城市污水厂排污处置方式及综合利用措施

浙江双益环保科技发展有限公司 唐凯杰，李博阳，王丹丽，刘小凤

近几年我国城市化高速发展，工业化进程持续加速，虽然对我国经济发展起到重要推动作用，但也导致生态环境受到破坏。例如工业生产排放大量污水，导致水资源污染不断加剧，并使周边人民群众的日常生活及身体健康受到不良影响。

当前水污染问题已经得到重视，而相关的污泥还不能得到有效处理，污水中存在的污泥即为采用生物技术治理污水时所产生的絮状物，其中通常包含大量有害元素，若不进行科学合理的处理，可能导致生态环境因此受到严重影响。

传统模式的污泥处理办法包括海洋排放、填埋以及焚烧，但是这些方法并不能有效解决相关的污染问题，特别是当前污泥产生量持续增加，同时环境检测标准进一步提高，所以更需要针对污泥处理办法进行合理优化，并尽可能促使其起到节约资源作用。由此可见，针对城市污水厂排污处置方法及综合利用措施进行分析具有重要意义。

一、污泥处置方法

进行一级、二级处理之后产生的初沉污泥以及剩余污泥，均需要进入到处理池中，以对系统处理能力和污泥产生量之间的状态进行协调处理，之后针对污泥进行浓缩处理，目的在于缩减其体积，进行硝化处理，有利于控制其中致病微生物以及有机物的数量和含量，从而有效控制污泥的应用风险，实施脱水操作的目的在于降低污泥中的水分含量，经过脱水处理之后的污泥，既可直接应用，也可再进行干化处理，之后再应用[1]。总体上来看，针对污泥进行处置，可以将其全部或是部分作为资源进行利用，或是通过处理使其再次回到环境之中，以此为基础，污泥处置方法主要如下。

（一）污泥填埋

污泥填埋处置方式是以传统填埋模式为基础，融合环保思想，选择合理的位置并运用必要的防护处理措施，经过科学且严格的工程操作方法，对污泥进行处置。当前污泥填埋属于一项发展基本成熟的处置措施，优势在于容量大、投资少且见效快，但是对于污泥自身的土力学性质提出了较高的要求，且存在运输费用相对较高、所需场地的面积相对较大的不足之处，同时还需针对相应位置的地基实施防渗处理，以避免该位置的地下水受到污染。针对污泥进行填埋处置，在解决污泥处置问题的同时，受到雨水侵蚀的影响以及渗漏作用的影响，多种有毒有害物质可能导致地下水环境逐渐恶化，所以开展污泥填埋处置工作的过程中，不仅要保证填埋位置的选择得当，还必须充分考虑相关的环境问题，必须将污泥填埋场设置于地下水位较低、地基渗透系数较低的区域，同时科学配置净化配套设施以及渗滤液收集装置，以避免污泥填埋处置导致其他形式的污染情况出现。在时代发展和技术进步的背景下，污泥填埋处置措施的应用频率越来越低。

（二）污泥焚烧

污泥之中的纤维素含量以及有机物含量均相对较高，选择针对其进行焚烧处置的原因，即为可对其中的高热值和高有机成分含量进行利用。

针对污泥采用焚烧的方式进行处置，可以快速实现污泥的减量化，特别是近几年来，相关手段以及预处理工艺进行改善之后，污泥中的热能应用效率大幅度提升，更有利于环保，同时还可针对不适合进行资源化处理的污泥进行有效处置。需要注意的是，采用焚烧的方式处置污泥，还可对其中的能源进行充分利用，特别是若填埋场距离污泥位置较远，采用焚烧的方式进行处置，更能够体现经济效益。但是焚烧处置的成本相对较高，同时由焚烧处置所产生的环境污染，必须受到重视[2]。

（三）水体消纳

针对水体进行消纳污泥的处置，一般不必针对污泥实施科学的无毒无害化处理，便可将污泥直接排放至水体当中，但是该方法仅可作为权宜之计，并不能从根源上对污染情况进行改善，特别是污泥被排放到水体中以后，其中的有毒有害物质能够在一定程度上致使水生环境发生恶化，且在引起水位升高情况的同时，还可能造成河道的堵塞，进而致使人类的正常生产生活受到严重影响，所以一般来说，不建议应用水体消纳的处置方式。

二、污泥综合利用措施

（一）污泥堆肥

对污泥进行脱水处理之后，应用于农业或是林业当中，属于当前我国多数污水处理厂主要污泥综合利用措施，因为污泥之中钾、磷、氮等多种元素含量较大，且有利于植物生长，所以能够在农业、林业发展中收到较好的应用效果。但与此同时，污泥中的重金属离子、寄生虫卵以及降解难度较大的有机物等，均易导致土壤以及植物受到危害，同时还可能导致地表水以及地下水受到一定程度的污染，所以将脱水污泥应用于农田林地之前，必须先将其中的寄生虫卵、病菌等彻底灭杀，并将各种有害物质尽可能去除[3]。

