
近年来,随着人民生活水平的提高和工业的快速发展,污水的产生量与日俱增,截至2016年3月,我国已建3910多座城镇污水处理厂,污水处理能力已达到1.67亿立方米/日。作为污水处理的衍生品,我国每年产生3000万吨~4000 万吨市政污泥(含水率在80%),污泥的处理与处置迫在眉睫。为此,我国出台了一系列政策措施,推动污泥处置行业发展。
1 污泥处理处置的原则
污泥是污水处理过程中产生的副产物,包括初沉污泥、剩余污泥及混合污泥等。在传统污泥处理与处置方法应用的同时,一系列新兴的污泥处理工艺方法得到推广,大致可分为源头减量、预处理和资源化利用三个方面。污泥处理应当遵循减量化为主,资源化末端处置为辅的原则。最终实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化的目标。
2 污泥处理处置及资源化技术
国内外污泥处置与资源化主要包括污泥土地利用、建材利用、填埋、焚烧、原位减量技术、厌氧消化技术等。
2.1污泥土地利用
污泥土地利用通常是污泥先通过高温堆肥后再利用。污泥的土地利用包括农用、园林绿化、土地改良等,也是污泥有机质、氮磷钾营养物质最重要的资源化利用方式。
2.2污泥建材利用
污泥的建材利用主要包括制砖、做水泥添加料、制轻质骨料( 如陶粒) 、做路基材料等。污泥建材利用时应严格防止生产和使用过程中的二次污染。

图1 污泥建材利用
2.3污泥焚烧
污泥的焚烧包括单独焚烧、与垃圾混合焚烧、利用工业锅炉焚烧和利用火力发电厂焚烧。污泥焚烧是最彻底的减量化技术,通过焚烧污泥,污泥的体积缩减至原污泥10%以下,焚烧产物为稳定的惰性灰渣,可以进行建材资源化利用,因此,在经济发达且人多地少和土地利用以及其他方式面临制约的地区,焚烧是重要的选项。
2.4污泥填埋
当污泥泥质不适合土地利用,且当地不具备焚烧和建材利用条件时,可采用填埋处置。污泥的填埋包括单独填埋、混合填埋和特殊填埋。填埋是污泥传统处置方式。我国对城镇污泥进入垃圾填埋场混合填埋做了明确要求,要求污泥预处理后其含水率应在60%以下,横向剪切强度应大于25 kN·m-2。
2.5污泥原位减量技术
污泥原位减量技术是通过降低污水处理过程中细胞合成量、增强微生物自身内源呼吸能力、促进微生物的自身分解,最终达到减少剩余污泥产生量的目的。因此,污泥原位减量与污泥减容减量有本质上的区别,后者只是通过降低污泥含水率缩减污泥。
2.6污泥减容减量技术
污泥减容的目的就是降低污泥含水率、减小污泥体积,实现污泥最基本的减量化。在减容过程中污泥的生物固体量几乎没有改变。传统的污泥减容减量技术包含了污泥浓缩和污泥脱水两个过程。浓缩是减缩污泥间隙水,脱水是减缩污泥毛细水和表面附着水。
2.7污泥干化技术
污泥干化是在污泥脱水后,利用热能进一步减少污泥含水率的方法。通过干化处理后,污泥的含水率可降至40% ~10%。污泥干化是一个能量净支出的过程,能耗费用在系统运行成本中的比例大于80%。近年来,污泥干化技术发展较为迅速,主要聚焦在三个方面,一是利用太阳能、生物质能等新能源进行污泥干化; 二是对干燥机或反应器等装备进行优化; 三是对污泥干化新技术的研发,比如水热干化、生物干化、污泥低温射流干化、低温真空脱水干化、微波干化、超声波干化和热泵干化等。

图2 污泥干式厌氧消化技术
2.8污泥厌氧消化技术
厌氧消化是最常见的污泥稳定化和资源化处理技术,能够实现污泥中碳、氮、磷等自然资源的循环利用。在发达国家,规模化污水处理厂大都设置了污泥厌氧消化装置,在解决污泥处理的同时还可以利用沼气提供污水处理厂40% ~ 60%的电耗。我国污泥的泥砂含量高、有机质含量低,沼气产量低、品质差,能量化效率低,基于这些特征,我国就提升厌氧消化效率的途径展开了大量研究,开发了高含固厌氧消化、有机质协同厌氧消化、预处理+多级多相厌氧消化等创新技术,部分技术已经形成示范工程或装备,如高温高压热水解技术装备、污泥浓缩/消化一体化技术装备等。


