宋 敏
(太原市城市规划设计研究院，山西太原 030002)
0 引言
污水厂污泥的处理与处置，是在市政工程领域受到广泛关注［1，2］，但又困难重重的问题。虽然污泥处理技术很多［3，4］，但适用于山西省污水厂污泥处理的技术路线却很难确定。
总体而言，污水处理厂所产生的污泥主要有活性污泥、好氧消化污泥、厌氧消化污泥、浓缩污泥等。本文所述的污水厂污泥是指污水厂工艺末端的浓缩污泥或脱水污泥，这种污泥的成分复杂，危害较大，需慎重处理。现状山西省城镇污水排放总量约为9．37亿m3。“十一五”期末，山西省大中城市污水处理率达80%～85%以上，县级城市污水处理率大于60%。据统计，山西省2010年脱水污泥量约为183．75万t，污泥的处理处置逐渐成为一项城市必须面对的重大问题。
经济发展速度缓慢的20世纪80年代，山西省污水处理厂的建设速度也相对滞后，产生的少量污泥并没有成为影响环境的突出问题。90年代之后，随着城市经济的快速发展和城市化的进程加快，山西省的污水处理设施建设也明显加速，但由于投资力度不足和缺乏经验，对污泥处理和处置的认识尚处于摸索阶段，重视程度不够，致使污泥成为影响环境可持续发展的重大隐患之一。山西省的排水事业虽然有一定程度的进展，但比起国内其他大城市来讲，还是进展比较缓慢，污泥的处理技术仍处于初级阶段，绝大部分污泥仅经简单处理或未经处理就直接农用或填埋。中小城市或城镇几乎没有污水处理设施，而建有污水处理厂的大中城市，其污泥处理设施也不配套，或者虽然配套但运行困难。而污泥处理的不到位在很大程度上反过来又影响了污水厂的正常工作。
1 山西省污水厂污泥处理存在的疑难问题
污泥的最终出路是污水处理厂目前面临的一个巨大难题。虽然国内外有很多成型的污泥处理技术，但其应用困难重重，主要是技术复杂、成本高、效果差。如何在低成本前提下解决山西省城市污水厂污泥的出路问题，以及污泥的资源化问题，意义重大［5，6］。
以太原市为例，现状污水处理厂共日产污泥量约360 m3(以含水率80%计)，除个别污水厂采用了无害化、资源化措施对污泥进行处理外，仍有约200 m3/d的污泥(含水率以80%计)只经过机械脱水，没有适宜的出路。随着污水处理厂的新建和扩建，太原市污水处理能力将达到70万m3/d，日产污泥量约为700 m3(含水率80%)，除个别污水厂对污泥进行了妥善处理外，仍将有500 m3/d污泥需要进行处理。
随着山西省的经济发展和产业结构的优化调整，工业与城市建设规模逐步扩大，规划远期各污水处理厂还要扩建，随着污水处理厂规模的扩大，污水处理厂所产生的污泥量不断增加。山西省污水厂初级污泥占60%～70%，剩余污泥占30%～40%。山西省污水厂污泥有机成分含量为35%～50%。
现状山西省各个污水厂的脱水污泥处理方法统计见表1。
表1 山西省污水厂脱水污泥处理方法 %
现状山西省的污泥处理、处置面临着以下问题:
1)含水率偏高，填埋场难于接收。如果能通过污泥固化，有可能实现高水平的污泥填埋。
2)含水率偏高，运输困难。如果能解决好污泥干化的问题，以较低的成本，实现污泥含水率由80%降至50%以下，即可解决污泥含水率高而不易运输的难题。
3)污泥烘干脱水的能源成本偏高。这就需要寻找一种替代烘干工艺的干化方法。
4)污泥堆肥难以落实。大多数山西省城市污水水质以及污泥成分显示，采用堆肥工艺具有一定的困难。主要表现在肥效较低，销路难于保证，制肥车间占地面积较大，配套设备较多等方面。
5)污泥热值低，不宜用于焚烧发电。污泥低位发热值必须超过12 000 kJ/kg，才能满足电厂焚烧要求。
2 山西省污水厂污泥处理技术路线的选择
2．1 污泥直接填埋
