摘要：介紹了污染河道水體化學混凝強化處理中污泥的特性、處置方法以及資源化利用等方面的研究成果。概述了化學污泥處理及處置清潔生產(chǎn)的方式，并論述了對污泥減量化、無害化、資源化清潔生產(chǎn)的原則。

　　關鍵詞：化學強化一級處理,絮凝,化學污泥,清潔生產(chǎn)

　　0 前言

　　隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，污水的排放量逐年增加，而污水處理設施又不能滿足發(fā)展的需要，導致大量污水直接排放到城市水體，造成河道水體污染日趨嚴重，成為目前重要的環(huán)境問題。為了解決水環(huán)境的污染負荷增加與治理投入有限的矛盾，應用經(jīng)濟高效的污水化學強化一級處理(CEPT，Chemically Enhanced Primary Treatment)技術處理污水。該技術又稱化學混凝強化處理工藝，即在常規(guī)混凝處理過程中，通過提高絮凝劑(復合聚氯化鋁、聚氯化鐵、氯化鐵)的投加量或優(yōu)選絮凝劑來提高污染物去除率的過程。CEPT法凈化后基本可達到國家二級排放標準[1]。目前，用CEPT法處理污染河道水質(zhì)的處理廠在歐洲十分普通，國內(nèi)在香港、北京、上海、廣東、山東等地應用的凈化廠也陸續(xù)投產(chǎn)[2]。

　　部分污水處理廠產(chǎn)生的污泥絮狀體，未經(jīng)處理任意排放，不僅對環(huán)境造成嚴重的二次污染，同時又是對資源的嚴重浪費，如果還是用傳統(tǒng)的處置方法(土地填理、海洋排放)進行處理，相對于當今環(huán)境標準的更加嚴格化，顯然是不符合我國提出的對工業(yè)過程實行清潔生產(chǎn)的要求。因此，有必要對化學污泥的特性及處置進行探討，實踐與探索化學污泥的清潔生產(chǎn)。

　　1 化學污泥的特點

　　污水化學混凝強化處理原理是通過投加大量的絮凝劑，使微小的懸浮固體、膠體顆粒脫穩(wěn)，聚集形成較大的顆粒(含大量絮凝劑成分和污染物質(zhì));以重力沉降或溶氣浮除等分離所得的固體物為化學污泥(初沉污泥)，為一種含水率很高的絮狀泥粒，實際上是由污水中的懸浮物、微生物與所吸附的有機物、無機物顆粒組成的極其復雜的“非均質(zhì)體”的聚集體，其含固量一般在0.25%~2%之間。污泥組成十分復雜，其中有機質(zhì)、氮、磷含量很高，重金屬含量也很高，還含有大量的病原微生物，還含有大量絮凝劑成分(鋁鹽和鐵鹽)。污泥變異性大，水分比例極高且不易脫水，增加了處理的難度。根據(jù)實際經(jīng)驗，欲使污泥處理達標，其費用一般要占運行成本的40%以上[3]。如何處置大量的污泥是一個值得深入研究的課題。

　　2 污泥的資源化

　　在清潔生產(chǎn)的理論中沒有廢物的概念，污泥在傳統(tǒng)意義上是廢棄物，實際是“放錯了位置的資源”，對污泥進行合理的處理，可以成為其它過程的原材料[4]。對污泥的資源化利用本身就是節(jié)約資源，為污泥處置與處理找到一條變廢為寶的出路。

　　2.1 土地利用[5.6]

　　污泥資源化利用最常用的是堆肥處理，制成污泥肥料為農(nóng)業(yè)和園林等應用。污泥中含有的N、P、K是農(nóng)作物生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，污泥中的腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進作物的生長。在國外將污泥堆肥干燥顆粒化后用于出售的復合肥己經(jīng)相當普遍;珠江三角洲農(nóng)民約600年前就把其塘泥用為肥料加以利用。研究結(jié)果表明，林地施用污泥堆肥后，樹木的樹高和樹徑的生長都明顯高于對照樹木，林地土壤得到了改良。在建設草地的過程多次施用污泥堆肥，可促進樹木、花卉、草坪的生長，提高其觀賞品質(zhì)。

