污泥處理與處置的目的主要有四個:一是穩定化,通過處理使污泥停止降解;二是無害化,殺滅寄生蟲卵和病原微生物;三是減量化,減少污泥最終處置的體積,降低污泥處理及最終處置費用;四是資源化和最終處置,在處理污泥的同時實現化害為利、循環利用、保護環境的目的。

1 污泥穩定化處理的方法

來自污水處理廠初次沉淀池和二次沉淀池(剩余活性污泥或者生物濾池污泥)的混合污泥通常含有60%～80%的有機物,如碳水化合物、脂肪、蛋白質,而且還含有大量的多種微生物,這種污泥在堆放時極易自發地進行厭氧生物反應,產生異味并導致污泥脫水性質惡化。穩定化處理的目的就是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的有機物質,進一步減少污泥含水量,殺滅污泥中的細菌、病原體等,消除臭味,使污泥中的各種成分處于相對穩定的狀態。穩定化的方法主要有堆肥化、干燥、厭氧消化等。

1.1 堆肥化

堆肥是利用污泥微生物進行發酵的過程。在污泥中加入一定比例的膨松劑和調理劑(如秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等),使微生物群落在潮濕環境下對多種有機物進行氧化分解并轉化為類腐殖質。研究表明,經過堆肥的污泥質地疏松、陽離子(CEC)交換量顯著增加、容重減少、可被植物利用的營養成分增加、病原菌和寄生蟲卵幾乎全部被殺滅。目前世界各國采用的堆肥方法有靜態和動態兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法等。污泥經堆肥化處理后,物理性狀改善,質地疏松,易分散,含水率小于40%,根據使用目的不同可以進一步經制粒、干燥后裝袋貯存。

1.2 干燥

干燥就是將已經脫水的污泥餅(含水率在75%左右)進一步降低其含水率,以利于貯存和運輸,避免因微生物的作用而發霉發臭,使污泥處于穩定狀態。干燥工藝除了最簡單的日曬外,常用的是熱干燥技術,干燥熱源以蒸汽或導熱油作介質,間接給熱。熱干燥過程相當于對污泥作了1～2h的滅菌處理(干燥溫度≥95℃),完全可以達到殺滅病原菌的衛生要求。干燥后的污泥含水率在10%左右,可以使污泥處于穩定化狀態。干燥使污泥性能完全改善,干燥后的污泥量僅是最初污泥量的4.5%,干燥污泥量熱值提高,相當于劣質煤,可提高污泥的有效利用價值。

1.3 厭氧消化

厭氧消化主要是通過兼性厭氧細菌和厭氧細菌的作用使有機物分解,最終生成以甲烷為主的沼氣,沼氣可作為燃料和動力資源,還可作為重要的化工原料。厭氧消化一般是在密閉的消化槽內,在30℃下貯存30天左右。目前的污泥厭氧消化處理中,大約只有一半的有機物轉化為甲烷氣體,如何提高污泥消化整體水平、提高產氣率與能源回收率,并盡量減少污泥體積,成為該領域的研究重點。目前的研究主要有利用各種前處理(堿處理、超聲波處理等)來改善污泥的厭氧消化性能、探索高效可靠的新型污泥厭氧消化處理工藝。此外,利用生物技術(如酶催化技術)來進一步提高污泥的產氣量也引起了研究者的重視。

2 污泥無害化處理的方法

污泥無害化處理往往包括在穩定處理之中,無害化處理的目的是去除、分解或者“固定”污泥中的有毒、有害物質(重金屬、有機有害物質)及消毒滅菌,使處理后的污泥在污泥最終處置中不會對環境造成危害。主要滅菌的方法有加熱巴氏滅菌、加石灰、長期貯存(20℃,60天)、堆肥(55℃,大于30天)、加氯或者加其它藥品等。

