近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水排放量大幅增加，全國(guó)加大對(duì)污水的處理力度。迄今為止，生物法仍是國(guó)內(nèi)最廣泛使用的污水處理方法，在其處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)污泥產(chǎn)量已超過(guò)6000萬(wàn)t（以含水率80％計(jì)），預(yù)計(jì)2025年我國(guó)污泥年產(chǎn)量將達(dá)到9000萬(wàn)ｔ，極大地增加了我國(guó)污泥處理處置的壓力。污泥是污水處理過(guò)程中遺留下來(lái)的終端產(chǎn)物，聚集了大量的有毒有害成分（持久性有機(jī)污染物、重金屬等），如得不到妥善的處置，這些有毒有害物質(zhì)將會(huì)滲透到地表水、地下水中，甚至進(jìn)入大氣環(huán)境中，成為潛在的污染源。這意味著污水中的有毒物質(zhì)又以另一種途徑返回到我們的生活環(huán)境中，也代表污水處理工作的前功盡棄。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)超過(guò)八成的污泥仍舊沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、穩(wěn)定化的處理處置，造成的二次污染極為嚴(yán)重。為提高大家對(duì)污泥問(wèn)題的重視，我國(guó)相繼出臺(tái)了有關(guān)污泥處理處置的一系列政策和法規(guī)，比如“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)以及由“重水輕泥”向“泥水并重”轉(zhuǎn)變的《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》等，促進(jìn)污泥處理處置行業(yè)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。

1污泥處理處置難點(diǎn)

我國(guó)污泥性質(zhì)（生物可利用性差且含水率高）有別于其他國(guó)家，導(dǎo)致處理處置工作難度較大。其次，我國(guó)對(duì)于污泥處理處置技術(shù)剛剛起步，與國(guó)外仍存在較大的差距，用于污泥處理處置的費(fèi)用只占污水處理廠投資的20％，而發(fā)達(dá)國(guó)家早已達(dá)到50％，而且技術(shù)相對(duì)落后。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)城市的污水量在逐年增加，隨之而來(lái)的就是污泥產(chǎn)量的快速增加，現(xiàn)階段污泥處置處理的難度可想而知。除此之外，我國(guó)重視污泥處理處置的起步較晚，目前沒(méi)有科學(xué)完善的污泥處理處置體系和相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，大部分污泥仍未進(jìn)行規(guī)范化的處理處置?！八畻l”中指出污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化、無(wú)害化以及資源化的科學(xué)處置，杜絕處置不達(dá)標(biāo)污泥應(yīng)用到耕地中；“十三五”規(guī)劃中也明確的指出地級(jí)及以上的城市污泥無(wú)害化處置的整體效率要超過(guò)90％，其他級(jí)別城市無(wú)害化效率應(yīng)不低于75％。然而，目前我國(guó)污泥處理處置只是基本實(shí)現(xiàn)減量化，污泥穩(wěn)定化和資源化利用率不足，綠色生態(tài)化處置方式不足。面對(duì)這些嚴(yán)苛的環(huán)境要求，傳統(tǒng)的污泥處理處置模式已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)的環(huán)保要求和相關(guān)的政策。目前我國(guó)主要的污泥處置處理技術(shù)包括衛(wèi)生填埋、干化焚燒、厭氧消化等，雖然污泥處理技術(shù)種類繁雜，但是如何根據(jù)污泥現(xiàn)狀，優(yōu)化污泥處理處置模式，實(shí)現(xiàn)“三化”目標(biāo)仍是一個(gè)迫在眉睫的問(wèn)題。??

2污泥處理處置技術(shù)

2.1衛(wèi)生填埋

目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛且比較成熟的污泥處理處置方式是衛(wèi)生填埋，可分為兩大類，一是混合填埋，另一個(gè)是單獨(dú)填埋。前者指將城市中產(chǎn)生的生活垃圾和工業(yè)垃圾與污泥混合在一起，充分混勻，再將混合物壓實(shí)，進(jìn)行填埋，主要應(yīng)用在我國(guó)和歐洲；單獨(dú)填埋則是指經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的滅菌處理的污泥，直接運(yùn)送到低地或谷地等專用填埋場(chǎng)進(jìn)行封固，主要分為溝填、掩埋和堤壩式填埋三種，需要特殊地勢(shì)要求，在美國(guó)應(yīng)用較多。此種方式操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、投資少、單次處理體積大且效果明顯。而且填埋過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷氣體可以進(jìn)行收集利用，獲得一定資源化效益。根據(jù)填埋泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，污泥填埋時(shí)，其含水率不能超過(guò)60％，現(xiàn)有的污泥脫水技術(shù)很難直接達(dá)到這一要求，一般出廠污泥含水率大約為80％，在進(jìn)行填埋之前必須通過(guò)石灰穩(wěn)定技術(shù)和干化技術(shù)來(lái)降低含水率。