　　污泥的土地利用具有能耗低，可回收利用污泥中營養(yǎng)物等優(yōu)點，是大多數(shù)國家污泥處置的主要途徑之一。但隨著可填埋的范圍逐漸縮小，土地利用將是未來發(fā)展方向。我國是一個發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國，土地利用將是污泥資源化利用的一個重要途徑。

　　2.2 熱值利用

　　污泥資源化應用于工業(yè)過程的途徑主要是利用污泥所含的熱值。化學絮凝污泥中含有一定量的有機成分和一定量的纖維木質(zhì)素，脫水后的污泥熱量約375~635kJ/ kg，經(jīng)脫水干燥的污泥可用焚燒處理。將污泥按一定比例摻入適量的引燃劑(煤粉和油)、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物混合配制成“合成燃料”， 作為垃圾發(fā)電廠爐窯的輔助燃料，可以充分發(fā)揮污泥的熱值。

　　對日處理能力較大的污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，宜先采用厭氧消化制沼氣。應用中溫厭氧消化可以降解污泥中的有機物，殺死部分病原菌和寄生蟲，從而使污泥穩(wěn)定和部分無害化，同時消化產(chǎn)生一定量的沼氣，可以作為能源回收，對節(jié)能降排有很大意義[7]。

　　近幾年新建的污水廠開始采用污泥焚燒方法來處理污泥，在日本利用該法處置的污泥占總量的60%以上，其優(yōu)勢在于可以迅速和較大程度地使污泥達到資源化、減量化，焚燒后產(chǎn)生的熱量也可充分利用，具有應用前景。

　　2.3 作建筑材料

　　將污泥與粘土、改性劑、水泥等膠凝材料混合固化成建材制品或鋪路。國內(nèi)用河底泥通過調(diào)節(jié)配方制得輕質(zhì)磚，經(jīng)過檢測，產(chǎn)品的物理特性基本上可以達到燒結(jié)普通磚的技術要求。底泥制磚使得As和重金屬變得穩(wěn)定，成品中重金屬的浸出率相對于原料而言大大降低，因此不會對周圍環(huán)境造成影響;同時底泥制磚能減少資源的消耗，使自然泥土資源的使用期得到延長，也避免了建設新的堆場和補償?shù)氐暮馁M。

　　另我公司對含水率80%的脫水污泥進行添加石灰干化試驗，試驗結(jié)果顯示，按每噸干污泥投加1噸石灰的比例，能使污泥含水率降低至40%，投加入石灰后有機質(zhì)含量降低約50%，微生物及大腸桿菌全部死亡，泥餅臭味減少。干燥后的污泥石灰含量高，然后用于燒制水泥或市政用磚等建筑材料，優(yōu)點是有效利用污泥自身的熱值，減少燒制時燃料消耗。但污泥在制建材前必須脫水，機械脫水成本較高，其應用還要進一步研究。

　　2.4 制備環(huán)保材料

　　用礦化污泥可制備用于回收水表面溢油的吸附劑，且效果相當顯著。從污泥中提取出微生物絮凝劑，不僅可用于油水分離，還可用于去除污水中的懸浮物、有機物。污泥能作為粘結(jié)劑將無煙粉煤加工成型煤，污泥可改善高溫下煤內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，降低灰渣中的殘?zhí)迹�污泥熱值也得到充分利用�?/p>

　　污泥熱解的衍生材料可以作為很好的吸附劑。以污泥為原料，利用活化方法制備活性炭吸附劑，現(xiàn)已取得了較好的處理效果，以污泥制備吸附劑來脫除煙氣中SO2，不但為燃煤煙氣SO2的處理提供了一條新途徑，對于廢物的資源化利用，實現(xiàn)“以廢治廢”具有重要的意義。

　　電鍍、礦冶、化工、制革等行業(yè)每年要排放大量的重金屬廢水，而目前處理重金屬廢水最好的方法是吸附法，具有可回收有價金屬、選擇性好、污泥量少等特點而倍受親睞，但吸附劑的價格高制約了吸附法的應用。將污泥炭化后制得的污泥吸附劑可作為一種新型廉價吸附材料，對廢水中的Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子具有較強的吸附性能[8.9]。

