污水处理厂污泥处置现状及发展趋势
一、实习目的
1、提高给水污染控制工程，水环境化学基础的感性认识。
2、扩大学生的专业知识范围，加深和巩固所学的理论知识。
3、了解和掌握污水处理厂的设计特点，工艺流程，主要设计参数，各构筑物选型依据极其优缺点，运行中存在的问题及改进措施。
4、加深对水资源与水环境保护的认识，树立环保意识。
二、实习地介绍 朱砖井污水处理厂是安徽国祯环保节能科技股份有限公司在合肥的第一个污水处理项目，在合肥东郊龙岗经济开发区内，是一座新增的环境优美的厂区。它采用的是新型运作模式，即工程建设——托管运行——整体移交，主要处理城市污水，包括生活污水、工业废水、渗入排水管网的地下水、截留的初期雨水等。一期工程占地面积4.64公顷，计划投资总额12023多万元。目前朱砖井污水处理厂夏季每日污泥量会增长70吨左右，冬季一般在30吨左右。
三、我国污水处理厂污泥处置现状
污水处理厂干了半天，最脏的东西就是那些污泥，含有大量重金属、病毒、寄生虫卵等有害物质。如果不加处理，将造成严重的二次污染。目前，全国每年污泥产生量接近2200万吨，其中有80%没有得到妥善处理。
根据国家统计局发布的统计公报，2010年末城市污水处理厂日处理能力达10262万立方米，比上年末增长13.4%；城市污水处理率达到76.9%，提高1.6个百分点。然而，水环境质量依然堪忧。环保部在世界环境日之际发布的《2010中国环境状况公报》显示，我国地表水污染依然严重。
多数污泥未得到妥善处置，随意抛弃、倾倒现象普遍存在，由此引起的二次污染问题已不容忽视，在一定程度上甚至抵消了部分“污染减排”的成果。环保法明确规定，污染治理主体是各级地方政府，这也是各级政府的一种社会服务责任，但目前这个责任是缺失的。
四、产污环节
污水处理系统产生的初沉污泥和剩余污泥排入集泥池，经提升至污泥浓缩池或浓缩设备。通常规模较大的城镇污水处理厂产生的污泥在浓缩后进入消化池。经浓缩或消化后的污泥机械脱水后存储在堆放间，外运处理或处置。污泥预处理工艺流程及主要产污环节见图。
污泥预处理过程中主要污染物为恶臭、污泥浓缩和脱水过程排放的上清液和滤液。
目前污泥处理工艺类型主要有：
（1）污泥浓缩
污泥浓缩常采用重力浓缩和机械浓缩两种方法。机械浓缩包括离心浓缩、重力浓缩等方式。
（2）污泥脱水
污泥脱水包括自然干化脱水、热干化脱水和机械脱水，本指南中特指机械脱水。常用的污泥机械脱水方式有压滤式和离心式，其中压滤式主要指板框式和带式。
五、污泥处置技术
（1）污泥稳定处理
污泥稳定的目的是污泥通过处理成为稳定（即不易腐败）的产物，以便进一步对其进行处置及利用。污泥稳定过程还可以杀灭部分病原体，减少污泥中的臭味。国内常用的稳定工艺是厌氧消化和堆肥，美国目前常用的稳定工艺共四种：厌氧消化、好氧消化、堆肥和加碱稳定。 在污泥处理工艺中，厌氧消化也是较普遍采用的稳定化技术。在日本从1980年就开始把消化所产生的沼气用于发电系统，这种利用途径无论是在运行管理还是在经济效益方面都有广阔的前景。
我国对污泥堆肥进行了深入地研究，确定了堆肥方式、添加剂种类以及堆肥的工艺参数，为污泥规模堆肥工程的实施奠定了基础。常用的污泥堆肥方法有静态堆肥、动态堆肥和料仓堆肥三种。
干化技术一般可分为自然干化和人工干化两类，自然干化技术最常见的是干化床，人工干化最常见的是加热干化技术，近年来得到了迅速发展。加热干化的进料含固率为20％～25％，出料含固率可以达到40％～92％，因此可以大大减少污泥体积和污泥重量。这种方法可使污泥体积显著减小至原来的1/4～l/5，
使污泥稳定化和无害化，并且可最终使污泥资源化，如作为肥料、土壤良剂、燃料等等。
（2）污泥处置
