（廣州市市政工程設計研究院）

　　摘要：對小城鎮污水處理廠污泥的產生、特性、處理和處置問題進行論述，概述了污泥處理和處置方法的進展，并結合污泥成分復雜、資金利用等實際情況，提出了近遠期結合的污泥處理處置方法，逐步實現污泥的穩定化、減量化、無害化與資源化。

　　關鍵詞：污水處理廠，剩余污泥，污泥穩定，污泥處理，污泥處置

　　1  前  言

　　隨著經濟發展和環保意識的加強，小城鎮污水處理事業不斷發展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴大和提高，產生的污泥量也日益增加。污泥處理處置的投資和運行費較高，如處置不當，將造成“二次污染”，這已成為環境保護領域難題，備受關注。

　　2  國內外污泥處理處置現況與發展趨勢

　　2.1 國內外污泥處理處置現狀

　　目前國內外常用的成熟的污泥穩定工藝有：厭氧消化、好氧消化、熱處理、加熱干化和加堿穩定；常用的污泥處置是土地利用、焚燒、衛生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。

　　由于受技術和經濟制約，我國現階段的污泥處置仍以填埋為主，污泥利用為輔。污泥投海在沿海城市占一定比例，但總量較少。污泥焚燒尚未起步。在污泥利用方面，污泥自然干化后用于農、林、綠化較多。采用機械干燥器干化污泥的污水廠有大連開發區污水廠、秦皇島污水處理廠、徐州市污水處理廠、但這些設備處理量小（3～12t/d干泥），臭氣污染重，盡管投資低，但效果不夠理想。

　　國外污水廠污泥目前主要采用農業利用、填埋，還有部分采用焚燒等其它處理方式。據日本1994年統計資料，日本年產城市污泥量為230.7萬噸，其處置方式是：陸地和海岸填埋占62.7％；資源化利用占24.9％，其它處置為占12.4％。德國近年污泥填埋為80％，農用為8％，堆肥為4％；據美國環保局資料統計，近年來污泥填埋為35％，焚燒為15％，農用或其它土地利用為49％，其它處置為1％。由此可見，農用和填埋目前是大多數國家污泥處置的最主要的方法，農用和陸地填埋方案的選擇很大程度上取決于各國政府有關的法律、法規和污染源控制情況，同時也與國家農業發展有關。近年來，美國、日本和英國等污泥農用的比例呈增加趨勢；而也有些國家如德國、丹麥由于污泥農用標準日益嚴格，污泥農用的比例不斷下降，其它處理方法如焚燒比例有所上升。

　　2.2 污泥處理與處置技術發展

　　2.2.1污泥穩定處理

　　污泥穩定的目的是污泥通過處理成為穩定（即不易腐敗）的產物，以便進一步對其進行處置及利用。污泥穩定過程還可以殺滅部分病原體，減少污泥中的臭味。國內常用的穩定工藝是厭氧消化和堆肥，美國目前常用的穩定工藝共四種：厭氧消化、好氧消化、堆肥和加堿穩定。

　　在污泥處理工藝中，厭氧消化也是較普遍采用的穩定化技術。在日本從1980年就開始把消化所產生的沼氣用于發電系統，這種利用途徑無論是在運行管理還是在經濟效益方面都有廣闊的前景。

　　我國對污泥堆肥進行了深入地研究，確定了堆肥方式、添加劑種類以及堆肥的工藝參數，為污泥規模堆肥工程的實施奠定了基礎。常用的污泥堆肥方法有靜態堆肥、動態堆肥和料倉堆肥三種。

　　干化技術一般可分為自然干化和人工干化兩類，自然干化技術最常見的是干化床，人工干化最常見的是加熱干化技術，近年來得到了迅速發展。加熱干化的進料含固率為20％～25％，出料含固率可以達到40％～92％，因此可以大大減少污泥體積和污泥重量。這種方法可使污泥體積顯著減小至原來的1/4～l/5，使污泥穩定化和無害化，并且可最終使污泥資源化，如作為肥料、土壤良劑、燃料等等。

　　2.2.2污泥處置

　　目前國內污水處理廠污泥大都采用衛生填埋方式處置，國外許多國家對污泥處置采用較多的方法是焚燒、衛生填埋、堆肥、干化造粒和投海等。

　　焚燒是既是一種污泥處理方法，也是一種污泥處置方法,利用污泥中豐富的生物能發熱，使污泥達到最大程度的減容。焚燒過程中，所有的病菌病原體被徹底殺滅，有毒有害的有機殘余物被熱氧化分解。焚燒灰可用作生產水泥的原料，使重金屬被固定在混凝土中，避免其重新進入環境。污泥焚燒的優點是適應性較強、反應時間短、占地面積小、殘渣量少、達到了完全滅菌的目的。該法的缺點是工藝復雜，一次性投資大；設備數量多，操作管理復雜，能耗高，運行管理費亦高，焚燒過程存在“二噁英”污染的潛在危險。

