氧颗粒污泥培养及形成过程[J]. 环境科学研究，2010，（07）：918-923.
作者简介：张立伟（1982-），男，本科，研究方向为环境保护。
关键词：城市污水处理厂； 污泥处理； 污泥处置；原则
中图分类号：X505 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0034-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.015
Abstract： With the rapid development of economy and society in our country， the pace of urbanization and industrialization is accelerating， the public demand for environmental quality is getting higher and higher， and the public awareness of environmental protection is increasing. Environmental protection and governance are the “five major development” The idea of the important work. In this paper， based on the analysis of the current sludge treatment technology and disposal principles and methods， the advantages and disadvantages of various processes are described to facilitate the practical selection of applications.
Key words： Urban sewage treatment plant； Sludge treatment； Sludge disposal； Principle
随着我国经济社会的快速发展，城市化、工业化进程步伐不断加快，公众对环境质量的要求越来越高，公众的环保意识也在不断增强，环境保护和治理是落实“五大发展”理念的重要工作。根据住建部公布数据显示，截至2015年末，我国污水处理厂数量为3542座，城镇污水处理率为91.9%，县城污水处理率为85.22%，日处理能力为1.4亿立方米，到2016年9月底，我国城市污水处理厂已累计建成3976座，污水处理能力提升至1.7亿立方米，随着城市的快速发展，无论是污水处理厂的兴建还是污水处理能力和处理率都呈现出较大幅度增长态势，作为污水处理的“衍生品”，我国污水产量增加，污泥原料也与日俱增，2015年市政污泥产量达3500万t，据同济大学环境学院院长戴晓虎所做的测算，到2020年，我国市政污泥量将达到6000万t-9000万t。
污泥具有环境危害性和资源性双重属性。一方面，污泥中含有许多微生物、病原菌、重金属，处置不当会产生严重的二次污染问题。另一方面，污泥浓缩处置后可以作为制砖、水泥等原材料，还可以替代部分燃煤制热在火电厂等领域发挥重要作用，因此，要积极把先进的技术应用到污泥处理中，并做好污泥的资源化再利用，发挥污泥的最大化经济效益和社会效益。
1 城市污水厂污泥处理技术概述
污泥处理主要是指对污水处理厂在污水处理过程中所产生的污泥进行减容、减量、稳定并进行无害化，通常包括污泥的浓缩、脱水、厌氧消化发酵等处理技术。
1.1 污泥浓缩技术
污水处理厂的污水处理之后所产生的污泥具有高含水率的特点，通常会高达95%-99%，在污泥处理时现行浓缩处理，降低其含水量，减小容积，降低后续污泥处理过程中相关设备的工作负荷，是污泥处理的重要环节[1]。从目前实际应用来看，污泥浓缩处理技术又包括间歇式、连续式的重力浓缩、机械和气浮浓缩等工艺。其中，污泥重力浓缩一般只需要进行一次性构筑物和投入和基本维护费，具有投资见效快、运行成本低等特性，在几种污泥浓缩技术应用中占据主要比重。
1.2 污泥脱水技术
污泥脱水是城市污水处理厂污泥处理工艺的一项重要工序。浓缩技术的应用虽然也起到降低污水含水率的效果，但主要分离的是污泥中的空隙水。污泥脱水的主要技术则依赖于专门的脱水技术的应用，通常会降低污泥中的20%左右的含水量，还可以实现污泥体积的浓缩，降低后期污泥处置的难度[2]。污泥脱水技术主要有自然干化和机械脱水两大类。自然脱水周期长、效率低，劳动强度大，容易因污泥中的渗滤液和臭气等产生二次污染，占地面积较大等短板，现代污水处理厂大多采用机械污泥脱水技术。具体来说，主要包括板框压滤机、带式过滤机和离心机等，这几种污泥脱水工艺在出料干物质量、去除率、絮凝剂量、比能耗以及運行方式方面脱水工艺技术对比如下表所示。
1.3 污泥厌氧/好氧发酵技术
