摘要：污泥處理技術(shù)大致可歸結(jié)為兩大類：一是拋棄型技術(shù)，污泥作為廢物不利用;二是資源化技術(shù)，充分利用污泥中的有用成分，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù) 發(fā)展 的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型 經(jīng)濟(jì) ，近年來得到廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞：污泥資源化技術(shù)

污泥處理技術(shù)大致可歸結(jié)為兩大類：一是拋棄型技術(shù)，污泥作為廢物不利用;二是資源化技術(shù)，充分利用污泥中的有用成分，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。后者符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有利于建立循環(huán)型經(jīng)濟(jì)，近年來得到廣泛關(guān)注。

一、污泥堆肥

污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等植物需要的養(yǎng)分，其含量高于常用牛羊豬糞等農(nóng)家肥，可以與菜籽餅、棉籽餅等優(yōu)質(zhì)的有機(jī)農(nóng)肥相媲美。但是污泥中往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必須對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理，如好氧與厭氧消化、堆肥化等，其中堆肥化處理是較多采用的一種 方法 。

堆肥化是利用微生物的作用，將不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)，并使揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)含量降低，減少臭氣;物理性狀明顯改善(如水含量降低，呈疏松、分散、粒狀)，便于貯存、運(yùn)輸和使用;高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽，使堆肥產(chǎn)品更適合作為土壤改良劑和植物營養(yǎng)源。

我國 農(nóng)村 利用雜草、秸稈等和禽獸糞便混合，制成有機(jī)肥料的做法已有很長的 歷史 ，但這種堆肥過程主要靠 自然 通風(fēng)或表面擴(kuò)散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作為大規(guī)模處理處理、生產(chǎn)高質(zhì)量堆肥產(chǎn)品的手段。 現(xiàn)代 堆肥化制好氧快速堆肥過程，污泥堆肥過程的主要技術(shù)措施比較復(fù)雜，主要包括：調(diào)整堆料的含水率和適當(dāng)?shù)腃/N比;選擇填充料改變污泥的物理性狀;建立合適的通風(fēng)系統(tǒng);控制適宜的溫度和pH值等。

二、污泥消化制沼氣

污泥厭氧消化不僅是現(xiàn)在，而且也是未來 應(yīng)用 最為廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝。厭氧消化較其他穩(wěn)定化工藝獲得廣泛應(yīng)用的原因是它具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1 產(chǎn)生能量(甲烷)，有時(shí)超過廢水處理過程所需的能量;

2 使最終需要處置的污泥體積減少30%~50%;

3 消化完全時(shí)，可消除惡臭;

4 殺死病原微生物，特別是高溫消化時(shí)

5 消化污泥容易脫水，含有有機(jī)肥效成分，適用于改良土壤。

但當(dāng)處理廠規(guī)模較小，污泥數(shù)量少，綜合利用價(jià)值不大時(shí)，也可采用污泥好氧消化。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行操作比較方便和穩(wěn)定、處理過程需排出的污泥量少。但運(yùn)行費(fèi)用大、能耗多。

在具體工程實(shí)踐中，污泥處理采用哪種工藝，厭氧消化還是好氧消化，應(yīng)視具體情況而定，如污泥的數(shù)量、有無利用價(jià)值、運(yùn)轉(zhuǎn)管理水平的要求、運(yùn)行管理與能耗、處理場地大小等。

有機(jī)污泥經(jīng)消化后，不僅有機(jī)污染物得到進(jìn)一步的降解、穩(wěn)定和利用，而且污泥數(shù)量減少(在厭氧消化中，按體積計(jì)約減少1/2左右)，污泥的生物穩(wěn)定性和脫水性能大為改善。這樣，有利于污泥再作進(jìn)一步的處置。

三、污泥燃料化技術(shù)

隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化，現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)逐漸不能滿足要求，例如燃燒含水率80%的污泥，每噸污泥(干基)的輔助燃料需消耗304~565L重油，能耗大;污泥填埋必須預(yù)先脫水到含水率至少小于70%，而達(dá)到這樣的含水率 目前 的污泥脫水技術(shù)需要消耗大量的藥劑，既增加了成本，也增加了污泥量;土地還原是目前污泥消納量最大的處理方法，但很多 工業(yè) 廢水中含有重金屬和有毒有害的有機(jī)物，不能作肥料或土壤改良劑。因此尋找一種適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實(shí)現(xiàn)減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的污泥處理技術(shù)，是當(dāng)前污泥處理技術(shù) 研究 開發(fā)的方向。污泥燃料化被認(rèn)為是有望取代現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)最有前途的方法之一。