衛(wèi)生填埋存在諸多問(wèn)題，污泥中含有大量的有毒有害物質(zhì)（重金屬、難降解有機(jī)污染物、病原體等）會(huì)以滲濾液等形式進(jìn)入土壤，危害地表植物、農(nóng)作物，同時(shí)有可能污染地下水源，最終進(jìn)入人體危害健康。此外，在填埋過(guò)程中，臭味大，蚊蟲(chóng)多，工作人員難以忍受，如果操作不當(dāng)，那么處理過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷氣體容易引發(fā)爆炸。更重要一點(diǎn)是填埋場(chǎng)占地面積廣，地理位置偏僻，使得污泥的運(yùn)費(fèi)昂貴。隨著城市化進(jìn)程加快，垃圾與污泥量逐漸增加，我國(guó)城市用地緊張，很多填埋場(chǎng)已經(jīng)飽和，部分地方甚至拒收污泥，我國(guó)利用填埋法處理污泥的比例正在減少。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，衛(wèi)生填埋法是一種不可循環(huán)的處理方法，無(wú)法避免二次污染，無(wú)論在技術(shù)上還是國(guó)情方面都終將被淘汰。

2.2干化焚燒

污泥經(jīng)過(guò)濃縮脫水后含水率仍然很高，體積大，重金屬含量高，燃燒效率差，一般不能夠被完全處理。因此，在焚燒前還需要采用熱方法對(duì)污泥進(jìn)行干化處理。焚燒是指在氧氣充足的條件下，利用焚燒爐將含有有機(jī)物、纖維素、木質(zhì)素等高熱能物質(zhì)的污泥進(jìn)行高溫（850～1100℃）氧化，使之成為少量的灰渣。在焚燒的過(guò)程中，病原體被殺死，有機(jī)物被碳化分解，燃燒殆盡，最大限度減少了污泥體積（90％），易于后續(xù)處置，降低了最終處置的成本。此外，由于是完全燃燒，經(jīng)焚燒后的污泥除了減量化程度徹底，無(wú)害化的效果也穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳香烴類污染物，雖不能有效去除重金屬成分，但能夠讓其沉積在最終的飛灰和爐渣中，大幅度降低對(duì)環(huán)境的影響。相對(duì)于其他污泥處置技術(shù)，污泥焚燒法不需要很大空間，能夠緩解土地資源的緊張，縮小廠家開(kāi)支。而且焚燒過(guò)程中生成的熱量可以被電廠再次利用，用于緩解發(fā)電壓力，為供熱廠提供新的供熱熱源。除此之外，充分焚燒后得到的灰燼也可以實(shí)現(xiàn)再利用，作為水泥添加劑來(lái)提高水泥廠的生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)了廢物的再利用，有效的解決了環(huán)境污染問(wèn)題。焚燒法是國(guó)際上公認(rèn)的一種高效污泥處理處置技術(shù)手段，像西歐和日本這些對(duì)環(huán)境污染監(jiān)管嚴(yán)格的國(guó)家，利用污泥焚燒技術(shù)能夠有效的處理污泥，尤其是日本處理的污泥重量超過(guò)60％。

然而，污泥焚燒也存在著能耗大、費(fèi)用高等缺陷。研究表明，利用污泥焚燒技術(shù)處理污泥所需費(fèi)用是衛(wèi)生填埋的3倍左右。由于污泥中成分復(fù)雜，在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生如二噁英、二氧化硫等有毒氣體，如不能夠及時(shí)有效的處理，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。目前，污泥焚燒技術(shù)的推廣和使用在我國(guó)仍處于起步階段，主要集中在深圳、山東以及江浙一帶。

