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的方式，并論述了對污泥減量化、無害化、資源化清潔生產的原則。

　　關鍵詞：化學強化一級處理,絮凝,化學污泥,清潔生產

　　0 前言

　　隨著社會經濟的高速發展，污水的排放量逐年增加，而污水處理設施又不能滿足發展的需要，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，成為目前重要的環境問題。為了解決水環境的污染負荷增加與治理投入有限的矛盾，應用經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的處理廠在歐洲十分普通，國內在香港、北京、上海、廣東、山東等地應用的凈化廠也陸續投產[2]。

　　部分污水處理廠產生的污泥絮狀體，未經處理任意排放，不僅對環境造成嚴重的二次污染，同時又是對資源的嚴重浪費，如果還是用傳統的處置方法(土地填理、海洋排放)進行處理，相對于當今環境標準的更加嚴格化，顯然是不符合我國提出的對工業過程實行清潔生產的要求。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。

　　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，聚集形成較大的顆粒(含大量絮凝劑成分和污染物質);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、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。根據實際經驗，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

　　在清潔生產的理論中沒有廢物的概念，污泥在傳統意義上是廢棄物，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，制成污泥肥料為農業和園林等應用。污泥中含有的N、P、K是農作物生長所必須的營養物質，污泥中的腐殖質是良好的土壤改良劑，施用于農田能夠改良土壤結構、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相當普遍;珠江三角洲農民約600年前就把其塘泥用為肥料加以利用。研究結果表明，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。

　　污泥的土地利用具有能耗低，可回收利用污泥中營養物等優點，是大多數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展方向。我國是一個發展中的農業大國，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素，脫水后的污泥熱量約375~635kJ/ kg，經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”， 作為垃圾發電廠爐窯的輔助燃料，可以充分發揮污泥的熱值。

　　對日處理能力較大的污水處理廠所產生的污泥，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，從而使污泥穩定和部分無害化，同時消化產生一定量的沼氣，可以作為能源回收，對節能降排有很大意義[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。國內用河底泥通過調節配方制得輕質磚，經過檢測，產品的物理特性基本上可以達到燒結普通磚的技術要求。底泥制磚使得As和重金屬變得穩定，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地的耗費。

　　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。污泥能作為粘結劑將無煙粉煤加工成型煤，污泥可改善高溫下煤內部孔結構，降低灰渣中的殘碳，污泥熱值也得到充分利用。

　　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“以廢治廢”具有重要的意義。

　　電鍍、礦冶、化工、制革等行業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凈化廠的脫水化學絮凝污泥為原料，開發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，實現了污水化學混凝強化一級處理中污泥零排放，達到工業生產過程中的清潔生產。

　　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，穩定重金屬離子，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”的概念，從源頭開始治理是清潔生產的重要思想，目的要求在生產過程中盡可能少地產生污染物質。

　　通過工藝改造，降低工藝單元污泥產率。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，可以使總的污泥產量減少40~53%。實現從源頭上減量化，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，在液體中發生空化現象，將產生大量空化氣泡，氣泡破滅產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、釋放細胞內含物，使污泥中顆粒態COD轉變為溶解態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，Fenton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，改變傳統思路，樹立科學發展觀，引入清潔生產的理念，實現污泥綜合利用，才能從根本上解決污泥對環境的污染。

　　參考文獻

　　[1] 許春華.高寶玉.盧磊等.城市納污河道廢水化學強化一級處理的研究[J].山東大學學報(理學版).2006.41(2):116~120.

　　[2] 黃壯群.東莞運河采用一級強化處理工藝參數的確定[J].工業水處理.2006.26(5):79~81.

　　[3]王銀川.城市污水混凝強化處理中污泥的特性探討[J].工業安全與環保.2005.31(10): 23~25.

　　[4]王曉批.詹健.康曉榮等. 中國城市污水廠污泥處理與處置技術[J].江西化工.2007.3:24~27.

　　[5] 張宗國.吳永麗.何夢玲. 城市污水處理廠污泥的土地利用[J].青島建筑工程學院學報.2004.25(2):78~81.

　　[6] 吳大付.李東方.任秀娟.污水處理廠污泥的處置方法及其土地利用[J].廣西輕工業.2008.2:67~68.

　　[7] 羅建華.魏貴臣.污泥熱處置技術概述[J].江蘇環境科技. 2006.19(3):55~57.

　　[8]夏暢斌.劉春華.張玲.城市污泥灰對電鍍廢水中Cu(II)、Zn(II)的吸附研究[J].材料保護.2008.41(1):70~72.

　　[9]夏暢斌.劉春華.曾經.污泥制備活性炭對Pb(II)和Ni(II)的吸附和回收利用[J].材料保護.2006.3(12):58~60.

　　[10] 潘碌亭.王鍵.束玉寶.污泥減量化與資源化研究進展[J].環境污染與防治.2008.30(4):73~77.