污泥处理处置及资源化主流方法合集

污泥是污水处理过程中产生的副产物，包括初沉污泥，剩余污泥及其混合污泥。随着人民生活水平的提高和工业的快速发展，污水的产生量与日俱增。目前国内污水产生量为1.39亿t/d，城市污水处理率已达77.5%，十二五规划明确指出：到2015年城市污水处理率达到85%。每万m3污水经处理后污泥产生量（按含水率80%计）一般约为5~10 t，污水排放量的大幅度增加和处理效率的提高，必然导致污泥数量的成倍增加。并且污泥处理处置费用占到整个污水处理厂总费用的20%~45%，污泥的处理与处置迫在眉睫。

在传统污泥处理与处置方法应用的同时，一系列新兴的污泥处理工艺方法渐渐推广，大致可分为源头减量、预处理和资源化利用三个方面。污泥处理应当遵循减量化为主，资源化末端处置为辅的原则。采用减量化技术的前提是不影响污水的正常处理。虽然污水处理厂可通过新方法从源头控制污泥的产量，但每年仍有大量的剩余活性污泥产生，且经过预处理后，污泥体积仍就非常庞大。因此，很有必要对剩余活性污泥进行资源化利用，本文结合西北黄土地区土质的特点和污泥中含有有机质、氮、磷、钾及铁、锰、锌等微量营养元素，探讨西北地区污泥的出路和施用于黄土对黄土改良的可能性。

1源头减量

城镇污水处理厂污泥处理工艺的选择应同污水处理工艺和污泥处置技术统筹考虑，应优先选择污泥源头削减污水处理工艺，降低城市污水处理厂总体运行费用和能耗，减轻末端污泥处置的负荷，缓解污泥在处理和处置过程所带来的环境污染问题。目前污泥源头控制的方法主要有解偶联代谢，隐性生长和污泥好氧颗粒化三种方法。

1.1 解偶联

解偶联的作用机理是使氧化和磷酸化脱偶联，氧化仍可以进行，而磷酸化不能进行，使分解代谢和合成代谢不能同时进行，微生物仍能正常分解底物，但其自身合成速度减慢，污泥表观产率降低。解偶联来源于英国生物化学家米切尔（P.Mitchell）在1961年提出的“化学渗透学”假说，即生成ATP的氧化与磷酸化之间起偶联作用的是H+的跨膜梯度。解偶联的方式主要有解偶联剂和好氧-沉淀-厌氧工艺两种方法。

解偶联剂为离子载体或通道，能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而无ATP生成，使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。解偶联的方式主要有解偶联剂和好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺两种。目前研究较多的解偶联剂有氯代酚，硝基酚，氨基酚、甲基酚和四氯水杨苯胺等。其具有改变微生物生态结构、污泥膨胀性能和沉降性能；但微生物可产生抗性，或者产生降解偶联剂的分解酶，从而使解偶联剂失效；较难生物降解的解偶联剂,将会给污水水处理带来新的污染。

Westgarth等首次报道了在污泥回流过程中增加一个厌氧段可减少一半剩余污泥，即好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺，是给微生物提供一个好氧、厌氧的交替生长环境，使细菌在好氧阶段所获的ATP不能立即用于合成新的细胞，而是在厌氧阶段作为维持细胞生命活动的能量被消耗，从而减少微生物的表观产率系数而达到污泥减量的目的[10,11]。OAS具有污泥产量低、污泥沉降性能好，对COD和磷的去除效率高等优点，但对污水中氮的去除效果较差。

1.2 隐性生长(溶胞技术)

隐性生长又称溶胞技术，其有机械（如超声波或微波辐射）、化学(如以O3、ClO2、H2O2 氧化)等方法。机械法的机理是超声波机械剪切力和自由基氧化作用破坏了污泥细胞壁和絮体的结构，细胞内含物溶出而进入水相，从而改变污泥的沉降性能和可生化性，还提高了污泥的脱水性能。其特点为溶解性CODCr显著增加；无污染、能量密度高、分解速度快、简便灵活且高效等优点；但作用体积较小，适用于小规模操作，超声波处理污泥的比能耗较高。