2.3厭氧消化

厭氧消化是指利用微生物的厭氧作用將污泥中有機(jī)物分解為有機(jī)酸和甲烷等穩(wěn)定的資源物質(zhì)，以便盡可能地縮減體積，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化，是目前世界上污泥處理的主流技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于歐洲、日本及北美等地區(qū)。該項(xiàng)技術(shù)具備能耗低、污泥體積小、資源可再利用，處理效果好等特點(diǎn)。

然而，污泥經(jīng)過(guò)厭氧消化后會(huì)產(chǎn)生大量的沼渣，這些沼渣還需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理，比如脫水處置，增加投資成本。為提高效率，污泥厭氧消化還需預(yù)熱，增加了能耗以及碳排放，而且甲烷氣體難以并入市政管網(wǎng)利用。更值得注意的是該技術(shù)反應(yīng)周期較長(zhǎng)，還存在著安全隱患，應(yīng)用的范圍也受到限制，只能適用于大中型的污水處理廠。厭氧消化對(duì)污泥中有機(jī)物含量要求較高，我國(guó)城市污泥中有機(jī)物含量較低、含砂量較高，現(xiàn)有的分離技術(shù)將砂質(zhì)物從污泥中有效分離，導(dǎo)致厭氧消化效果差，產(chǎn)生沼氣少，設(shè)備投資費(fèi)用高，系統(tǒng)操作復(fù)雜。針對(duì)這些缺陷，我國(guó)專家正在不斷研發(fā)和改進(jìn)污泥特性，并提出很多預(yù)處理手段比如微波、超聲、電處理、熱水解、催化氧化、機(jī)械破解等。因此，雖然現(xiàn)在污泥厭氧消化在中國(guó)的應(yīng)用情況并不穩(wěn)定，但未來(lái)將會(huì)一步步發(fā)展，逐漸成熟。

2.4土地利用

2.4.1好氧堆肥－土地利用

好氧堆肥是指在有氧條件下，利用污泥中的微生物進(jìn)行發(fā)酵，有機(jī)物完全腐熟成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。污泥中含有大量的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素以及其他有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)60％左右，全氮含量達(dá)5％左右，全磷含量在3％左右，其堆肥產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)土地利用，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、植樹(shù)造林、園林綠化以及貧瘠地等領(lǐng)域，這種技術(shù)能夠有效的提升土壤肥力，增加土壤的通氣性和透水性，從而減少肥料的使用，節(jié)省成本。相比于其他污泥處置處理手段，好氧堆肥是污泥資源化利用的一種有效綠色途徑。堆肥技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)污泥“減量化”和“資源化”的根本目標(biāo)，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用的前景廣闊，但是同樣存在著不足，例如，污泥中含有大量的重金屬、病原菌、有機(jī)污染物等，多次使用會(huì)導(dǎo)致在土壤中積累，污染地表水、地下水源，最終危害動(dòng)植物甚至人體；占地面積大、周期長(zhǎng)，在堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的大量臭氣對(duì)環(huán)境造成二次污染。我國(guó)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日漸嚴(yán)格，對(duì)用于土地利用的污泥種類的限制越來(lái)越多，以上諸多問(wèn)題導(dǎo)致該技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用受到限制。