污泥燃料化方法目前有兩種，一種是污泥能量回收系統(tǒng)，簡稱HERS法(Hyperion Energy System)，第二種是污泥燃料化法，簡稱SF法(Sludge Fuel)。

(一)、HERS法

HERS法工藝流程如圖1所示。它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)生的消化氣經(jīng)過脫硫后，用作發(fā)電的燃料?；旌舷勰嗔?、離心脫水至含水率80%，加入輕溶劑油，使其變成流動(dòng)行漿液，送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后經(jīng)過脫輕油，變成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。輕油再返回到前端做脫水污泥的流動(dòng)媒體，污泥燃料燃燒產(chǎn)生的蒸汽一部分用來蒸發(fā)干燥污泥，多余用來蒸汽發(fā)電。

HERS法所用的物料是經(jīng)過機(jī)械脫水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸發(fā)法一般是用蒸發(fā)干燥法，不能獲得能量收益，而采用CG法可以有能量收益;污泥能量回收兩種方式，即厭氧產(chǎn)生消化氣和污泥燃燒產(chǎn)生熱能，然后以電力形式回收利用。

圖1 HERS法工藝流程

(二)、SF法

SF法工藝流程如圖2所示。它將未消化的混合污泥經(jīng)過機(jī)械脫水后，加入重油，調(diào)制成流動(dòng)漿液送入四效蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后經(jīng)過脫油，變成含水率約5%、含油率10%以下，熱值為23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流動(dòng)介質(zhì)重復(fù)利用，污泥燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽，作為污泥干燥的熱源和發(fā)電，回收能量。

圖2 SF法工藝流程圖

HERS法與SF法不同，一是前者污泥先經(jīng)過消化，消化氣和蒸汽發(fā)電相結(jié)合回收能量。后者不經(jīng)過污泥熱值降低的消化過程，直接將生成污泥蒸發(fā)干燥制成燃料;二是HERS法使用的污泥流動(dòng)媒體是輕質(zhì)溶劑油，黏度低，與含水率80%左右的污泥很難均勻混合，蒸發(fā)效率低，而SF法采用的是重油，與脫水污泥混合均勻。三是HERS法輕溶劑油回收率接近100%，而SF法重油回收率較低，流動(dòng)介質(zhì)要不斷補(bǔ)充。

四、污泥的建材利用

污泥中除了有機(jī)物外往往還含有20~30%的無機(jī)物，主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使污泥焚燒去除了有機(jī)物，無機(jī)物仍以焚燒灰的形式存在，需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機(jī)物和無機(jī)物污泥的建材利用是一種經(jīng)濟(jì)有效的資源化方法。

污泥的建材利用大致可歸結(jié)為以下方法：制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產(chǎn)水泥等，制磚已經(jīng)很少應(yīng)用。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產(chǎn)各種建材，近年來，為了減少投資(建設(shè)焚燒爐)，充分利用污泥自身的熱值，節(jié)省能耗，直接利用污泥作原料生產(chǎn)各種建材的技術(shù)已開發(fā)成功。

污泥制輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可分為兩種，一是用生污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒灰造粒后燒結(jié)。這種方法20世紀(jì)80年代已趨向成熟，并投入應(yīng)用。利用焚燒灰制輕質(zhì)陶粒需要單獨(dú)建設(shè)焚燒爐，污泥中的有機(jī)成分沒有得到有效利用。近年來開發(fā)了直接從脫水污泥制陶粒的新技術(shù)。

污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。但是以往的技術(shù)均以污泥焚燒灰做原料，投資大，污泥自身的熱值得不到充分利用，成本高，阻礙了進(jìn)一步推廣應(yīng)用。近年來開發(fā)了直接用污泥植被熔融材料的技術(shù)，大大降低了投資和運(yùn)行成本，提高了產(chǎn)品附加值。

我國是世界水泥第一生產(chǎn)大國，對照國外經(jīng)驗(yàn)，利用生產(chǎn)水泥消納廢物的潛力很大。目前我國水泥工業(yè)利用廢物例還不到10%。水泥生產(chǎn)中利用廢物主要是高爐水渣、粉煤灰，副產(chǎn)品石膏、爐渣煙塵、舊橡膠輪胎等。近年來，日本利用城市垃圾(污泥)焚燒灰和下水道污泥為原料生產(chǎn)水泥獲得成功，用這種原料生產(chǎn)的水泥叫生態(tài)水泥，2001年已建成第一座生態(tài)水泥廠，年生產(chǎn)能力為11萬噸。一般認(rèn)為污泥作為生產(chǎn)水泥原料時(shí)，其含量不得超過5%，按此估算，日本東京都污水處理廠的污泥可年產(chǎn)200萬噸生態(tài)水泥。由此可知，污泥生產(chǎn)水泥既是污泥資源化利用的重要途徑，也是行之有效的方法，已引起國內(nèi)外的高度重視。