（二）污泥硝化制沼气

针对污泥实施厌氧硝化处理有利于提升污泥的稳定性，但是当前可开展该项处理工作的工厂多具有规模较小、污泥数量过少的特点，所以整体上不能体现出较高的应用价值。但是，若应用污泥好氧硝化处理技术，不仅处理过程稳定性良好，且处理过程排污量较少，同时能耗较大、运行费用较高。所以，具体应用何种工艺，应根据实际情况合理选择。

（三）污泥燃料化技术

1.污泥能量回收系统（HERS）

HERS法应用过程为，针对初沉池中的污泥以及剩余活性污泥，分别实施厌氧硝化处理，并对其中的硝化气实施脱硫处理，再将其应用于发电。对于混合硝化污泥，则需进行离心脱水处理，将其中的含水率控制为80%，之后适量掺入轻溶剂油，使其转变成为可流动的浆液，再将浆液送入至四效蒸发器中，进行蒸发处理，之后于其中开展脱轻油工作，以生成污泥燃料。该燃料的含油率为0.15%，含水率为2.6%。之后还应将轻油送回至前端，使其能够在脱水污泥之中作为流动媒体。燃烧污泥的蒸汽，一部分可用于处理干燥污泥，其余部分则可用来发电。在对HERS法进行应用的过程中，经过机械脱水处理的硝化污泥为主要物料，多效蒸发法则为污泥干燥处理过程中的主要干燥处理措施。在此过程中回收污泥能量的方式可以分为两种，一为污泥燃烧，另一种为厌氧硝化，且其中的产物均可用于发电[4]。

2.污泥燃料化法（SF法）

应用SF法的过程中，要先将未经硝化处理的混合污泥进行机械脱水处理，再于其中掺入重油，使其形成流动状态的浆液，之后将其送入至四效蒸发器中做蒸发处理，接着开展脱油处理工作，以制成污泥燃料，该污泥燃料的热值为23027kJ，含油率为10%或更低，含水率则在5%左右。重油可以作为其中的流动介质，且可重复进行应用，污泥燃料在燃烧过程中产生的蒸汽，可在污泥干燥过程中作为电源以及热源。

将HERS法与SF法进行对比，应用前者需要首先针对污泥实施硝化处理，之后采用蒸汽发电以及硝化气相结合的方式，对能量进行回收；而应用后者，不须首先硝化处理，即可直接将其通过蒸发干燥处理制作成为燃料。且在应用前者的过程中，将轻质溶剂油作为流动媒体，因为该类型的流动媒体黏度较低，而污泥含水率约80%，所以其不易与污泥混合，也就限制了蒸发效率的提升，而后者将重油作为流动媒体，其可与脱水污泥进行有效混合，但是应用前者时，轻质溶剂油回收率更高，基本为100%，后者中的重油则不具有较高的回收率，一般需要持续进行补充[5]。

（四）活性污泥做黏结剂

污泥之中包含多糖、脂肪以及蛋白质等多种有机物，热值较高，同时黏结性能良好，可以在无烟粉煤之中作为黏结剂，并共同加工处理成为型煤。在此过程中，因为使用高温气化炉对污泥进行处理，所以可以有效避免污泥产生污染，且因为其中的黏结剂为污泥，而非传统的白泥，所以型煤在高温环境下的内部孔结构可以得到优化，也就可以促使其气化反应性进一步提升，灰渣残碳率显著降低，碳转化率大幅度提升。除此之外，污泥自身所具有的热值也能够在加工型煤的过程中得到充分应用，由此，大量污泥可以得到快速有效的处理。

（五）污泥低温热解制燃料油

污泥低温热解是一种发展时间相对较短的化学处理技术，借助催化剂针对污泥有机质进行无氧加热处理，在污泥发生热裂解的过程中，即能够生成衍生燃料，燃料主要包括可燃气、碳和油。并且在此过程中，全部转化过程所需的能量均由燃料燃烧进行提供，燃料燃烧的剩余能量还可回收作为燃烧油。

（六）剩余污泥制可降解塑料

诸多原核生物处于不平衡生长状态时，其通过合成产生的碳源贮藏性物质及胞内能量，即为聚羟基烷酸，其属于可以完全进行生物降解的物质，同时加工性能良好，在新型热塑材料之中具有较为广阔的发展前景。实际上来看，当前我国生态环境受到化学合成塑料的影响持续加剧，将新型热塑材料作为传统合成材料的替代品，可以有效改善大规模的“白色污染”情况，但是对聚羟基烷酸进行获取的最主要途径为纯种发酵生产，生产过程耗能较大、成本较高，所以当前尚不能应用于商业，还需设法控制聚羟基烷酸的生产成本，以扩大其生产规模。对于活性污泥来说，其属于有机物以及微生物进行聚集的基体，可以在其中获取聚羟基烷酸，也就是说，可以选择将活性污泥作为聚羟基烷酸生产的重要基础[6]。