2.4.2熱堿水解－土地利用

熱堿水解是污泥在熱水解過(guò)程中，投加堿抑制污泥中微生物細(xì)胞的活性，促進(jìn)污泥絮體和胞外聚合物瓦解，加速細(xì)胞壁破裂，胞內(nèi)有機(jī)物釋放溶出的過(guò)程。近年來(lái)，此法主要用于污泥厭氧消化預(yù)處理階段，加速污泥水解，從而提高有機(jī)物降解率促進(jìn)厭氧消化。眾所周知，污泥中含有各類高分子物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、多糖、DNA等聚合物，經(jīng)過(guò)加壓、熱、堿處理后，污泥菌膠團(tuán)和細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔隙，水解藥劑能夠降解菌體的糖類，破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，釋放其中的蛋白質(zhì)和水分，使細(xì)胞失去活性。得到的蛋白質(zhì)會(huì)在液相中繼續(xù)分解，最后成為低分子物質(zhì)，形成蛋白質(zhì)溶液。再將得到的混合液污進(jìn)行固液分離，從而形成蛋白濾液和蛋白土，蛋白濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮液后得到蛋白原液，且堿性藥劑Ca（OH）₂中的Ca^２＋能與蛋白質(zhì)以及其中間產(chǎn)物分子的終端羧基結(jié)合生成水溶性的鈣鹽，即：氨基酸鈣，最終能夠得到優(yōu)良的鈣蛋白有機(jī)肥料；而分離得到的固體殘?jiān)瑯雍胸S富的氨基酸及有機(jī)螯合鈣，可作為土壤改良劑（蛋白土）使用。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（GB／T24600-2009）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可將處理后且滿足本標(biāo)準(zhǔn)的污泥用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場(chǎng)土壤改良。與傳統(tǒng)好氧發(fā)酵相比，熱堿水解不僅能夠得到高附加值的蛋白液和蛋白土，還可以減少占地面積，緩解城市用地緊張，更有利于城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的土地利用處置。國(guó)內(nèi)開(kāi)展熱堿分解處理污泥的工藝技術(shù)研究已有十余年，但應(yīng)用案例并不多。熱堿水解提取蛋白質(zhì)技術(shù)是一種“穩(wěn)定化、無(wú)害化、減量化、資源化”的新型污泥處置技術(shù)，目前處于初級(jí)產(chǎn)業(yè)化階段。污泥通過(guò)熱堿水解處理以及固液分離后形成的固體污泥殘?jiān)视?0％降至40％從而減量3／4，有機(jī)物削減50％以上而達(dá)到減量化目的；污泥中的病原菌因破壁失活而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化；固體污泥殘?jiān)勺鳛楦餐?、綠化土、土壤改良劑和建筑材料被利用，分離出的含蛋白液體可作為蛋白發(fā)泡劑和有機(jī)肥等加以利用，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定化和資源化。

３污泥處理處置過(guò)程碳排放

中國(guó)是世界最大溫室氣體排放國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)排放總量占全球25％以上。為此，2020年，習(xí)近平主席在聯(lián)合大會(huì)上提出2030年前中國(guó)二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力在2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和的兩個(gè)階段奮斗目標(biāo)。污泥處理處置工藝在實(shí)施過(guò)程中不可避免也存在碳排放問(wèn)題，引起負(fù)面環(huán)境效應(yīng)。好氧堆肥、土地利用、干化焚燒主要以CO₂形式排放，厭氧消化和填埋主要以CH4為主。劉洪濤等研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用熱干化焚燒工藝處理處置污泥過(guò)程中，CO₂排放量為327.9kg/t污泥，而土地利用（作為基質(zhì)用于農(nóng)田、林地、草坪綠化等）過(guò)程中，碳凈排放量甚至是負(fù)值（-643.6kg/t污泥）。郭瑞等研究表明，利用好氧堆肥、厭氧消化、填埋工藝處理處置每噸濕污泥過(guò)程中，分別可釋放59~69.240，500kgCO₂當(dāng)量溫室氣體，而土地利用增加了植物碳匯，促進(jìn)了CH₄的氧化。林文聰?shù)戎赋錾疃让撍吞盥袷俏勰嗵幚硖幹锰寂欧诺闹饕獊?lái)源，而污泥土地利用具有低碳排放效應(yīng)特征，是發(fā)展低碳處理技術(shù)的優(yōu)選模式。綜上所述，污泥土地利用的方式更符合政策背景導(dǎo)向以及行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了碳減排目的。

４結(jié)語(yǔ)

我國(guó)污泥處理處置技術(shù)正處于持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程中，國(guó)內(nèi)常用的污泥處理處置方法有衛(wèi)生填埋、干化焚燒、厭氧消化以及土地利用等技術(shù)，盡管它們都各有利弊，但最終的目標(biāo)都是希望污泥經(jīng)過(guò)減量化、穩(wěn)定化和無(wú)害化處理后作為資源回用。結(jié)合我國(guó)目前的相關(guān)政策、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)以及發(fā)達(dá)國(guó)家的污泥處置技術(shù)思路，污泥土地利用仍會(huì)是我國(guó)未來(lái)污泥處置的最終目標(biāo)，因此，以熱堿水解為手段，實(shí)現(xiàn)土地利用的污泥處理處置技術(shù)在未來(lái)市場(chǎng)中也必將占有一席之地。

內(nèi)容來(lái)源：《山東化工》