目前国内污水处理厂污泥大都采用卫生填埋方式处置，国外许多国家对污泥处置采用较多的方法是焚烧、卫生填埋、堆肥、干化造粒和投海等。
焚烧是既是一种污泥处理方法，也是一种污泥处置方法,利用污泥中丰富的生物能发热，使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解。焚烧灰可用作生产水泥的原料，使重金属被固定在混凝土中，避免其重新进入环境。污泥焚烧的优点是适应性较强、反应时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的。该法的缺点是工艺复杂，一次性投资大；设备数量多，操作管理复杂，能耗高，运行管理费亦高，焚烧过程存在“二噁英”污染的潜在危险。
卫生填埋是把脱水污泥运到卫生填埋场与城市垃圾一起，按卫生填埋操作进行处置的工艺，常见的有厌氧和兼氧卫生填埋两种。卫生填埋法处置具有处理量大，投资省，运行费低，操作简单，管理方便，对污泥适应能力强等优点，但亦有占地大，渗滤液及臭气污染较重等缺点。卫生填埋法适宜于填埋场容易选地、运距较近、有覆盖土的地方。迄今为止，卫生填埋法是国内外处理城市污水厂脱水污泥最常用的方法。其缺点是机械脱水后直接填埋操作困难；运输费用大，且产生卫生问题。卫生填埋将向调理后再实施的方向发展。
污泥干化造粒工艺是近年来比较引人注目的动向。一般说来，污泥干化造粒工艺是污泥直接土地利用技术普及前的一种过渡。干化造粒后的泥球可以作为肥料、土壤改良剂和燃料，用途广泛。国内的污泥复合肥研究生产，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。
污泥投海曾经是沿海城市污水处理厂污泥处置最常见的方式，但近年来出于对海洋环境保护的考虑和越来越严格的环保条例的执行，已经越来越少。
（3）污泥综合利用
污泥的综合利用包括直接利用和间接利用。污泥的直接利用如农业利用，利用污泥消化处理产生沼气再加以利用则属于污泥的间接利用。 污泥中富含有机物和氮、磷等元素，为植物所需要，是一种优良的有机肥料，将污泥用做农肥，或者作为土壤改良剂使用，可以改良土壤结构和提高农作物的产量。实践证明这是行之有效的简易的污泥处置与利用的方法，也是应用较多的污泥处置方法。污泥还可用于森林或绿化施肥，也可直接作为绿化用的有机质土壤。但目前广泛进行污泥农用其实面临很大的难题，首先是污泥中重金属含量的问题，其次是市场问题。
六、国内外污泥处理处置与利用的发展趋势
随着海洋投弃被禁止，污泥弃置的比例正逐渐减少；同时由于填埋需要占用大量土地、影响填埋场作业且不能根治污染，土地填埋也受到严格的限制。欧盟规定填埋必须和焚烧相结合，仅焚烧灰可填埋。污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回用已成为主流。污泥利用可分为土地利用和热能利用，具体方法包括堆肥、碱性稳定化、热干化、焚烧等。
目前欧美发达国家污泥填埋呈显著下降趋势，污泥利用呈急剧上升趋势。不仅美国、加拿大等北美洲的发达国家以及挪威、波兰等欧洲中等发达国家、发展中国家也重视污水污泥的土地利用。污泥土地利用程度较低的发达国家只有日本，这可能与日本国土狭小有关。国内早在“七五”期间就开始了污泥农业利用的尝试，天津、上海、北京、大连、秦皇岛、深圳等城市都进行了污泥堆肥、干化造粒和复合肥的研究和实践，但规模小，农业利用仍处于起步阶段。目前我国污泥处置的主要途径是填埋，与日本类似。
综上所述，污泥农用实现了有机物的土壤→农作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循环，污泥直接土地利用是污泥处理处置的发展趋势。
