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摘要：近年来，我国的城镇化进程有了很大进展，城镇污水处理也越来越受到重视。如何对污泥进行无害化、减容化和资源化利用成为城市建设发展中重要内容。本文通过对现阶段污水厂处理处置污泥的先进技术方法进行归纳总结，并对现阶段有关试验研究方向及成果阐述。
关键词：污泥处理处置技术；热水解；协同消化；热干化；焚烧
引言
城镇污水处理厂污泥主要是在污水处理过程中产生的沉渣与沉淀物，主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。城镇污泥属于有机污泥，其特点是有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，便于管道运输。
1城市污水处理厂污泥特点
城市污水处理厂污泥来源于初沉池产生的初沉污泥、二沉池产生的剩余污泥和腐殖污泥、深度处理的化学污泥等，以二沉池污泥为主。市政污泥一般占处理水量的0．3%-0．5%（以含水率为97%计）。污泥由细菌菌体、有机残片、胶体、无机颗粒等组成，其主要成分是有机物，并含有氮、磷等营养物质，易腐化发臭，含水率高且不易脱水，呈胶状结构。由于污泥中含有大量的细菌、病原微生物等有毒有害物质且含水率高，污泥处置前需要达到减量、减容、稳定、无害的处理。城市污水处理厂污泥出厂前通常采用的污泥处理工艺有：污泥浓缩、脱水、消化、干化、堆肥等。
2污水处理技术
2.1污泥热水解技术
污泥热水解技术是以含固率15%～20%脱水污泥作为处理对象，采用处理温度150～200℃、压力600～2500kPa情况下对污泥进行处理。污泥热水解可能发生以下四个变化：污泥絮体分解、细胞破碎及有机物释放、有机物水解及发生美拉德反应。热水解处理实现污泥无害化、减小污泥体积、提高污泥脱水性，促进污泥厌氧消化；同时污泥在高温状态时易生成难降解的多聚氮，一定程度上降低了污泥生化性。热水解工艺流程主要包括混匀预热、水解反应和泄压闪蒸。具体操作步骤分为：①通过传输泵从浓缩池中将待处理污泥输送到热水解反应器中；②闪蒸蒸汽对热水解反应器中的污泥进行预加热，使其温度提高到80℃；③反应器温度150～170℃、压强0.6～2.5MPa、保持20～30min，由蒸汽锅炉提供热水解所需温度和压力；④反应结束后，蒸汽被释放到污泥预热反应器中；⑤热水解污泥被释放到缓冲池中贮存。此循环过程不需要泵，仅利用反应器内剩余压力即可完成。陶梅平等研究热水解预处理促进污泥厌氧消化方面，表明热水解预处理能有效水解污泥中的有机质，当热处理温度为150℃和170℃时，挥发性悬浮固体（VSS）水解率分别为38.1%和41.2%，溶解性碳水化合物水解率分别为37.9%和42.9%，温度变化对氨氮影响较小。张琦东试验结果表明170℃是热水解的最佳温度，且热水解促进挥发性脂肪酸的累积和挥发性悬浮固体的减量化，挥发性悬浮固体最大减量率为34%。提升与甲烷有关关键酶活性，促进微生物群落结构硬壁菌门和抗菌微生物的相对丰度分别为35.6%和3.9%。
2.2厌氧消化
厌氧消化过程指的是有机物在厌氧条件下分解为CH4的反应步骤。厌氧消化后的产物主要包括气体和固体两种。除硫化氢外，气体的主要成分有氢气、甲烷、二氧化碳等。固体为污泥，其中含有的有机物比硝化前少，污泥中含有的大量微生物能够使活性稳定，在厌氧过程中产生的甲烷气体能够用作能源。
2.3干化－焚烧工艺