3 污泥減量化的方法

污泥減量化分為質量的減少和體積的減少,前者包括穩定和焚燒,后者主要是指通過濃縮、脫水、干化使污泥的含水率降低。

污泥焚燒的優點是可以迅速和最大限度地實現減量化,它既解決了污泥的出路又充分利用了污泥中能源,且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用,有毒污染物被氧化,灰燼中的重金屬活性大大降低,焚燒灰可以作為建筑材料。缺點是高成本和可能產生污染(廢氣、噪聲、震動、熱和輻射)。

4 污泥資源化利用及處置方式

4.1 污泥資源化利用

城市污泥既是污染物又是一種資源,污泥經過減容、穩定和無害化處理后,可以作為資源綜合利用,如土地利用和熱能利用,污泥資源利用方案的選擇應根據環境衛生、資源回收、資源投入產出比和收益影響比四個方面進行。4.2 污泥最終處置

污泥處置就是解決處理后污泥的最終出路,現在我國對污泥的處置已采用了填埋、農用和園林、花卉綠化等方式。

4.2.1 填埋

我國目前采取的污泥填埋一般是運至垃圾填埋場,與城市垃圾一起進行處置。這種填埋方式的問題是,污泥中的N、P和重金屬在無防滲情況下污染地下水,同時污泥填埋需要投入運輸和管理費用,并且填埋將占用大量土地,在目前我國城鄉耕地越來越少的情況下,顯然不符合社會持續發展的要求。

4.2.2 農用和園林、花卉綠化

污泥中含有豐富的各種微量元素,如Ca、Mg、Cu、Fe等,施用在土地上可以改善土壤的土質,促進農作物和苗木花卉的增長。另外,施用污泥可以減少化肥和農藥的使用量,減少環境污染。

污水處理廠的污泥大致三種處理方法：1、干化焚燒　　污泥干化可使污泥含水率控制在10％～40％，減少了污泥的體積和重量，降低了運輸費和填埋費，而且污泥的臭味大為減少。干化的裝置可分直接干化和間接干化，其能量消耗與污泥成份和水分有關。間接干化(利用沼氣通過熱交換器)一般推薦用立式干化裝置，并選用流化床工藝。干化與焚燒串聯工藝中，干化的程度取決于污泥的熱值和回收焚燒爐的熱能，使干化的能量盡量平衡，不另外添加燃料。　　污泥焚燒的好處是，可以迅速和較大程度地使污泥減容，并且在惡劣的天氣條件下不需存儲設備，能夠滿足越來越嚴格的環境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。污泥的焚燒處置不僅是一種有效降低污泥體積的方法，設計良好的焚燒爐不但能夠自動運行，還能夠提供多余的能量和電力，因此幾乎所有的發達國家均期望通過焚燒處置污泥來解決日益增長的污泥量和以前通過填理處置的部分污泥。　　2、衛生填埋　　污泥衛生填埋起源于上世紀60年代，是在傳統填埋的基礎上從保護環境角度出發，經過科學選址和必要的場地防護處理，需要有嚴格的管理制度的和科學的工程操作方法。目前已經是一項比較成熟的污泥處置技術。基本方式是城市污泥經過簡單的滅菌處理，直接傾倒于低地或谷地制造人工平原。它對前期的污泥處理技術要求較低，一般進行消化減容即可。如不進行消化處理，也可讓其自然干化。因此它需要大面積的場地和量的運輸費用，且地基需作防滲處理以免污染地下水，故近年來污泥填埋處置所占比例越來越小。但填埋并不能Z終避免環境污染，而只是延緩了產生時間。　　3、制復合肥　　按我國目前的經濟條件，對多數污水廠(特別是大量小型污水廠)來說，污泥用于農田是比較可行和現實的方案。污泥中的氮、磷、鉀和微量元素，對農作物有增產作用；污泥中的有機質、腐殖質是良好的土壤改良劑。污泥經適當濃縮、脫水后運至市郊或鄰近省份作為農肥，是許多污水廠采用的方法。但農田施肥有季節性，不需要泥肥時，污水廠會泥滿為患，影響正常運行。于是一些污水廠支付費用，讓農民把污泥拉走，而不問其去向，這會造成二次污染。