近年来,随着城镇化的不断发展,污水的排放量不断增加,污泥的产量也明显增长。截至2016年9月底,我国污水处理厂有3976座,日处理能力达1.7亿m3。污水处理厂的数量不断增多,污水处理能力和处理率都大幅增长。按照处理1万m3生活污水产生污泥5~8t(含水率80％)计算,污泥年产量超过4000万t,预测到2020年,城镇污泥的产量将超过6000万t。污水处理过程中产生的污泥含水量很高,一般为95％~99.5％,并且污泥成分复杂,含有病原微生物、寄生虫、重金属以及致癌物质等,如果污泥处置不当将会对地下水、土壤等造成二次污染。

我国长期存在“重水轻泥”的现象,对污泥处理的重视程度不够,有大量的污泥未经过稳定化处理处置,造成环境污染,危害了人类的健康。由于我国污泥性质复杂,国外的技术直接引进使用并不能取得良好的处理效果,因此,对于污泥的处理处置需要根据来源的不同,选取合适的技术。发展适合我国的污泥处理处置技术,应分析现在常用的污泥处理处置技术的适用条件,根据我国污泥的特性,研究针对污泥资源化的技术,进一步提高污泥的利用率,减少污泥带来的环境污染。

1污泥处理处置现状及存在问题

1.1污泥处理处置现状

进入21世纪以来,污水污泥处理处置问题得到了国家以及相关部门的重视,国家以项目为单位,引进先进技术,加大投入资金,严格监察和管理,从而使污泥的有效处理得到了改善。污泥处置方式中土地填埋的比重从2/3降到1/5,污泥资源化利用的比重从2/15升高到现在的3/5。2012年国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中,针对污泥处理处置提出规划指标,即到2015年,直辖市、省会城市和计划单列市的污泥无害化处理处置率达到80％,其他设市城市达到70％,县城及重点镇达到30％;同时要求污泥处理处置设施建设投资达到347亿元。2015年“水十条”发布后,污泥处理处置市场迎来了发展新时期,要求现有污泥处理处置设施于2017年完成达标改造,2020年地级市无害化处理率>90％。2016年《“十三五”生态环境保护规划》将规划目标进一步提升,提出大力推进污泥稳定化、无害化和资源化处理处置,地级及以上城市污泥无害化处理处置率达到90％,京津冀区域达到95％。

1.2污泥处理处置存在的问题

污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化,避免污泥带来的二次污染,实现对污泥的有效利用。多年来,我国存在忽视污泥处理处置必要性的问题,对污泥处理处置成本较少,监管力度不到位,导致环境污染危机频现。

1.2.1污泥处理处置投资问题

我国城市污水处理厂存在严重的“重水轻泥”现象,对污泥的处理处置投资较少。欧美发达国家污泥处理处置设施的资金一般占总资金的50％~70％,而我国只占到20％~50％。大多数中小型污水处理厂对污泥只进行初步的减量化处理,并没有进行稳定化和无害化处理。并且多数城市只征收污水处理费用,不征收污泥处理费用,因此,当前污水处理费普遍不能覆盖污泥的处理处置成本。资金的短缺严重影响了污泥的处理效果。

1.2.2污泥处理处置技术问题

我国城镇污水处理厂污泥处理处置技术落后,目前还没有规模化且经过时间验证、效果良好的技术路线和设备;污泥处理处置的稳定化、无害化程度低。从历史上看,超过80％的污泥没有得到有效和安全的处理处置,很多污泥只是进行了简单的浓缩、脱水处理,污泥的处置仍以直接填埋为主。有资料显示,采用稳定化技术处理污泥的污水处理厂<10％。在污泥处置方面,多数污水处理厂采用填埋和污泥农用等方法,这些处理方式都可能造成环境污染,一些地区由于滥用污泥,造成地下水污染或重金属污染,直接影响人类健康。当采用焚烧的处置措施时,污泥中的重金属等污染物进入土壤或大气,带来二次污染的风险。

1.2.3污泥性质问题

我国污泥中的有机质、含沙量低,工业污水源头处理率低,污泥重金属含量偏高,制约了学习利用国外技术,严重影响了污泥能源化处理的发展。如污泥的厌氧消化技术在我国的应用存在成本效益不明显、无稳定的约束性指标要求、设备运行管理要求高、对操作人员要求高等问题;在农村化学肥料的使用量较大,利用和推广污泥土地农用等处置方式受限。因此,照搬国外的污泥处理处置技术并不能达到良好的效果。但由于此前并不重视污泥的处理处置,因此目前适合我国情况的污泥处理处置技术路线非常少,限制了污泥的处理和利用。

1.2.4污泥处理处置监管问题

建立完善的污泥监管体系,是有效解决污泥处理处置问题的关键。与污水处理监管相比,政府对于污泥处理处置的监管存在很多问题。由于污泥的处理处置过程涉及多个环节和部门,各个主体职责划分不清晰,管理标准不统一,造成了污泥处理处置监管的混乱。对污泥处理机构的建设工程没有稳定化和无害化的强制性要求,监管部门缺少约束性指标(如COD),间歇性排泥给污泥的监管都带来了困难。

2污泥处理污泥减量常用方法

污泥无害化减量是污泥处置的重要环节，直接影响污泥资源化处置的效果和成本。目前污泥减量的主要手段有两种，即机械脱水和热干化。其中机械脱水一般有带压、板压、螺旋压滤、叠螺机压滤等传统设备，热干化分为中高温直排干化和低温除湿干化。

中高温直排式干化设备有高温转筒干化、盘式干化、浆叶式干化等传统设备，其共同的特点是固定设施投入相对较低，但是需要配置热源（如天然气、高压蒸汽等）以及天然气供气设施、热风炉、燃烧机、蒸汽锅炉、水处理系统、废气（臭气）处理等设设备，因此综合运行成本较高，一般情况下比低温干化高出40%以上。

    机械脱水与中温干化的共同点是设备投入相对较低，不同点在于脱水能力较低（60-80%）。同时因压滤出的水分仍然是污水，必须配套污水处理及臭气处理设施，因此综合成本很高（脱水设备、场地、配套基建、污水处理设备、臭气处理设备、电费、药剂费等）。

    热泵低温除湿干化设备有密封式低温除湿干化和微负压低温除湿干化设备两种。密封式低温除湿干化具有运行成本低、占地面积小、作业流程简单、自动化程度高的特点，因此投放市场几年来备受欢迎，同时也暴露出三大问题：作业过程臭气泄漏严重、干湿不匀（“夹心”多需要返混复烘）、故障率高（制冷部件腐蚀损坏严重），因此停机维修量大。

    微负压热泵低温除湿干化机在密封式低温除湿干化机的优点基础上集成微负压、废气焚烧热能回用、三回程连续式薄化干燥三项技术，更好的解决了臭气泄漏、干湿不匀、故障率高三大问题，使低温除湿干燥技术日臻成熟，其环保性、稳定性和价格优势相对于各类脱水设备更加明显，已经成为污泥干化的优选设备。