干化焚烧方案在国外一直是主流的污泥处理处置方案。
从碳排放角度分析，虽然目前采用的干化焚烧工艺其燃烧产生的烟气会收集并进入气体净化器进行净化，以防止污染大气，并且燃烧后产生的热能可以回用作为干化过程的热能，这部分确实产生了碳汇。但由于污泥干化焚烧工艺需要先将污泥脱水至含水率低于80%，然后才能运往焚烧厂，且在干化过程中需要耗费大量煤和电，即间接排放的能量输入，并且若焚烧前含水率未能控制好，还会消耗更多的煤，而煤炭在燃烧过程中产生的碳排放量是巨大的。通过对核算边界的分析，就可以得到简单的干化焚烧工艺从节能减排角度来看并不具备显著优势。污泥干化焚烧整个流程包括浓缩－脱水－干化－焚烧－填埋等环节，每个环节都会产生一定量的间接排放，如果直接排放的气体都可以进行收集而得到净化，那么对各个环节进行优化改造减少间接排放，就有助于污水厂达到节能减排的要求。
2.4富氧混烧污泥新技术
对污泥含水率要求较高，掺混率要求严格，限制工程推广应用，产生的尾气治理成本高、能耗大等。富氧混烧污泥新技术是在湿污泥中加入新型助滤剂后脱水至含水率50%左右，与少量秸秆混合制成衍生燃料，秸秆与污泥掺混比例一般为1∶5～1∶3。制得的衍生燃料与生活垃圾掺混焚烧，同时通入氧气助燃，焚烧炉内为富氧燃烧，生成的热能可回收综合利用。氧气供应量根据生活垃圾的含水率、不燃成分含量及污泥热值的不同进行调整，一般情况下，助燃风含氧量为21%～25%。上述技术特点是通过调整氧气供应量，实现处理物料充分燃烧，避免了掺混比例调节，放宽污泥含水率限制，可以实现规模化处置固体废弃物。王梓桓研究表明污泥在O2/CO2气氛中燃烧，氧气浓度升高，污泥更容易着火，燃尽时间缩短，失重速率和综合燃烧特性参数均增大，整体燃烧性能改善。燃烧之后，重金属在灰渣中富集，重金属的富集量及种类受温度和气氛的影响。万嘉瑜热重试验表明，随氧浓度的提高，着火温度降低，反应速率加快，综合燃烧性能随之提高，并得出富氧燃烧的理想工况为氧浓度在25%～35%。
2.5土地利用
有研究人员研究了污泥堆肥土地利用，分析了堆肥对金盏花和高羊茅中重金属积累的影响，发现金盏花和高羊茅在堆肥中的比例分别为20%和10%，污泥混合土中重金属特别是锌和铜的去除效果较好。将草坪草直接种植在脱水污泥上，地毯草在未经处理的污泥上生长迅速，并降低污泥中的含水量、微生物种群数量，反应室内干燥和稳定，暂无其他负面影响。以污泥为底物，以煤渣和沙土等作为辅料，研究了污泥对无土草坪的影响，发现草坪上面的草能够富集重金属元素，且收获后基质中重金属含量降低，其处理后结果符合农业相关标准，操作简单，无危险产生。
2.6卫生填埋
污泥填埋分单独填埋和与城市垃圾混合填埋两种。一般作卫生填埋处置的污泥含水率需控制在60%以下，以保证填埋体的稳定和压实度。污泥填埋前可添加石灰、粉煤灰等作为稳定剂来调节含水率，污泥填埋应配备完善的防渗、渗滤液导排、填埋气体导排及覆盖层系统，以防止对地下水及周围环境造成污染。
结语
综上所述，随着污水处理率的提高，产生的污泥量逐渐增加，污泥的储存面积会越来越多。污泥含有丰富的营养成分和无机成分。人们要充分考虑环境因素、经济因素以及社会影响等，而综合处理污泥资源化将成为污泥处理的最终发展方向。人们应该研究不同工艺处理污泥的特性，然后选择经济合理的污泥处理技术，提升处理效果，既能保证资源不浪费又能避免对环境造成二次伤害。
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