市政污水处理厂污泥处理和处置技术分析
摘要：通过对海口市白沙门污水处理厂污泥处理处置运行经验总结，结合海南的特点，提出适于海南的污泥处理处置技术及发展方向. 首先，在海南利用厌氧消化工艺对污泥进行稳定化处理具有天然的优势， 消化产生的沼气的综合利用可减少污水处理厂对厂外电能的使用，符合国家大力发展可再生能源的产业政策方向；其次，污泥处置方面，近期应结合海南省大力发展的热带高效农业积极进行农业综合利用处置，长期可结合其他行业的发展规划考虑污泥垃圾混合焚烧、污泥火力发电厂混合焚烧、污泥干化后卫生填埋等长远处置方案的可行性.
关键词：污水处理；污泥处理；污泥处置
海南省“十一五”规划提出，5 年内全省将分期分批建设19 座污水处理厂，提高辖区城镇生活污水处理率，确保全省18 个县市和洋浦经济开发区均拥有污水处理厂，新增污水处理能力75.9 万t.随着污水处理设施的普及、处理率的提高及处理程度的深化，污水处理厂的污泥产量将持续增长，如何合理地处理和处置污泥，已成为污水处理厂和城市相关部门必须引起重视的问题. 本文结合白沙门污水处理厂的运行经验，对海南省市政污水处理行业污泥的处理和处置技术路线进行了探讨.
1 污泥处理
污水处理过程产生的剩余污泥，往往含有大量的有机物及病菌、寄生虫卵等污染物质，极容易腐烂发臭传播疾病造成二次污染. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定污泥必须进行稳定化处理及其指标.
污泥稳定化处理分为好氧稳定和厌氧稳定. 污泥好氧稳定实质上是活性污泥法的继续，其工作原理是污泥中的微生物有机体的内源代谢过程. 通过曝气充入氧气， 活性污泥中的微生物有机体自身氧化分解，转化为二氧化碳、水、氨气等，使污泥得到稳定. 具有管理方便、运行安全、操作灵活、处理设施体积小，投资低、处理不容易失败等优点，且处理后的产物臭味轻、类似腐殖质，肥效较高；其缺点是能耗很高（池中溶解氧一般要求2.0 mg/L），且不能产生甲烷气体等有用的副产物，一般只在处理量小于2 000 m3/d 的污水处理厂中应用.
污泥的厌氧稳定技术是把污泥置于密闭的消化池中， 利用无氧环境下的厌氧菌将污泥中的有机物转化为沼气，从而实现有机物稳定化并减少污泥固体体积的目的. 其优点是运行费用低、厌氧产生的沼气通过沼气利用系统可以最大限度回收利用生物能，实现污水处理厂部分能量自给；缺点是工艺相对复杂，一次性投资较大，安全生产要求较高. 多年来，在我国学术界和工程界对于污泥的厌氧稳定工艺多有争议，比较普遍的观点是在处理量大于10 万m3/d 的污水处理厂中应用具有较好的技术经济指标.海南各市县的城市建设规模决定其污水处理厂的规模大多在5 000~50 000 m3/d 之间. 就工厂规模而言，根据上述论述，污泥稳定化处理既不宜采用好氧稳定法，也不宜采用厌氧消化法. 因此，目前正在建设中的各污水处理厂均采用剩余污泥直接脱水外运的污泥处理方式， 厂内没有设计专门的污泥稳定化处理设施. 但是笔者认为，基于海南的具体情况，是否应用厌氧消化工艺对污泥进行稳定化处理值得进一步分析.
