基于水环境保护的污泥处理技术应用分析

张宗文，盛月慧，高 曦，戴思远

（苏州中晟环境修复有限公司，江苏 苏州 215104）

0 引言

污泥是水和污水处理过程中产生的固体沉淀物质，随着我国工业化的建设和发展，污水和污泥的处理量逐年增加，数据表明，全国大中城市每日消纳污泥的量不低于2 万t。污泥的累积不仅占用大量的土地资源，若未及时处理也可能对地下水和污泥堆放地周边的水体造成污染。基于此，污泥的处理是水环境保护的重要措施之一，应利用合适的污泥处理技术消纳污泥，减少其对水资源的污染。

1 污泥的特性及危害

污泥作为污水处理的产物，由水、有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成，其中水的含量最高，可达99%以上，有机物含量相对较高，且颗粒较小，整体呈胶状液态。由于污泥是污水处理过程中产生的，因此，不同工业污水产生的污泥含有的物质也存在差异，但整体而言，污泥中通常会累积大量的有害物质，当其排放到河流中，或者集中堆积并通过雨水沉降到地下水中时，其中的有害物质会对水资源产生较大的污染，并间接对周边环境和周边居民身体健康产生危害[1]。虽然污泥本身难以处理，且对水环境危害较大，但是由于其含有丰富的有机物和矿物质，能很好地被植物吸收，并促进植物的生长；同时，污泥中的氮、磷、钾等元素也能改善土壤条件，但需提前对污泥进行处理，避免其中的重金属物质对环境的危害。

2 基于水环境保护的污泥处置原则

2.1 减量化原则

污泥处置应用减量化原则的目的是去除污泥中的自由水，由于污泥中的水含量较高，若未提前完成自由水的脱离，则后续难以进行相应的处理工作。因此，在处理污泥时，应遵循减量化原则，做好污泥的初期处理工作，从而保证后续处理工作的正常进行；同时，污泥脱离自由水后体积会缩小，更便于后期的处置和运输。

2.2 稳定性原则

在进行污泥处理的过程中应遵循稳定性原则，即注意采取科学合理的方法进行污泥的处置和运输。由于污泥呈胶装液态，若储存不当，在运输和处理的过程中可能会变质，从而滋生新的细菌，间接提升了污泥处理的难度，并很可能提高污泥处理的成本[2]。

2.3 无害化原则

污泥本身含有大量的有害物质，直接排放会污染水环境，并且会间接对人体健康产生危害，因此，在污泥处理的过程中应遵循无害化原则，首先保证处理后的污泥的各项指标数据符合国家要求的污泥排放标准，其次，充分发挥处理后污泥的价值，使其能应用于农业的肥料、土壤改良等领域，从而实现资源的有效利用[3]。

3 基于水环境保护的污泥处理技术应用

3.1 污泥浓缩消化一体化处理技术

污泥浓缩消化一体化处理设备是一种可以同时对污泥进行浓缩和消化处理的装备，该技术的优点是消化效果好、工艺简单、效率高、占地面积小，并且投资低，易于管理。本文对传统的污泥一体化处理设备进行改进，使其整体的处理更高效，并获得更好的处理效果。首先对进泥管入口位置进行调整，为避免配泥箱底部淤积污泥，将进泥管设置在配泥箱下方，并使配泥箱底部以进泥管为中心呈漏斗形坡度，以此使配泥箱中的污泥能全部进入进泥管。其次对内循环管的尺寸进行调整，由于内循环管的截面直径大小对污泥的处理效果有直接的影响，因此，根据污泥在设备中的处理步骤调整内循环管尺寸，从而保证设备的良好运转[4]。之后在设备中增加测压机和温控仪，在污泥处理的过程中会产生大量气体，若未及时处理此类气体，则会使设备内部压力过大，通过测压机可以更清晰的观测设备内部的压力情况，从而更好的控制设备的运转；污泥浓缩消化一体化处理设备包含加热装置和热水箱，热水能辅助污泥的处理，但加热会消耗较多能源，且不适宜温度的热水也不利于污泥的处理，因此，采用温控仪监测设备内部热水及其他装置的温度，从而在保证污泥处理效果的情况下，尽量减少能源的利用。最后对进出水和布水方式进行优化，采取两边进水、水封出水，以及周边布水的方式，使设备对水的利用最大化[5]。