　　衛生填埋是把脫水污泥運到衛生填埋場與城市垃圾一起，按衛生填埋操作進行處置的工藝，常見的有厭氧和兼氧衛生填埋兩種。衛生填埋法處置具有處理量大，投資省，運行費低，操作簡單，管理方便，對污泥適應能力強等優點，但亦有占地大，滲濾液及臭氣污染較重等缺點。衛生填埋法適宜于填埋場容易選地、運距較近、有覆蓋土的地方。迄今為止，衛生填埋法是國內外處理城市污水廠脫水污泥最常用的方法。其缺點是機械脫水后直接填埋操作困難；運輸費用大，且產生衛生問題。衛生填埋將向調理后再實施的方向發展。

　　污泥干化造粒工藝^[6]是近年來比較引人注目的動向。一般說來，污泥干化造粒工藝是污泥直接土地利用技術普及前的一種過渡。干化造粒后的泥球可以作為肥料、土壤改良劑和燃料，用途廣泛。國內的污泥復合肥研究生產，也是走的干化造粒的道路，只是在其中添加了化肥以提高肥效。

　　污泥投海曾經是沿海城市污水處理廠污泥處置最常見的方式，但近年來出于對海洋環境保護的考慮和越來越嚴格的環保條例的執行，已經越來越少。

　　2.2.3污泥綜合利用

　　污泥的綜合利用包括直接利用和間接利用。污泥的直接利用如農業利用，利用污泥消化處理產生沼氣再加以利用則屬于污泥的間接利用。

　　污泥中富含有機物和氮、磷等元素，為植物所需要，是一種優良的有機肥料，將污泥用做農肥，或者作為土壤改良劑使用，可以改良土壤結構和提高農作物的產量。實踐證明這是行之有效的簡易的污泥處置與利用的方法，也是應用較多的污泥處置方法。污泥還可用于森林或綠化施肥，也可直接作為綠化用的有機質土壤。但目前廣泛進行污泥農用其實面臨很大的難題，首先是污泥中重金屬含量的問題，其次是市場問題。

　　2.3 國內外污泥處理處置與利用的發展趨勢

　　隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正逐漸減少；同時由于填埋需要占用大量土地、影響填埋場作業且不能根治污染，土地填埋也受到嚴格的限制。歐盟規定填埋必須和焚燒相結合，僅焚燒灰可填埋。污泥處理的優先順序是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩定化、無害化處理后作為資源回用已成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，具體方法包括堆肥、堿性穩定化、熱干化、焚燒等。

　　目前歐美發達國家污泥填埋呈顯著下降趨勢，污泥利用呈急劇上升趨勢。不僅美國、加拿大等北美洲的發達國家以及挪威、波蘭等歐洲中等發達國家、發展中國家也重視污水污泥的土地利用。污泥土地利用程度較低的發達國家只有日本，這可能與日本國土狹小有關。國內早在“七五”期間就開始了污泥農業利用的嘗試，天津、上海、北京、大連、秦皇島、深圳等城市都進行了污泥堆肥、干化造粒和復合肥的研究和實踐，但規模小，農業利用仍處于起步階段。目前我國污泥處置的主要途徑是填埋，與日本類似。

　　綜上所述，污泥農用實現了有機物的土壤→農作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循環，污泥直接土地利用是污泥處理處置的發展趨勢。

　　污泥的普遍土地利用要求對工業廢水進行嚴格的預處理，世界各國都作了嚴格的限制，中國也不例外，重在立法，更重在執行，必須長期堅持不懈。

　　美國主要是通過承包商直接銷售污泥。污水處理廠不能急功近利，不急于從污泥產品中獲得利益，必須讓利給使用者和中間商，才能培育和發展產品市場。復合肥是污泥利用的一種方法，但不是污泥利用的主流。雖然土地利用是污水污泥處置的必然趨勢。但應看到，目前距離普遍的污泥土地利用尚有一個過渡時期，這就是干化、堆肥、造粒（包括復合肥）等污泥產品的推廣，使污泥使用者有一個學習和適應的過程，并制定完善的土地利用法規和管理辦法。普遍污泥土地利用以前，美國也曾較多使用堆肥和復合肥，而且1998年堆肥還占了12.6%。