1.1 气候条件
污泥厌氧消化工艺的稳定运行需要相对恒定的温度. 研究表明， 当污泥温度处于35 ℃（中温消化）和55 ℃（高温消化）两个区域时，运行效果最佳.海口市白沙门污水处理厂一期工程（规模30 万m3/d）污泥稳定化处理采用中温厌氧消化工艺. 该厂运行经验表明，将厌氧消化沼气用于沼气发电机发电所产生的废热加热消化污泥，在全年气温最低的2，3 月份时（污水温度约20 ℃）热量仍有富余，在其他月份污水温度达到25 ℃时，加热消化池污泥只需沼气发电机的少部分余热即可. 为保证发电机的正常工作，此时必须充分发挥发电机组自带冷却系统的散热功能.海南四季如春，特有的亚热带气候可以使消化污泥在一年四季中均能轻易地维持最佳的工作温度35 ℃，确保工艺在不需要外购热能的情况始终保持在最佳的工况. 因此，在海南利用中温厌氧工艺对污泥进行稳定化处理具独特的天然优势.
1.2 政策导向
目前，为了改变能源结构，国家正在积极采取各种措施加大可再生能源的使用比例，争取在2010 年使我国的可再生能源比重达到10%. 措施之一是在农村地区以财政补贴的方式大力推广以家庭为单位的小型沼气池. 污水处理厂作为环境保护企业，在污泥处理的过程中通过采用厌氧消化工艺，既达到污泥稳定的目的，还可产生一定量可循环再生的沼气能源，可谓一举两得.
1.3 节能效应
白沙门污水处理厂运行数据显示，厌氧消化池工作稳定后，每分解1 kg 有机物的产气量约为0.6 m3，每天的产气量在4 000~6 000 m3 之间，每月利用沼气可发电20 多万度，相当于污水处理厂平均用电量的25%~30% .
1.4 技术条件
由于对污泥厌氧消化以及沼气利用技术的研究和运用起步较晚，在技术上不够成熟，同时对沼气利用安全性的过度担心，我国在较长一段时间内对污泥厌氧消化技术的应用存在一定的讨论和争议. 但随着国外污泥消化技术的逐步引进，我国工程界对国外技术的不断吸收消化，以及各类小型沼气池在国内的大量应用，人们对沼气也越来越熟悉，在污水处理厂中采用污泥厌氧消化工艺并对产生的沼气进行综合利用正当其时. 事实上，在德国等发达国家，规模为2 000 m3/d 的污水处理厂都在采用污泥厌氧消化技术，且运行了几十年后都十分稳定.
1.5 环境效应
污泥消化池启用后，以往白沙门污水处理厂厂区因污泥不稳定使蚊蝇大量滋生的现象不再出现，极大地改善了污水处理厂的环境，消除了污水处理厂臭气对周边居民工作生活的影响，同时也更加方便了泥饼的运输和处置，具有积极的环境效益. 经过厌氧消化稳定处理后的污泥，如以农用方式进行处置，堆肥时间可减少2/3 左右. 如因污泥不稳定，导致污水处理厂的运行在净化污水的同时却带来了污泥的二次污染是不能容忍的.
1.6 经济效益
白沙门污水处理厂运行数据表明，消化池投产后，除了每年沼气发电可节省电费约150 万元外，由于消化后后污泥固体量的减少引起污泥脱水机工作能耗以及脱水药剂消耗的减少， 每年也可节省约150 万开支. 虽然污泥厌氧消化工艺在运行中也消耗一定的电能，但与沼气发电所带来的能量相比，其量很少，可忽略不计.
1.7 存在问题及建议
工艺的一次性投资成本过高，沼气发电节省的电费不足以回报建设的投资，考虑问题时侧重经济帐而忽视环境帐. 为解决这个矛盾，促进可再生生物能源的推广利用，政府应出台相关的激励政策，如对污水处理厂沼气发电采取类似垃圾发电电价补贴， 或如支持农村沼气设施建设那样对污水处理厂沼气发电设施建设进行财政补贴等措施，进一步加大扶持力度.
