污泥處理處置相關(guān)技術(shù)及優(yōu)缺點分析

現(xiàn)階段污泥的處理處置技術(shù)主要指對污泥進行濃縮、調(diào)節(jié)、脫水、穩(wěn)定、干化或焚燒的加工過程，以達(dá)到對污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化。目前常用的污泥處理處置技術(shù)有：厭氧消化技術(shù)、好氧發(fā)酵技術(shù)、深度脫水技術(shù)、熱干化技術(shù)、石灰穩(wěn)定技術(shù)和焚燒技術(shù)。

1、厭氧消化技術(shù)

污泥厭氧消化是指污泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中的可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程，是污泥減量化、穩(wěn)定化的常用手段之一。污泥厭氧消化具有減少污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、產(chǎn)生甲烷氣體等優(yōu)點。

傳統(tǒng)的污泥厭氧消化具有反應(yīng)緩慢、有機物降解率低和甲烷產(chǎn)量較低的缺點，限制了厭氧消化技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。根據(jù)Bryant的三階段理論，水解是污泥厭氧消化過程中的限速步驟。因此，從20世紀(jì)70年代起，人們對包括高溫?zé)崴?、超聲波預(yù)處理、堿解預(yù)處理和臭氧預(yù)處理等物化方法在內(nèi)的各種污泥厭氧消化強化技術(shù)開展了研究，通過擊破污泥的細(xì)胞壁，使胞內(nèi)有機物質(zhì)從固相轉(zhuǎn)移到液相，促進污泥水解，提高污泥厭氧消化效果。

隨著各國污泥量不斷增加和對能源的需求、處理后污泥品質(zhì)要求的不斷提高，一些原有的污泥厭氧消化設(shè)施面臨擴容和改造。污泥預(yù)處理技術(shù)可以改善污泥厭氧消化效果、改善污泥脫水效果和提高沼氣產(chǎn)量，在一定程度上能夠替代消化池擴容帶來的效益，因此得到了廣泛的研究應(yīng)用。其中，高溫?zé)崴饧夹g(shù)相對較為成熟，目前，該技術(shù)已開發(fā)出Cambi熱水解、Biothelysis熱水解和Monsal酶解等多種工藝，近年來在歐洲得到推廣應(yīng)用，挪威、英國和澳大利亞均有成功應(yīng)用的案例。

針對傳統(tǒng)污泥厭氧消化含固率低的限制，高含固污泥厭氧消化技術(shù)的研究也成為熱點。高含固污泥厭氧消化的優(yōu)勢在于沼氣產(chǎn)生效率高于傳統(tǒng)的厭氧消化，原因是進泥含固率大幅升高，厭氧消化池內(nèi)單位微生物量能接觸消化的有機物量大為提高，其產(chǎn)氣效率和處理負(fù)荷亦隨之提高。目前國外已開發(fā)出多種高含固污泥厭氧消化技術(shù)，并已在實際工程中得到應(yīng)用，如芬蘭的HLAD工藝，控制進入預(yù)反應(yīng)池的污泥含固率為10%~15%，產(chǎn)氣效率相比傳統(tǒng)污泥厭氧消化高出30%。

技術(shù)優(yōu)點：

厭氧消化過程可殺死部分病原菌和寄生蟲卵，使污泥得到穩(wěn)定化，不易腐臭。

厭氧消化過程產(chǎn)生沼氣，可實現(xiàn)污泥生物質(zhì)能的有效回收。

厭氧消化可降解污泥中35%~50%的揮發(fā)性固體，減少污泥干固體量，有利于降低后續(xù)污泥處理處置費用。同時厭氧消化有助于提高污泥脫水性能，脫水后污泥體積可進一步減少。

技術(shù)缺點：

維持厭氧消化所需溫度需消耗大量熱能。

污泥厭氧消化工藝停留時間較長，通常要達(dá)到20~30d，造成厭氧消化池體積龐大，操作管理復(fù)雜。

產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境條件要求較高，啟動階段必須進行菌種培養(yǎng)，初期調(diào)試時間長。