五、活性污泥做黏結(jié)劑

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有城市污水處理廠日處理能力約為600萬噸，每年產(chǎn)生的污泥量約為100多萬噸。再加上大型 企業(yè) 和石化廠的污水處理裝置，全國每年產(chǎn)生的污泥量十分可觀。而與此同時(shí)我國有數(shù)千家小型合成氨廠，其中絕大多數(shù)采用黏結(jié)性較強(qiáng)的白泥或石灰做氣化型煤黏結(jié)劑。通常將這類黏結(jié)劑制成的型煤成為白泥型煤或石灰炭化型煤。石灰炭化型煤氣化反應(yīng)性好，但成型工藝復(fù)雜，石灰添加量較多、成本也高， 影響 工廠 經(jīng)濟(jì) 效益。白泥型煤生產(chǎn)工藝較簡單，制成的型煤強(qiáng)度高，但型煤氣化反應(yīng)性差，灰渣殘?zhí)扛?，蒸汽耗量大，是困擾生產(chǎn)廠家的一大難題。為此尋找一種黏結(jié)性高、成本低、型煤氣化反應(yīng)好的黏結(jié)劑一直是化肥廠的一個(gè)重要課題。污泥本身含有有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、脂肪和多糖，具有一定的熱值，又有一定的黏結(jié)性能?；钚晕勰嘧鲳そY(jié)劑將無煙粉煤加工成型煤，而污泥在高溫氣化爐內(nèi)被處理，防止了污染;污泥作為型煤黏結(jié)劑，替代白泥可改善在高溫下型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提高了型煤的氣化反應(yīng)性，降低了灰渣中的殘?zhí)?，提高炭轉(zhuǎn)化率，污泥既可以作為一種黏結(jié)劑，同時(shí)也是一種疏松劑，污泥的熱值也得到了利用，且污泥處理量大。

六、剩余污泥制可降解塑料

聚羥基烷酸(PHA)是許多原核生物在不平衡生長條件合成的胞內(nèi)能量和碳源貯藏性物質(zhì)，是一類可完全生物降解、具有良好加工性能和廣闊 應(yīng)用 前景的新型熱塑材料。在化學(xué)合成塑料所造成的“白色污染”日益嚴(yán)重的今天，PHA作為合成塑料的理想替代品，已成為微生物工程學(xué) 研究 的熱點(diǎn)。 目前 利用純鐘發(fā)酵生產(chǎn)是獲得PHA的主要途徑，但由于生產(chǎn)成本過高制約了其大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。因此，降低PHA的生產(chǎn)成本是大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用PHA所需解決的首要 問題 ?；钚晕勰嗍菑U水處理系統(tǒng)中 自然 形成的微生物和有機(jī)物的聚集體，1974年有人從活性污泥中提取到PHA，為利用活性污泥生產(chǎn)PHA奠定了基礎(chǔ)。

七、污泥低溫?zé)峤庵迫剂嫌?/p>

生物法污水處理過程中，不可避免的有一定量的污泥產(chǎn)生，污泥處理已經(jīng)成為污水處理系統(tǒng)的重要組成部分。目前最常見的污泥處理 方法 是農(nóng)用、填埋和焚燒。由于前兩種方法均需要一定的土地，而占總處理成本25%~50%的燃料費(fèi)用又使焚燒成為相當(dāng)昂貴的污泥處理方法。因此，通過改善污泥的燃燒性質(zhì)，取得污泥燃燒的能量自身平衡是節(jié)約污泥熱化學(xué)處理過程能源的有效途徑。

污泥低溫?zé)峤馐抢梦勰嘤袡C(jī)質(zhì)在加熱條件下的部分熱裂解過程，產(chǎn)生活性衍生燃料的技術(shù)。經(jīng)此過程污泥轉(zhuǎn)化為燃燒特性優(yōu)越的油、炭和可燃?xì)?，過程所需的能量由產(chǎn)生的燃料燃燒提供，剩余能量以燃料油的形式回收。此技術(shù)由Bayer和Bridle進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，Canada進(jìn)行了中試研究，證明是一個(gè)能量自給有余的過程，有可觀的應(yīng)用前景。

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