污泥资源化利用技术及污泥处理处置的“四化”目标

污泥资源化利用技术及污泥处理处置的“四化”目标

1、污泥处理行业概述

污泥处理是城市污水处理厂环境功能的保障和深化。从原理上讲，城市污水处理是将污水中悬浮态、胶体态或溶解态的物质（污水中的有机物或营养物质经微生物处理转化为活性污泥等）转化为固体，并从水体中析出分离的过程。活性污泥中含有大量有机物质及营养物、病原菌、寄生虫卵、重金属和某些有毒有害难降解有机物质等。国内外污水处理厂常规配套的离心机、带式压滤机等设备脱水后污泥含水率一般为80%左右，这类污泥具有含水率高、易腐败、产生恶臭等特点。从某种意义上讲，城市污水处理厂只是对污水中的有毒有害物质的一种富集或转化，而不是完全的处理过程，任何污水处理过程都必然会产生污泥。

因此，污泥处理是水污染控制和水环境保护的重要部分，也是污水处理厂和城市卫生环境面临的重要问题，与此同时，污泥也是国内外固液分离领域公认的最难处理的物料之一。

2、影响污泥处理的因素

（1）污泥性质的影响污泥中有机质含量、颗粒粒径、粘度、荷电性质等因素都会影响污泥的性质，进而影响其脱水性能，具体如下：

有机质含量：由于有机质具有一定的保水作用，在过滤过程中形成的可压缩滤饼在受压情况下容易造成过滤通道阻塞，导致脱水效率较低。另外，因为胞外聚合物的含量是影响污泥脱水性能的重要因素，而胞外聚合物是菌胶团之间连接的媒介，当有机物含量较高时，微生物的生长繁殖迅速，胞外聚合物的含量增加，使得污泥菌胶团结构更加稳定。因此，污泥中有机质含量的增加会使得污泥脱水变得更加困难。

颗粒粒径：污泥颗粒粒径分布也是影响污泥脱水性能的重要因素。在机械压滤脱水过程中，小尺寸的颗粒污泥可以透过孔隙，大颗粒污泥则会被滤网截留在泥饼层，而颗粒尺寸和孔径相近的污泥颗粒往往会阻塞滤布孔隙，降低污泥脱水效果。另外，较大的颗粒粒径也有利于污泥脱水过程中形成“导流渠道”，使水分易被导出。对于相同性质的污泥来讲，通常颗粒粒径越小，污泥越难以脱水。

粘度：污水处理厂在污泥浓缩过程中通常会投加有机高分子絮凝剂，这些有机高分子絮凝剂粘性较大，如果添加过量会导致污泥粘度增加，在压滤过程中堵塞滤布，影响脱水效果。另外，污泥中本身含有的物质（如浮油、乳化油及溶解油等）也可能导致其粘度增大，造成脱水困难。

荷电性质：污泥中羧基、氨基和磷酸基等基团水解电离产生带负电荷的离子基团，致使污泥表面产生静电斥力，不利于污泥脱稳。通常采用Zeta电位表征污泥胶体所带电荷性的大小，Zeta电位值越小，污泥所带的负电性越强，污泥絮体间的斥力越大，污泥絮体越难沉降，污泥状态稳定，脱水性能差。

（2）处置要求

污泥处理与处置是两个相互影响的环节，不同的污泥处置路径对污泥的性质有不同的要求，也即对污泥处理技术有不同的要求。以卫生填埋、土地利用、焚烧和水泥窑综合利用为例：

卫生填埋对污泥的横向剪切强度有较高的要求，因而要求在污泥处理过程中加入更多能够使得污泥固结的药剂。土地利用对污泥的含水率、养分指标、种子发芽指数以及污染物指标等有较高的要求，并且有相关法律、法规与标准限制，因而要求在污泥处理过程中加强稳定化、降低污泥含水率。