化学方法的机理为强氧化剂首先作用于细胞壁、细胞膜，使其构成成份受损而导致新陈代谢障

碍。Yasui等首先提出将剩余污泥用臭氧氧化后返回到曝气池的方法，可以从总体上实现污泥减量化；即臭氧继续渗透，穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡[15,16]。其特点为破解效率高，不产生有害副产物；处理成本高，出水水质差，特别是出水中N、P含量高等问题操作条件需要优化。

1.3污泥颗粒化

污泥颗粒化分为好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥两种。好氧颗粒污泥是微生物在饥饿状态表面变得更加疏水，有助于微生物的粘附和聚集，其次，水力剪切力和反应器中水的流动方式也促进了颗粒的形成。其具有沉降性能优异、生物量浓度高、 抗冲击负荷和耐受有毒物质的能力强等特点；能有效处理高低浓度的有机废水，且出水效果好；具有较强的脱氮除磷能力。

厌氧颗粒污泥一般为产甲烷菌、产乙酸菌和解发酵菌等构成的自凝聚体。其能耗较高，可处理高浓度有机废水，但出水COD较高，除氮磷的能力也有限。

2 预处理

污泥是一种胶状结构的亲水性物质，易形成菌胶团和丝状细菌，当大量繁殖时其表面吸附大量水而使活性污泥膨胀，导致污泥含水率高且不易脱水。有研究得出高干度脱水可使污泥含水率从95%降至50%左右，与现有带滤机和离心机相比，污泥减容可达60%左右，推广应用后，污泥处理成本和外运处置成本都将大幅降低。

传统的预处理的方法一般方法有浓缩、破解、调理、消化、脱水等，污泥经过传统预处理后，含水率仍在80%左右，大大加重了污泥后续的成本。因资源化是今后污泥处置的发展方向，而经济高效的污泥高干度脱水是污泥资源化的前提。因此，以提高污泥的脱水效率，降低后续污泥热力干燥作业的能耗成本，经济高效的污泥高干度脱水技术的研究逐渐开展起来。高干脱水法主要有热干燥法、加消石灰后机械压滤法和电渗透脱水法。其中热干燥法能耗大，设备体积庞大，污泥易黏在仪器壁上，传热受阻效率低；污泥中加入消石灰后，污泥中的水分被消石灰吸收并放出大量的热量，使得污泥中的水分被蒸发，但该方法由于加入大量的消石灰，增加了成本且不易后续的压滤处理。电渗透对污泥的高含水段（80%-60%）脱水效率很高，低含水率段（60%-40%）效果相对不明显，且设备费较昂贵。

上述污泥处理处置方法主要从破坏微生物的细胞结构和对污泥进行高干度脱水处理。这些方法虽能达到减少污泥体积的目的，但昂贵的费用和引起的二次污染说明这些方法还有待进一步研究。

3 污泥资源化利用

3.1 污泥材料与能源化利用

根据污泥的理化性质，其资源化应用的一般途径非常广泛。 表1为污泥资源化应用的一般途径。

表1 污泥资源化应用特点

资源化类型	污泥特点	产品特点
制型煤	大量有机物，发热量高[22,23]，粘结性能好。	热值高，抗压强度、热稳定性好，成本低，无污染，着火点低、温度高、起火快等优点。
制建筑用材	污泥经焚烧后，灰渣中含有灰为SiO2，CaO，Al2O3和Fe2O3等普通硅酸盐水泥的组分[25-27]。	重量轻、节能、保温等优点，并且光洁度、砖体强度均高于一般黏土砖，放射性指标完全符合国家标准。
制有机肥	含有N、P、K等营养元素以及丰富的有机物。	经济有效且重金属等污染物含量符合国家标准。
饲料添加剂	含有大量的粗蛋白、纤维素、脂肪酸等有价物质以及几乎所有家畜饲料所需的氨基酸。	各种氨基酸之间相对平衡
制沼气	含大量有机物、微生物及其所需的各种营养。	CH4含量约占40%-50%，发热量高。
焚烧发电	含有大量可燃烧的有机物和定量纤维木质素。	清洁，无污染。