厭氧消化之后污泥的含水率仍較高，必須進行后續(xù)處理，常用的手段有熱干化和深度脫水。

2、好氧發(fā)酵技術(shù)

好氧發(fā)酵是在有氧條件下，微生物通過吸收、氧化、分解等活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量;而另一部分有機物則被合成為新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。污泥高溫好氧發(fā)酵不斷地分解有機物，使堆體溫度不斷升高，并能將其中的病原菌和寄生蟲卵殺死，使之無害化。污泥高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)品稱為堆肥，可以用作土壤改良劑和有機肥料。污泥高溫好氧發(fā)酵應(yīng)重視污泥重金屬污染問題，處理過程中由于好氧細(xì)菌的作用易產(chǎn)生惡性臭氣，所以應(yīng)防止臭氣污染，處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藝形式分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，又可根據(jù)物料堆放形式分為條垛式和倉式兩種，其它還有一些反應(yīng)器形式的堆肥一般應(yīng)用于小型項目中。

制約污泥堆肥技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸主要有五個方面：占地面積、臭氣外排造成的二次污染、干物料的投加和安全儲運、污泥的最終處置和操作員的健康安全問題。相較于靜態(tài)堆肥倉工藝，動態(tài)堆肥倉工藝在這五方面有了一定的突破。我國在機械翻堆工藝和強制通風(fēng)靜態(tài)堆肥工藝基礎(chǔ)上，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CTB自動控制生物堆肥成套技術(shù)，該技術(shù)堆肥耗時短、占地面積小，無惡臭、廢水等二次環(huán)境污染問題，技術(shù)的完整性和配套性好。而新發(fā)展起來的污泥好氧堆肥工藝(SACT)是基于臥式敞口發(fā)酵槽理論，通過構(gòu)筑物形式、機械翻堆設(shè)備改進、自動進出倉系統(tǒng)的采用等方面進行改進和創(chuàng)新，形成了完整的自動化堆肥系統(tǒng)理論，在工程應(yīng)用中進一步降低了投資和運行成本，取得了良好的工程效果。

技術(shù)優(yōu)點：

好氧發(fā)酵工藝能殺滅污泥中病原菌和雜草種子，達(dá)到無害化。

好氧發(fā)酵工藝能降解污泥中大部分有機物，并且使污泥的含水率降到40%，達(dá)到減量化。

好氧發(fā)酵后制成的肥料可應(yīng)用于土地，達(dá)到資源化。

不需外加熱源，運行成本相對較低。

技術(shù)缺點：

污泥泥質(zhì)不穩(wěn)定，其中重金屬難以穩(wěn)定化，使用面較窄，只能用作園林綠化用肥。

占地面積較大。

堆肥過程中產(chǎn)生大量的臭氣，污染周邊環(huán)境。

3、深度脫水技術(shù)

近年來，污泥脫水技術(shù)得到了很大的發(fā)展，技術(shù)突破集中在污泥脫水前調(diào)理劑的研發(fā)和脫水機械設(shè)備的改進等方面。目前，采用污泥藥劑調(diào)理+機械脫水的技術(shù)，在濕污泥原泥中加入污泥調(diào)理劑破壞污泥絮體微生物結(jié)構(gòu)并溶胞，分離出物理性結(jié)合水。使微生物的生物體的水分分離，最終使污泥中的結(jié)合水大部分轉(zhuǎn)化為自由態(tài)水，再通過機械脫水設(shè)備將自由態(tài)水分分離。該技術(shù)已在制革污水處理廠污泥處理中規(guī)?；瘧?yīng)用，處理后污泥含水率可低于50%，為滿足污泥后續(xù)處理處置的要求，需要進一步降低常規(guī)機械脫水污泥的含水率。

編輯：趙凡