污泥处理处置相关技术及优缺点分析

现阶段污泥的处理处置技术主要指对污泥进行浓缩、调节、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程，以达到对污泥减量化、稳定化、无害化。目前常用的污泥处理处置技术有：厌氧消化技术、好氧发酵技术、深度脱水技术、热干化技术、石灰稳定技术和焚烧技术。

1、厌氧消化技术

污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。污泥厌氧消化具有减少污泥体积、稳定污泥性质、产生甲烷气体等优点。

传统的污泥厌氧消化具有反应缓慢、有机物降解率低和甲烷产量较低的缺点，限制了厌氧消化技术优势的发挥。根据Bryant的三阶段理论，水解是污泥厌氧消化过程中的限速步骤。因此，从20世纪70年代起，人们对包括高温热水解、超声波预处理、碱解预处理和臭氧预处理等物化方法在内的各种污泥厌氧消化强化技术开展了研究，通过击破污泥的细胞壁，使胞内有机物质从固相转移到液相，促进污泥水解，提高污泥厌氧消化效果。

随着各国污泥量不断增加和对能源的需求、处理后污泥品质要求的不断提高，一些原有的污泥厌氧消化设施面临扩容和改造。污泥预处理技术可以改善污泥厌氧消化效果、改善污泥脱水效果和提高沼气产量，在一定程度上能够替代消化池扩容带来的效益，因此得到了广泛的研究应用。其中，高温热水解技术相对较为成熟，目前，该技术已开发出Cambi热水解、Biothelysis热水解和Monsal酶解等多种工艺，近年来在欧洲得到推广应用，挪威、英国和澳大利亚均有成功应用的案例。

针对传统污泥厌氧消化含固率低的限制，高含固污泥厌氧消化技术的研究也成为热点。高含固污泥厌氧消化的优势在于沼气产生效率高于传统的厌氧消化，原因是进泥含固率大幅升高，厌氧消化池内单位微生物量能接触消化的有机物量大为提高，其产气效率和处理负荷亦随之提高。目前国外已开发出多种高含固污泥厌氧消化技术，并已在实际工程中得到应用，如芬兰的HLAD工艺，控制进入预反应池的污泥含固率为10%~15%，产气效率相比传统污泥厌氧消化高出30%。

技术优点：

厌氧消化过程可杀死部分病原菌和寄生虫卵，使污泥得到稳定化，不易腐臭。

厌氧消化过程产生沼气，可实现污泥生物质能的有效回收。

厌氧消化可降解污泥中35%~50%的挥发性固体，减少污泥干固体量，有利于降低后续污泥处理处置费用。同时厌氧消化有助于提高污泥脱水性能，脱水后污泥体积可进一步减少。

技术缺点：

维持厌氧消化所需温度需消耗大量热能。

污泥厌氧消化工艺停留时间较长，通常要达到20~30d，造成厌氧消化池体积庞大，操作管理复杂。

产甲烷菌对环境条件要求较高，启动阶段必须进行菌种培养，初期调试时间长。

厌氧消化之后污泥的含水率仍较高，必须进行后续处理，常用的手段有热干化和深度脱水。

2、好氧发酵技术

好氧发酵是在有氧条件下，微生物通过吸收、氧化、分解等活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量;而另一部分有机物则被合成为新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。污泥高温好氧发酵不断地分解有机物，使堆体温度不断升高，并能将其中的病原菌和寄生虫卵杀死，使之无害化。污泥高温好氧发酵的产品称为堆肥，可以用作土壤改良剂和有机肥料。污泥高温好氧发酵应重视污泥重金属污染问题，处理过程中由于好氧细菌的作用易产生恶性臭气，所以应防止臭气污染，处理后的污泥含水率一般可低于40%。

目前污泥堆肥采用的主要工艺形式分为静态和动态两种，又可根据物料堆放形式分为条垛式和仓式两种，其它还有一些反应器形式的堆肥一般应用于小型项目中。

制约污泥堆肥技术工业化应用的瓶颈主要有五个方面：占地面积、臭气外排造成的二次污染、干物料的投加和安全储运、污泥的最终处置和操作员的健康安全问题。相较于静态堆肥仓工艺，动态堆肥仓工艺在这五方面有了一定的突破。我国在机械翻堆工艺和强制通风静态堆肥工艺基础上，开发出了具有自主知识产权的CTB自动控制生物堆肥成套技术，该技术堆肥耗时短、占地面积小，无恶臭、废水等二次环境污染问题，技术的完整性和配套性好。而新发展起来的污泥好氧堆肥工艺(SACT)是基于卧式敞口发酵槽理论，通过构筑物形式、机械翻堆设备改进、自动进出仓系统的采用等方面进行改进和创新，形成了完整的自动化堆肥系统理论，在工程应用中进一步降低了投资和运行成本，取得了良好的工程效果。

技术优点：

好氧发酵工艺能杀灭污泥中病原菌和杂草种子，达到无害化。

好氧发酵工艺能降解污泥中大部分有机物，并且使污泥的含水率降到40%，达到减量化。

好氧发酵后制成的肥料可应用于土地，达到资源化。

不需外加热源，运行成本相对较低。

技术缺点：

污泥泥质不稳定，其中重金属难以稳定化，使用面较窄，只能用作园林绿化用肥。

占地面积较大。

堆肥过程中产生大量的臭气，污染周边环境。

3、深度脱水技术

近年来，污泥脱水技术得到了很大的发展，技术突破集中在污泥脱水前调理剂的研发和脱水机械设备的改进等方面。目前，采用污泥药剂调理+机械脱水的技术，在湿污泥原泥中加入污泥调理剂破坏污泥絮体微生物结构并溶胞，分离出物理性结合水。使微生物的生物体的水分分离，最终使污泥中的结合水大部分转化为自由态水，再通过机械脱水设备将自由态水分分离。该技术已在制革污水处理厂污泥处理中规模化应用，处理后污泥含水率可低于50%，为满足污泥后续处理处置的要求，需要进一步降低常规机械脱水污泥的含水率。

编辑：赵凡