　　2.5 回收化學絮凝劑

　　鋁鹽和鐵鹽是污水化學混凝強化一級處理以及自來水廠水處理、工業(yè)用水處理最常用的絮凝劑。化學絮凝污泥中的主要成分是氫氧化鋁和其他金屬氫氧化物、有機質(zhì)和硅酸鹽，鋁的含量接近低品位鋁釩土礦，是一種重要的鋁再生資源。作者應用東莞市某水質(zhì)凈化廠的脫水化學絮凝污泥為原料，開發(fā)一種回收鋁來制備絮凝劑的新技術，可回收污泥中約90~95%鋁鹽，鐵鹽的再生率最高可達70%~85%，制成具有絮凝效用的凈水劑，回用于污水處理中;回收鋁鹽和鐵鹽后的泥餅制備具有較強的吸附性能的吸附劑。該新技術在資源化利用的同時達到減量化、無害化，實現(xiàn)了污水化學混凝強化一級處理中污泥零排放，達到工業(yè)生產(chǎn)過程中的清潔生產(chǎn)。

　　3 污泥的無害化

　　污泥無害化的方法主要有焚燒法、消化法、濕法氧化法、生物除臭法、熱干燥法等。污泥無害化處理目的是降解污泥中的有機質(zhì)，穩(wěn)定重金屬離子，進一步減少污泥含水量，殺滅污泥中的細菌、病原體，消除臭味等。污泥中含有一些有毒物質(zhì)無法直接資源化利用，應先對其進行無害化處理。

　　污泥焚燒是污泥無害化處理中最為有效的方法，通過焚燒可以將污泥中含有的病原菌及寄生蟲卵全部殺死，并且可以使污泥的體積大大減少，但這種方法的投資和運行費用相當高，焚燒過程中會產(chǎn)生有毒尾氣，煙塵(固體粉塵)和尾氣含有重金屬造成污染擴散，限制了它的使用范圍。

　　4 污泥的減量化

　　污泥減量化技術是指在保證污水處理效果的前提下，借助于物理的、化學的和生物的方法使活性污泥處理系統(tǒng)向外界排放的污泥量減至最少，從根本上達到降低污染的目的。污泥減量化必須引入“清潔生產(chǎn)”的概念，從源頭開始治理是清潔生產(chǎn)的重要思想，目的要求在生產(chǎn)過程中盡可能少地產(chǎn)生污染物質(zhì)。

　　通過工藝改造，降低工藝單元污泥產(chǎn)率。在污泥處理過程中延長曝氣時間或提高曝氣池中的溶解氧濃度，可活化CEPT污泥，后回流到曝氣池，可以使總的污泥產(chǎn)量減少40~53%。實現(xiàn)從源頭上減量化，但是這種方法的缺點是造成動力費用的增加。

　　超聲波水處理技術是在超聲波作用下，在液體中發(fā)生空化現(xiàn)象，將產(chǎn)生大量空化氣泡，氣泡破滅產(chǎn)生的強大水力剪切力使污泥絮體被破碎成小的碎塊，可以壓碎細胞壁、釋放細胞內(nèi)含物，使污泥中顆粒態(tài)COD轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)COD，可達到減少污泥量的作用。

　　應用臭氧可以削減50%左右的污泥量，同時可以提高污泥的沉降性能。依據(jù)臭氧污泥減量原理，作者嘗試以過氧乙酸(PAA)與Fenton試劑為氧化劑，研究了它們對污泥的降解性能，都有一定的減容效果。相比而言，F(xiàn)enton試劑對污泥的減容效果更為顯著[10]。

　　采用專用深度脫水處理設備和專用脫水劑配合使用，對污泥進行深度脫水處理，實現(xiàn)了將含水率85%以上的污泥脫水到含水率40%~60%的效果，污泥體積大大減少，脫水后的污泥可以粉碎，便于填埋和多方面的資源化利用。

　　5 結(jié)語

　　污泥的處理與處置必須嚴格遵循“減量化、無害化、資源化”的原則，把污泥“減量化”作為工作重點，將“無害化、資源化”作為未來工作的方向，改變傳統(tǒng)思路，樹立科學發(fā)展觀，引入清潔生產(chǎn)的理念，實現(xiàn)污泥綜合利用，才能從根本上解決污泥對環(huán)境的污染。

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