污泥的普遍土地利用要求对工业废水进行严格的预处理，世界各国都作了严格的限制，中国也不例外，重在立法，更重在执行，必须长期坚持不懈。
美国主要是通过承包商直接销售污泥。污水处理厂不能急功近利，不急于从污泥产品中获得利益，必须让利给使用者和中间商，才能培育和发展产品市场。复合肥是污泥利用的一种方法，但不是污泥利用的主流。虽然土地利用是污水污泥处置的必然趋势。但应看到，目前距离普遍的污泥土地利用尚有一个过渡时期，这就是干化、堆肥、造粒（包括复合肥）等污泥产品的推广，使污泥使用者有一个学习和适应的过程，并制定完善的土地利用法规和管理办法。普遍污泥土地利用以前，美国也曾较多使用堆肥和复合肥，而且1998年堆肥还占了12.6%。
因此，在污泥特性满足利用的前提下，污泥利用将是国内外污泥处置的发展趋势，包括热能利用和土地利用。
七、污泥处置出路的总结
分析目前国内外污泥处理处置的方法，对污泥的最终处置可采用以下四个处理工艺路线：
·方案一：湿污泥→干化→干化污泥填埋场填埋；
此工艺方案是将污水处理厂所产生的机械脱水后的污泥集中在一起进行热干化处理，干化后污泥送至垃圾填埋场处置。
该工艺特点是污泥量显著减少，灭菌彻底，污泥稳定。
方案二：湿污泥→干化→干化污泥焚烧→焚烧灰填埋；
此工艺方案是将械脱水污泥进行热干化处理，干化后污泥送垃圾焚烧厂进行焚烧，焚烧灰由垃圾焚烧厂处置。
该工艺特点是污泥量显著减少，灭菌彻底，污泥稳定。干化污泥含有一定的热值，可节省垃圾焚烧厂的燃料消耗。
方案三：湿污泥→高温消化→干化→干化污泥填埋场填埋； 此方案是将脱水污泥进行高温厌氧消化，消化后的污泥再进行热干化处理，干化后的污泥送往垃圾填埋场处置。热干化所需热能由高温厌氧消化过程中产生的沼气提供，不足部分由天然气提供。 该工艺特点是污泥量显著减少，有机物降解率高，灭菌彻底，污泥稳定。污泥消化产生的沼气作为干化的补充热源，节省天然气消耗。但其工艺流程长、设备较多，管理复杂，工程投资高、占地大。且由于有沼气产生，有一定的安全隐患。
方案四：湿污泥→干化→土地利用； 此方案是将脱水污泥进行热干化处理，干化后污泥用于农用，污泥农用实现了有机物的土壤→农作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循环。
该工艺需要严格控制污泥中重金属含量，对重金属含量超标的污水宜单独处理达标后排放，对重金属含量超标的污泥宜脱水后采取填埋等其他处理方式。
通过以上的方案分析可以看出：
（1）方案二由于增加了焚烧工艺，工程总投资大幅增加，但该方案可充分利用污泥中的热能，可节省燃料用量，因而其成本费用在三个方案中最低。
（2）方案三工程总投资介于方案一与方案二之间，由于可以回收利用消化沼气，节省天然气的用量，单位总成本也介于二者之间。其缺点时工艺路线长、设备种类多、占地大，管理工作量大。
（3）方案四工程总投资基本同于方案一，运行费用高于方案二，可以实现污泥资源化利用，但该方案需要加强管理，严格控制重金属含量。 由此可见，方案二、方案四各具优势，均是可选方案。方案二具有明显的运行成本优势，且对污泥的处置更加彻底；方案四投资相对较低，实现良性循环，符合污泥处置的发展趋势。 综上，结合污泥处理处置技术的发展经济情况，建议污水处理厂污泥近期采用方案一方式处理，对污泥进行干化后填埋，以便降低成本和投资；中期采用方案二处理：对污泥进行干化后焚烧，以便利用干化污泥中的热能：远期采用方案四处理，实现良性循环，符合污泥处置的发展趋势。
参考文献
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