干泥性能需满足后续协同焚烧、单独焚烧处置的要求主要有以下方面：①避免对焚烧系统设备造成腐蚀与影响烟气处理，主要是要严格控制污泥中的Cl-、S等含量。②适合不同焚烧温度要求，如流化床900℃与粉煤炉1400℃协同焚烧、水泥窑1500℃协同处理等不同焚烧温度对干泥的泥质要求不同，，主要是防止污泥中的无机盐成分高温分解后对焚烧烟气产生影响及焚烧粉尘对后续设备、烟道等产生磨损与堵塞情况。③须确保焚烧灰渣后续可资源化利用。

（3）其他影响因素

温度是影响微生物生长繁殖的重要因素，具体而言，会影响酶活性、细胞膜的流动性、物质的溶解度，因而同一污水处理厂不同季度污泥脱水效果也存在差异。春季污泥中的微生物生长繁殖速度较快，胞外聚合物含量提高，污泥脱水性能下降。冬季低温条件下丝状菌的大量出现会导致污泥絮体疏松、密度减小，进一步导致污泥比阻和沉降指数增大。与常温条件相比，低温条件下污泥有更高的亲水性，污泥的胞外分泌物粘性更强，使得污泥的压缩性降低、处理难度上升。此外，不同污泥来源、污水处理工艺及不同含水率的污泥性质、成分各有不同，处理所需的适用药剂或工艺也有所差异。因此，污泥混合后，污泥成分、颗粒粒径、污泥比阻等污泥特性均将发生一定变化，对应的处理难度也有所不同。

3、污泥的处理处置目标

污泥含有一定量的资源性成分，若能得到妥善处理可成为一种良好的资源，否则将会对环境造成污染：一方面，污泥中通常含有病原微生物、寄生虫卵、重金属和难降解有机污染物质，如果不能得到妥善的处置，容易造成水体、土壤和大气的二次污染，对生态环境构成威胁；另一方面，生活污泥中含有种类复杂的有机物以及氮、磷等营养物质，经过适当的资源化处理后可以用作土壤改良剂，促进植物生长。此外，脱水干泥还含有一定的热值，可作为燃料或建材原料。

为提高污泥处理处置水平、保护和改善生态环境、促进经济社会和环境可持续发展，根据《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》，污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化，鼓励回收和利用污泥中的能源和资源，坚持在安全、环保和经济的前提下实现污泥的处理处置和综合利用，达到节能减排和发展循环经济的目的。

污泥的处理处置目标

资料来源：普华有策

（1）污泥的减量化

减量化处理的目的是大幅缩减污泥的质量和体积。污泥中水分的减少，污泥的形态会逐步从半流动状变化到粘滞状、塑性性状、半干固体状直到纯固体状，含水率较低的污泥有利于运输、贮存和后续处置。

若无法在污泥处理环节大幅减小污泥的质量和体积，将会面临污泥难以存放、运输困难以及易造成二次污染的问题，且不论后续采取何种处置方式，都会增加污泥处置过程所需的人工、设备、投资和运行成本。因此，污泥的减量化是污泥处理处置过程中必要的步骤。

（2）污泥的稳定化和无害化

污泥的稳定化和无害化是指降解污泥中的易腐有机物质，减少或固化、钝化重金属成分，消除恶臭异味，杀灭污泥中的细菌、寄生虫卵、病毒及病原体等，减轻或消除污泥对环境可能造成的二次污染，通过处理，使其不对环境造成二次污染，不对人体健康产生危害。

（3）污泥的资源化

污泥“四化”之中，无害化处理是基本要求，减量化处理是基础，稳定化处理是核心，资源化利用是终极目标，是实现循环经济和生态文明建设的重要举措，是污泥处理处置技术发展的重要目标和未来继续前进的动力与方向。

探索污泥资源化利用技术是污泥处理处置行业创新突破的必经之路，污泥资源化作为污水处理的“最后一公里”，只有为污泥寻到一条科学合理的资源化出路才能有效解决污水污染问题。