2 污泥处置
污泥是污水处理的副产物，如处置不当，将引起二次污染等一系列的问题. 目前，国内外对于污泥的处置做法主要有：焚烧干化热处理、海洋倾倒、建材利用、卫生填埋、农业综合利用等. 填埋占地大，此外由于污泥含水率较高（约78%），无法压实堆高，容易堵塞垃圾场渗滤液排放管道等原因，垃圾场并不愿意接收.焚烧干化热处理、建材利用方式成本太高，海洋倾倒已被国际公约所禁止. 各种方式均有利弊，具体采取何种处置措施，应根据当地实际情况而定.海南经济实力尚弱，但拥有发展热带高效农业的天然优势，时下已经形成一定的规模. 根据统计，全岛种植的橡胶、桉树等各种热带经济作物超过66.67 万hm2. 随着人们对化肥大量施用所带来的土壤板结、复耕性差、化学物质残留量多等弊端的认识越来越深刻，有机肥的需求量正呈上升趋势. 因此，以农业综合利用方式对污泥进行最终处置在海南具有广阔的前景.
2.1 白沙门污水处理厂污泥处置现状
如上所述，除了农业综合利用外，其他污泥处置方式在海口均不适宜。在投产之初，海口市白沙门污水处理厂就开始了污泥农用处置的有益尝试.在污泥成分经过国家权威部门检测确认符合国家污泥农用标准后，该厂从2000 年起，动员全体职工并发动各自的亲戚朋友，利用闲暇时间深入田间地头、庄园基地，采用散发材料、免费使用、销售提成等市场营销措施积极推销污泥肥料. 经过近2 年的不懈努力，污泥肥料逐步得到广大农户认可，不仅在方圆80 km 内得到广泛使用，还销往200 km 外的保亭等地，成功应用于橡胶、桉树、景观植物等中长期热带作物. 由于污泥肥料有机质含量高，不仅能促进作物生长，而且具有长效性、疏松土壤、改善土壤性质、提高土壤保肥保水能力的功效，如与化肥配合施用可起到缓急相济、相互补充的作用，同时价格较低，深受用户喜爱，目前基本上处于供不应求的状态.该厂的污泥农业资源化处置经历了最初的农户直接使用、向各小型肥料企业供应原料，到今天的与知名肥料企业长期合作过程，逐步找到了污泥处置的长期稳定有效途径，克服了污水处理厂污泥每天固定产出与污泥直接农用受植物用肥周期和天气条件限制等明显季节性不匹配因素的影响. 污泥农用处置，不仅能节省大量污泥填埋处置的开支，还可获得一定的经济效益.
2.2 海南其他县市污泥处置思路
从地域条件来说，相对于海口而言，海南其他县市具有更广阔的农业腹地，污泥农用的运输距离短，成本低，污泥肥料更具价格竞争优势. 就污泥成分而言，各县市的工业普遍较少，污泥中含有的有毒有害物质成分更低，基本上不存在超标的担心. 从经济实力考虑，更没有能力采用焚烧、干化填埋等成本很高的处置方法. 卫生处置条件方面，许多地方尚没有垃圾卫生填埋场，如采取填埋方式处置，只能是随意弃置. 因此，在目前状况下，努力开拓市场，采用农业综合利用方式对市政污泥进行处置是符合我省省情的合理选择.
2.3 海南污泥长期处置规划
随着污水处理厂扩建及新建计划的实施，污泥量将不断增加，考虑到国家污泥农用法规变化、人们对使用污泥肥料种植的产品的接受程度变化等因素，出于对污泥农用综合处置长期可靠性的担心，我们对污泥处置的长远保障提出如下思路：结合其他行业的建设规划，修编海南省污泥处理处置总体规划，分析污泥垃圾混合焚烧、污泥火力发电厂混合焚烧、污泥干化后卫生填埋等长远处置方案的可行性.
3 结论
3.1 污泥处理
在海南，运用厌氧消化工艺对污泥进行稳定化处理具有天然的气候优势，具有明显的环境效益，同时利用厌氧消化产生的沼气进行发电综合利用符合国家大力发展可再生能源的产业政策方向； 但为了解决一次性投资较大的问题，需政府给予大力扶持.
3.2 污泥处置
近期内应结合我省大力发展的热带高效农业积极进行农业综合利用处置， 中长期可结合其他行业的发展规划考虑污泥垃圾混合焚烧、污泥火力发电厂混合焚烧、污泥干化后卫生填埋等长远处置方案的可行性.