陳晨詠
(廣東粵港供水有限公司,廣東 深圳 518021)
污水處理廠的污泥主要是污水處理過程中沉淀的懸浮物質,其中包括各種重金屬等,對環境造成不良影響。傳統的污泥處理方法主要是填埋法,這種處理方式對土壤產生嚴重的危害,會導致填埋區域周圍無法生長植物,而污泥露天堆放對空氣造成一定的污染。如何處置污水處理廠污泥成為環境保護領域的課題之一。另一方面,污泥中含有大量的有機物或植物生長所需的營養元素,污泥經過處理后可以實現再利用,從而提高我國資源的利用率。然而,污泥的再處理成本較高,近年來,研究人員不斷探索污泥處置技術,希望在提高污泥再利用的基礎上,降低污泥的處置成本。
污水處理廠排放的污泥含有大量的有機物、細菌和病原菌等。這些有害物質在污泥中積累,如果不能得到妥善處理,會對人身健康和環境產生較大的危害。污泥中還含有有機物和礦物質,其可以被植物利用,促進植物的生長。且污泥中含有的氮、磷和鉀等物質可以提高土壤的肥力,改善土壤的理化性質,當污泥中的有害物質被處理后,可以作為肥料用于農業生產。但是,污泥中含有的重金屬物質對生態環境的破壞是較大的,未經過處理處置的污泥不能隨意利用,否則也會造成環境的二次污染[1]。
污泥處理的第一步是脫水,主要是去除污泥中的自由水,分離結合水和毛細水,該處理可以有效降低污泥中的水含量。污水處理廠污泥的含水率為90%以上,在處理污泥時,如果不能有效脫除污泥中的水,則無法進行后期的處理和利用。采用污泥脫水的方式可以實現污泥的減量化目的,縮小污泥的體積,方便后續的處理處置和運輸[2]。
在處理污泥過程中,需要采取科學的方法,避免造成二次污染。同時,注意防護污泥的運輸和儲存,如果發生污泥變質,會加大后期對其的處理難度,提高處理成本,因此,污泥處置應遵循穩定性原則。
污泥處置需要符合無害化的要求,從而充分發揮污泥的利用價值。因此,需要堅持無害化處理原則,保證處理后污泥的各項指標符合要求,實現資源化轉變。
污泥濃縮技術是將污泥進行濃縮,從而降低污泥的含水率,縮小污泥的體積。其主要是利用污泥顆粒中含有的縫隙,將水從縫隙中擠出來,主要利用的物理方法如重力法、離心力法等[3]。通過污泥濃縮技術可以減少污泥處置的步驟,節約處理成本,并提高污水的處理效率,降低污水處理廠的日常運營費用,提高企業的經濟效益。
經過濃縮處理后,污泥中的水含量仍較大,含水率大于80%,因而污泥的體積較大,流動性較好,不利于后期的污泥處置。因此,在經過污泥濃縮處理后,還需要進行污泥脫水處理。其主要是將濃縮后的毛細水和空隙水進行過濾分離[4]。常用的污泥機械脫水方式包括真空脫水、離心脫水和壓濾脫水等。真空脫水是利用真空轉鼓過濾機將過濾網一段壓縮成真空模式,從而擠出污泥中多余的水分,大大降低污泥的體積。離心脫水的原理是通過離心力的作用,將污泥中的水分分離出去。壓濾脫水是利用壓力擠壓污泥中的水分,使其通過介質過濾到另一側,從而實現污泥中水分的脫除。這幾種方式在污水處理廠十分常用,可以大大提高污泥的處理效率。
污泥消化分為好氧消化和厭氧消化,主要是降低污泥中有機物的含量,保持污泥的穩定性。其中,厭氧消化主要消除污泥中的病原菌,而好氧消化可提高污泥的曝光量,加快有機物的分解。有機物的消化主要經歷兩個步驟,即水解酸化和產甲烷,通過水解酸化可以分解污泥中的蛋白質,而在產甲烷階段,可以將乙酸等物質再次分解成為甲烷分子,然后再通過新陳代謝作用分解為甲烷,從而將污泥的價值進行充分利用[5]。
焚燒處理就是將污泥進行焚燒,這種方式較為直接,可以減小污泥的體積,最快的消除污泥中的水分。但是這種方式會產生一定的有害氣體,尤其在污泥不能充分燃燒的條件下,會產生更多的有害氣體,如一氧化碳,對生態環境造成較大破壞。因此,如果應用污泥焚燒處理技術,就需要保證污泥的充分燃燒,利用燃燒產生的熱量,去除重金屬物質[6]。
污泥中含有大量的微生物及氮、磷、鉀等營養元素,經處理后可應用于土壤改良領域。為此需要進行好氧菌發酵處理,降解污泥中的有機物,改變污泥的性質,提高污泥的營養成分。同時,通過高溫發酵可以消除污泥中的病原體,實現污泥的無害化處置。將處理好的污泥用于土壤改良,可以提高土壤的肥力,改善土壤的化學及物理性能,促進植物的生長。這種利用方式,也是污泥再利用的主要方式之一[7]。
剩余污泥經處理后可應用于建筑工程方面。經脫水和焚燒處理后,污泥可作為建筑工程的原材料,這樣不僅能實現對資源的回收利用,還可提高工程建設的經濟效益,促進我國建筑業的發展。
污泥經過處理后可以作為肥料應用。將污泥中的重金屬去除后,剩余污泥可以被制作成肥料應用于農業種植領域,實現資源的充分利用[8]。
隨著我國經濟的發展以及城市人口數量的增長,城市污水處理廠的處理量逐年增加,從而增加污泥的處理量和處理難度。而如果不能做好相應的污泥處理工作,將對生態環境帶來極大的威脅。因此,政府部門需要加大污泥處置和再利用的技術研發和投入,提高污泥的處理效率,降低污泥的處理成本,并減小污泥對環境的影響,甚至將污泥進行資源化利用,提高污水處理廠的處理效果[9]。同時,我國需要引進國外的先進技術設備,并建立適合自身情況的污水處理機制,避免因隨意處置污泥而污染環境。此外,污水處理廠也應擴展污泥再利用的領域,促進污泥多元化再利用。