3.2 热干化污泥森林施肥技术

基于污泥的特征，将污泥进行热干化处理，并将处理后的污泥用于森林施肥，从而实现污泥的资源化利用。在对污泥进行处理的过程中采用桨叶式干化工艺，处理步骤如下：首先利用污泥泵将湿污泥输送至桨叶干燥机中干化，在机器中的污泥全部干化之后，将产生的干污泥从机器底部排出，在干污泥调节仓暂存后输送至焚烧炉，进行焚烧处理。除污泥的处理，此工艺还涉及干化载气和洗涤水处理，最终处理后的载气和洗涤水均可通过机器再次投入污泥处理中，极大地提高了资源的利用率[6]。焚烧处理完成后的污泥可用于森林施肥，施肥方法可采取穴施和表施，根据对处理后的污泥所含的各种元素和物质分析，当采取穴施施肥时，应将污泥施在树根能触及的位置，但需避开根系发达区，施肥深度控制在15～30 cm；当采取表施施肥时，应将施肥量控制在2 kg/m2，并于1 a 后进行追肥，追肥肥量控制在1 kg/m2。经过对某地森林的污泥施肥试验结果分析，可知干化处理后的污泥能改善土壤的理化环境，使土壤的肥力提高，有利于树木的生长。

3.3 湿污泥生物发酵制营养土技术

由于污泥本身含有大量的有机物，经过发酵可产生利于植物生长的元素和物质，因此，可采取污泥生物发酵技术制取营养土。污泥发酵需添加相应的污泥发酵菌剂，本文以某生物技术公司研制的菌剂为例，该菌剂中含有枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、曲霉、放线菌等多种微生物，以及能够分解大分子物质的各种酶，其能分解污泥中所含有的有机物，并且对去除污泥的恶臭气味有明显的效果[7]。通过在污泥中添加适量的污泥发酵菌剂，辅以相应的发酵管理方法和措施，如常温发酵技术、高温发酵技术、交替发酵技术等，可以将发酵的时间缩短近10 d，并可以使污泥的发酵不受季节和气温限制。通过对污泥发酵制成的营养土土质分析，处理后的污泥制备的营养土符合《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》（GB/T 23486—2009）的相关标准，可用于绿化、绿地公园、苗圃和盆花种植等。

3.4 污泥烧制陶粒轻集料技术

污泥烧制陶粒轻集料技术是一种将污泥处理后，用于陶粒轻集料烧制的技术。此技术需对污泥进行热干燥处理，之后与粉煤灰等材料混合完成制备，具体处理方法如下：首先将污泥制成含水率75%～85%的脱水泥饼，之后将泥饼置入机器中进行热干燥，从而获得干污泥；粉碎干污泥并筛分过45 mm 筛，加入干污泥质量18%～25%的粉煤灰，将二者混合均匀后注入粉末压片机，使用8 MPa 的功率将其挤压成型，获得陶粒轻骨料坯料，将坯料加热至350 ℃，并保持此温度加热20 min，此过程是为了挥发和排除有机物；之后提高加热温度至1 080～1 100 ℃，保持此温度焙烧30 min，之后将其冷却至室温，可获得陶粒轻集料。根据对最终获得的陶粒轻集料成分分析，陶粒负荷610～700 级人造轻集料技术要求，同时，通过对其工艺参数进行分析，其制造的标准件符合结构用轻骨料混凝土要求，具备良好的性能，可用于承重构件及构筑物的使用。

3.5 干法水泥旋窑协同处理污泥技术

本技术依托干法旋窑工艺水泥生产线，将处理后的污泥加入水泥的制备中，从而提升水泥的质量。具体处理方法如下：将高含水率的污泥直接送入窑尾烟室或利用分解炉燃烬处理，当处理的污泥量较少，并且分解炉中煤质较好、煤粉燃烧状态良好时，可将污泥用泵雾化喷入窑尾烟室或分解炉燃烬，或将污泥通过机械输送至窑尾烟室燃烬；当处理的污泥量较多，并且分解炉中煤质较差、煤粉燃烧状态不佳时，可将污泥调整分组，在进行压滤或者堆存沥干，处理完毕后送入窑尾烟室或分解炉燃烬，其中，污泥带入的水分量不应超过生料投料量的3%。经过加入处理后污泥的水泥质量检测，当水泥中掺假污泥时，水泥熟料的强度得到提高，并且其凝集时间稍有减少，同时，此方法制备的水泥各项指标符合国家标准，可用于工程建设中。

4 结论

为实现水资源的保护，应合理利用污泥处理技术，对污泥进行相应的处理，并尽可能将其再次投入使用，从而提高污泥的处理效率和利用率。本文列举了几种污泥处理技术，并结合污泥本身的特性，在污泥处理后给出相应的再利用途径，使处理后的污泥符合国家颁布的《城市污水处理及污染防治技术政策》中污泥处理的相关规范，并将其资源化利用，从而间接减少污泥处理的费用，提高处理效益。