污泥厌氧消化是指在厌氧环境中，通过微生物分解作用将城市污水厂中产生的污泥有机物转化成沼气，使得污泥中的有机物矿化得到稳定。目前，污泥厌氧消化主要包括中温、高温和两项厌氧消化几类。污泥好氧发酵则是指在好氧环境中，通过好氧发酵微生物降解污泥中的有机物含量[3]。与厌氧发酵技术相比，污泥好氧技术在其好氧过程中会释放热量形成高温，对污泥中的病原微生物具有很好的杀灭效果，实现污泥的无害化、稳定化等效果。目前，污泥好氧工艺主要包括垛式和发酵槽（池）式好氧发酵工艺。目前，对于日处理能力在10万t及以上的大型二级污水处理设施所产生的大量污泥，多采取中温或高温厌氧消化技术。对中小型污水处理厂所产生的污泥建议采用好氧发酵处理工艺，对于悬浮物、有机废水等浓度较高和有毒、不易降解物质等特性的污泥应选择两相厌氧消化处理。
2 城市污水厂污泥处置原则及方法应用
2.1 城市污水处理厂污泥处置原则
2.1.1 坚持“四同步” 原则
城市污水处理厂污泥处理与处置是两个既相互独立阶段，又密切联系的完整体系，共同构成了污泥处理的全过程。其中，污泥的处理是将城市中的原生污水通过“物化”处理与“生化”分离等措施，将原生污水中的固相污染物进行分离，前期分离出的污泥含水率高，需要做进一步浓缩、脱水实现“见谅”处理，后续再进行“生化”处理，进一步降低污泥中的有机物含量，从而实现“稳定化”处理。而污泥处置则是在污泥处理之后，进行“资源化”和“无害化”处置。因此，污泥的处理是处置的前提和基础，污泥处置则是实现处理目标的最终环节。因此，要做好污水处理厂污泥处置的“规划、建设、投产、运行”的“四同步”，从而实现污泥的预期处置效果。
2.1.2 坚持“四化”原则
资源节约型、环境友好型社会建设需要改变传统的发展模式，包括污泥处理的传统模式，即从之前的“资源—产品——废弃物——直接排放”的单向线型发展模式向“资源—产品—废弃物—再生资源利用”的循环型发展模式转变。污泥具有资源性和环境危害性的二重特点。污泥处置过程中应该坚持减量化、稳定化、无害化、资源化的“四化”原则。其中，污泥的减量化包括质量的减少（如焚烧）和体积的减少（浓缩或脱水）；污泥的稳定化主要是降解污泥中的有机物，使其各种成分处于相对稳定状态，便于后期的进一步处置；无害化即去除污泥中的有毒、有害物质和病菌等；资源化则是对污泥进行开发利用，化害为利，实现污泥的产生、处置和环境保护的有机平衡。
2.2 污水处理厂污泥处置方法
2.2.1 污泥土地利用
污泥土地利用是指通过将污泥或污泥产品进行堆肥后，应用于园林、绿化、土壤修复以及土壤改良等。目前，污泥土地利用取得了良好的应用效果，主要是通过将污泥制成有机颗粒肥、有机微生物肥料等，应用于城市园林绿化用料，产生了良好的经济效益和环境效益。但，污泥土地利用的不足是容易产生恶臭等废气，影响周边的环境，对附近居民的生产生活产生一定影响。污泥土地利用受到其泥质特性的影响，尤其是土壤中的重金属含量影响，在采用这一处置技术时，要做好相关的风险防范，防止出现二次污染[4]。目前，应用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺进行污泥处置后将其应用于农用、园林绿化土地的再利用。污水處理厂如果自身条件允许，可以在进行稳定化、无害化处理之后，收集利用污泥消化过程中产生的沼气。若污水处理厂规模较小时，可将脱水后污泥集中运输至统一场地，采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对脱水污泥进行稳定化及无害化处理。
2.2.2 焚烧及建材利用
目前，处理污泥最为彻底的是采取焚烧方法，使污泥中的碳水化合物变成CO2+H2O，并在高温条件下实现污泥的细菌、病毒的灭杀，同时，在焚烧过程中产生的热能可以实现回收再利用。选择焚烧方法处置污泥时，应准确了解垃圾焚烧、水泥以及热电等行业的窑炉工况，优先选择这些窑炉资源，做好污泥的焚烧处置，提升热能利用效率，降低污泥后期处置的重复投资。但焚烧处置污泥要做好有害废气的分解。污泥作为建材的原料，一般包括用作水泥添加料、制陶粒、制砖材和制轻质骨料等。目前，亚洲的日本等国在建材利用方面技术领先，较多的工程应用实例。污泥建材利用时要注意重金属浸出率及放射性污染物、有机污染物的影响。
2.2.3 污泥填埋
污泥填埋处置是将固体废弃物铺成一定高度，通过压实、加土覆盖等一系列操作过程，利用固体废弃物中微生物的活动实现有机降解，使其稳定化的一种处置方式。污泥填埋对环境的影响较大，尤其是对土地资源的占用场地大，渗滤液的环境二次污染等问题需要加以研究解决。
2.3 污泥处置方式对比
上述污泥处置方式优缺点详见表2。
3 结论及展望
城市污水处理厂产生的污泥在处理和处置环境都应该坚持“四同”和“四化”原则，重点做好无害化和资源化，提高污泥的综合利用效率，减少对环境的影响。在实际工作中应结合自身条件，合理选择工艺，并加大新技术的应用和研发力度，提高污泥处置的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）[Z].环境保护部，2010-3.
[2]宿翠霞等.城镇污水处理厂污泥处置与资源化利用[J]. 中国资源综合利用（污水治理），2010，28 （5）：50-52.
[3]李天宝等.城市污泥处理方法综述[J].南华大学学报（理工版），2003， 17（4）：87-90.
[4]刘绍根，梅子鲲，谢文明，倪丙杰，李文卫，俞汉青.处理城市污水的好氧颗粒污泥培养及形成过程[J]. 环境科学研究，2010，（07）：918-923.
作者简介：张立伟（1982-），男，本科，研究方向为环境保护。