以太原市为例，杨家堡污水处理厂产生的污泥进行了综合利用，而其余的现状污水处理厂的污泥都拟与城市垃圾混合后进入填埋场。垃圾填埋场要求进厂垃圾含水率不得超过60%，污泥脱水后的含水率为80%左右，如不进行烘干，难以进入垃圾填埋场。因此，该方案只能作为污泥处置的临时补救措施。但是，只要能够将进入填埋场的污泥含水率降低至小于60%，甚至小于55%，则污泥填埋就成为可行的了，这可以通过污泥固化技术来实现。
2．2 污泥堆肥
我省虽然曾经建设过一些污泥堆肥设施，也曾为污泥处置做出过一定的贡献，例如杨家堡污水处理厂曾作为污泥资源化国家示范工程。但并非所有的县市污水厂都适宜采用堆肥法。污泥堆肥与配套的制肥车间占地面积较大，配套设备较多，而现实中污水处理厂的占地条件很受限制，不易实现。若要建设污泥堆肥车间，较适宜的做法应该是将本地的多座污水处理厂的污泥集中起来进行堆肥，并进一步加工成污泥制品(园林培植土和污泥肥料等)，以达到综合利用污泥资源的目的。但是，近年来污泥堆肥产品的销路难于保证，污泥堆肥难以落实。
2．3 污泥直接焚烧
污泥直接焚烧是将污水处理厂脱水后的污泥进行焚烧，焚烧之后的残渣再进入垃圾填埋场。然而，污泥本身具有含水率较高及燃烧值低的固有特性，不可能达到焚烧厂要求(燃烧值需达到1 500大卡)，因此在进入焚烧厂之前需要在各污水处理厂进行烘干，从而加大了实际投入和操作难度。但是，若能够将污泥进行燃料化预处理，则污泥焚烧就成为可行的了，而且更可以进一步成为热电厂可以接收的燃料产品。
2．4 污泥的燃料化
污泥燃料化的关键是要解决两个问题:1)污泥含水率高，燃烧困难;2)污泥热值低，不满足电厂焚烧要求。为了避免污泥热干化(烘干)所消耗的大量热能，可采用以自然干燥为基础的低能耗物理、化学工艺，借助物理加工、化学转化作用实现污泥干化。这里所涉及的化学干化技术，主要是向污泥中添加化学混配剂，包括:CaO，MgO，MnO2，KMnO4，Fe2(SO4)，FeSO4，(NH4)SO4·6H2O，CuSO4，CO(NH2)2，Fe2O3等物质，或者采用有机型的生物质材料，例如经过预加工的市政生活垃圾合成物。在化学脱水的同时，起到使污泥疏松、稳定、除臭的作用。其中的CaO类物质对污泥焚烧的二次污染问题也同时有所改善。其热值的提高，可通过添加煤粉、化学增热剂、垃圾合成物等方法实现，使污泥成为替代动力煤的燃料。
3 结语
本文通过对山西省污水厂污泥特点以及各种污泥处理技术的分析，对现状山西省的污泥处理、处置面临的问题进行了深入研究。对污泥直接填埋、污泥堆肥、污泥直接焚烧、污泥燃料化的可行性进行了论证，对各种技术需要改进的关键问题进行了剖析。本文认为，污泥燃料化技术可以解决污泥含水率高、热值低这两个污泥综合利用的关键问题，能够将污泥改造成为电厂可用的燃料，具有广阔的市场前景。污泥燃料化在污泥无害化的基础上，可实现污泥综合利用的目标，有助于改善城市环境质量，促进社会经济可持续发展。
［1] 吴新民．生活污泥的性质和农业利用可行性研究［J］．安徽师范大学学报(自然科学版)，1999，22(4):359-360，374．
［2] 陈同斌，黄启飞，高 定，等．中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势［J］．环境科学学报，2003，23(5):561-569．
［3] 宋敬阳．城市污水污泥中重金属的生物滤取［J］．云南环境科学，1996，15(1):58-61．
［4] 刘昌庚，张盼月，曾光明，等．生物淋滤——PAC与PAM联合调理城市污泥［J］．环境科学，2010，31(9):2124-2128．
［5] 权进香．城市污水处理厂污泥最终处置方式的探讨［J］．科技情报开发与经济，2006，16(3):275-276．
［6] 陈萍丽，赵秀兰．城市污泥特征及其资源化利用［J］．微量元素与健康研究，2006，23(1):54-56．