（七）污泥的建材利用

既往生产各类建材的过程中，对污泥进行应用通常为，使用污泥焚烧灰作为原材料进行熔融微晶玻璃、制熔融材料以及制轻质陶粒等，以生产生化纤维板、水泥等多种建材。但是，为了有效控制投资，可在污泥建材生产过程中，充分应用其自身所具有的热值，以节约能耗和降低成本。

生产污泥制轻质陶粒的过程中，根据原材料的差异，可以将该项工作划分为两个类型，分别为使用厌氧发酵污泥或是生污泥，经过焚烧处理之后，使用焚烧灰造粒，再进行烧结。该方法早在20世纪末即已经成熟，且得到广泛应用。但是应用该方法需要建设专门的焚烧炉，且污泥有机成分未得到充分利用。但是近几年已经可以对污泥进行脱水处理，进行泥质陶粒的生产制造。

通过对污泥进行熔融处理所获取的熔融材料，可以作为地下管道衬砌、混凝土骨料或是路基、路面的原材料，但是既往所应用的技术均成本较高，同时不能充分利用污泥原本所具有的热值，也就导致该项技术的大量推广受到限制。自从直接应用污泥制备熔融材料的技术问世，相关的材料成本以及运行成本均大幅度提升，污泥热值也可得到更加高效的应用，由此，材料整体附加值显著提升。

使用下水道污泥以及污泥焚烧灰共同生产制作形成的水泥为生态水泥。在通常情况下，生态水泥生产时，污泥在原材料中的占比最多可以为5%，由此进行计算，一座生态水泥厂每年可以生产生态水泥约200万t。可见生态水泥生产属于对污泥进行资源化处理的重要措施之一[7]。

以污泥为原材料制砖，方法主要包括两个方面：（1）干化污泥制砖；（2）污泥灰渣制砖。在直接使用干化污泥制砖的过程中，需要根据实际情况，合理调节污泥成分，保证其化学成分与制黏土砖原本的化学成分基本一致。一般来说，黏土和污泥按照10:1的重量比进行配料，以保证污泥砖的强度与红砖强度一致。而在应用污泥焚烧灰渣制砖时，因为灰渣与制黏土砖所具有的化学成分相似度较高，所以仅需在灰渣之中适量添加硅沙和黏土，硅沙、黏土以及灰渣在配料方面的重量比例应为（15—20）：50:100.对污泥制生化纤维板进行加工的主要原理，在于活性污泥之中包含球蛋白与粗蛋白，二者均可在水中或是中性盐、稀碱、稀酸的水溶液中溶解。针对污泥在碱性条件中实施加热、干燥以及加压处理，其中的蛋白质能够出现变性情况，能够生成活性污泥树脂。与此同时，针对废纤维进行漂白处理和脱脂处理，再将活性污泥纤维与经过处理的废纤维共同压制，以形成板材。此类型的板材质量，在国家三级硬质纤维板品质标准以上。

三、结束语

针对城市污水厂排出的污泥进行合理处置，并将其作为一项重要资源进行综合利用，不仅有利于提升污泥处置工作的效果，还可节约资源、保护环境的，从而取得经济和环境两方面的效益。所以，在城市污水处理厂排污处置以及综合利用过程中，应该根据地区整体情况，在能够兼顾经济、社会、环境三方面效益的基础上，采取科学合理的处置措施以及综合应用措施，促使污泥的应用效果得到提升。

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城市污水处理厂是处理城市污水的重要地点。

当前，城市污水处理厂工艺调试的重要性还没被普遍认识和接受，不少污水厂建成后没有进行工艺调试，这就产生了要么运行不起来，要么运行起来水质达不到设计要求，运行成本偏高等现象。 事实上，工艺调试是污水厂投产前的一项重要工作，其重要性表现在以下几个方面：

一是发现并解决设备、设施、控制、工艺等方面出现的问题，使污水厂投入正常运行;

二是实现工艺设计目标，即出水各项指标达到设计要求;

三是确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，在出水水质达到设计要求的前提下，尽可能的降低运行成本。

第一，带负荷试车，解决影响连续运行的各种问题，为下一步工作打好基础;

第二，活性污泥培养，主要是积累处理所需微生物的量;

第三，活性污泥驯化，其目的是选择适应实际水质情况的微生物，淘汰无用的微生物;

第四，确定符合实际进水水质水量的工艺控制参数，在确保出水水质达标的前提下，尽可能降低能耗;

第五，编制工艺控制规程，以指导今后的运行。