　　因此，在污泥特性滿足利用的前提下，污泥利用將是國內外污泥處置的發展趨勢，包括熱能利用和土地利用。

　　3  小城鎮污泥處理處置現狀及存在問題分析

　　3.1 小城鎮污泥處理處置現狀

　　由于對污泥利用的認識存在不足，國內污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規劃，很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所，導致小城鎮的污泥處置即最終出路存在嚴重問題，這將為環境污染帶來巨大危害。因此，目前小城鎮的污水處理廠污泥以填埋為主。由于污泥含水率高，影響填埋場的正常作業，且重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統，對對人類健康產生潛在威脅。

　　3.2 小城鎮污泥特性分析

　　在污泥處理處置途徑的選擇中，污泥特性是污泥利用、處置的重要依據。目前南方某城鎮已建污水處理廠的污泥成分詳見表3。

表3   南方某城鎮污水處理廠污泥成分表

　　從表1可以看出，該污水處理廠污泥基本滿足污泥農用要求。

　　4  小城鎮污泥處理處置的出路

　　根據小城鎮污水處理系統規模不大、城鎮分散的特點，確定污泥處理分散化、處置集約化原則，結合小城鎮污泥成分復雜的特點，應具體問題具體分析，采取合適的處理方式。

　　分析目前國內外污泥處理處置的方法，對污泥的最終處置可采用以下四個處理工藝路線：

　　·方案一：濕污泥→干化→干化污泥填埋場填埋；

　　此工藝方案是將污水處理廠所產生的機械脫水后的污泥集中在一起進行熱干化處理，干化后污泥送至垃圾填埋場處置。

　　該工藝特點是污泥量顯著減少，滅菌徹底，污泥穩定。

　　· 方案二：濕污泥→干化→干化污泥焚燒→焚燒灰填埋；

　　此工藝方案是將械脫水污泥進行熱干化處理，干化后污泥送垃圾焚燒廠進行焚燒，焚燒灰由垃圾焚燒廠處置。

　　該工藝特點是污泥量顯著減少，滅菌徹底，污泥穩定。干化污泥含有一定的熱值，可節省垃圾焚燒廠的燃料消耗。

　　· 方案三：濕污泥→高溫消化→干化→干化污泥填埋場填埋；

　　此方案是將脫水污泥進行高溫厭氧消化，消化后的污泥再進行熱干化處理，干化后的污泥送往垃圾填埋場處置。熱干化所需熱能由高溫厭氧消化過程中產生的沼氣提供，不足部分由天然氣提供。

　　該工藝特點是污泥量顯著減少，有機物降解率高，滅菌徹底，污泥穩定。污泥消化產生的沼氣作為干化的補充熱源，節省天然氣消耗。但其工藝流程長、設備較多，管理復雜，工程投資高、占地大。且由于有沼氣產生，有一定的安全隱患。

　　·方案四：濕污泥→干化→土地利用；

　　此方案是將脫水污泥進行熱干化處理，干化后污泥用于農用，污泥農用實現了有機物的土壤→農作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循環。

　　該工藝需要嚴格控制污泥中重金屬含量，對重金屬含量超標的污水宜單獨處理達標后排放，對重金屬含量超標的污泥宜脫水后采取填埋等其他處理方式。

　　通過以上的方案分析可以看出：

　　（1）方案二由于增加了焚燒工藝，工程總投資大幅增加，但該方案可充分利用污泥中的熱能，可節省燃料用量，因而其成本費用在三個方案中最低。

　　（2）方案三工程總投資介于方案一與方案二之間，由于可以回收利用消化沼氣，節省天然氣的用量，單位總成本也介于二者之間。其缺點時工藝路線長、設備種類多、占地大，管理工作量大。

　　（3）方案四工程總投資基本同于方案一，運行費用高于方案二，可以實現污泥資源化利用，但該方案需要加強管理，嚴格控制重金屬含量。

　　由此可見，方案二、方案四各具優勢，均是可選方案。方案二具有明顯的運行成本優勢，且對污泥的處置更加徹底；方案四投資相對較低，實現良性循環，符合污泥處置的發展趨勢。

　　綜上，結合污泥處理處置技術的發展和小城鎮的經濟情況，建議小城鎮污水處理廠污泥近期采用方案一方式處理，對污泥進行干化后填埋，以便降低成本和投資；中期采用方案二處理：對污泥進行干化后焚燒，以便利用干化污泥中的熱能：遠期采用方案四處理，實現良性循環，符合污泥處置的發展趨勢。

　　5  結  論

　　隨著小城鎮的發展，污水處理率的提高，污泥產生量越來越大，從目前情況來看，國內小城鎮污泥處理處置技術還比較落后，宜嚴格控制小城鎮污水重金屬含量，近期采用干化填埋、中期采用干化焚燒、遠期采用干化后土地利用的方式進行處理，對重金屬含量超標的部分污泥采取填埋等其他處理方式。

　　參考文獻

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