摘要：介紹了污染河道水體化學(xué)混凝強(qiáng)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(xué)污泥處理及處置清潔生產(chǎn)的方式，并論述了對(duì)污泥減量化、無(wú)害化、資源化清潔生產(chǎn)的原則。

　　關(guān)鍵詞：化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理,絮凝,化學(xué)污泥,清潔生產(chǎn)

　　0 前言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，污水的排放量逐年增加，而污水處理設(shè)施又不能滿足發(fā)展的需要，導(dǎo)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(yán)重，成為目前重要的環(huán)境問(wèn)題。為了解決水環(huán)境的污染負(fù)荷增加與治理投入有限的矛盾，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)高效的污水化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理(CEPT，Chemically Enhanced Primary Treatment)技術(shù)處理污水。該技術(shù)又稱(chēng)化學(xué)混凝強(qiáng)化處理工藝，即在常規(guī)混凝處理過(guò)程中，通過(guò)提高絮凝劑(復(fù)合聚氯化鋁、聚氯化鐵、氯化鐵)的投加量或優(yōu)選絮凝劑來(lái)提高污染物去除率的過(guò)程。CEPT法凈化后基本可達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[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(guó)內(nèi)在香港、北京、上海、廣東、山東等地應(yīng)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(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，同時(shí)又是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，如果還是用傳統(tǒng)的處置方法(土地填理、海洋排放)進(jìn)行處理，相對(duì)于當(dāng)今環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格化，顯然是不符合我國(guó)提出的對(duì)工業(yè)過(guò)程實(shí)行清潔生產(chǎn)的要求。因此，有必要對(duì)化學(xué)污泥的特性及處置進(jìn)行探討，實(shí)踐與探索化學(xué)污泥的清潔生產(chǎn)。

　　1 化學(xué)污泥的特點(diǎn)

　　污水化學(xué)混凝強(qiáng)化處理原理是通過(guò)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(xué)污泥(初沉污泥)，為一種含水率很高的絮狀泥粒，實(shí)際上是由污水中的懸浮物、微生物與所吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物顆粒組成的極其復(fù)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(fù)雜，其中有機(jī)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(shí)際經(jīng)驗(yàn)，欲使污泥處理達(dá)標(biāo)，其費(fèi)用一般要占運(yùn)行成本的40%以上[3]。如何處置大量的污泥是一個(gè)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(méi)有廢物的概念，污泥在傳統(tǒng)意義上是廢棄物，實(shí)際是“放錯(cuò)了位置的資源”，對(duì)污泥進(jìn)行合理的處理，可以成為其它過(guò)程的原材料[4]。對(duì)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(yīng)用。污泥中含有的N、P、K是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)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(jìn)作物的生長(zhǎng)。在國(guó)外將污泥堆肥干燥顆�；�后用于出售的復(fù)合肥己經(jīng)相當(dāng)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(shù)木的樹(shù)高和樹(shù)徑的生長(zhǎng)都明顯高于對(duì)照樹(shù)木，林地土壤得到了改良。在建設(shè)草地的過(guò)程多次施用污泥堆肥，可促進(jìn)樹(shù)木、花卉、草坪的生長(zhǎng)，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(yíng)養(yǎng)物等優(yōu)點(diǎn)，是大多數(shù)國(guó)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(lái)發(fā)展方向。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國(guó)，土地利用將是污泥資源化利用的一個(gè)重要途徑。

　　2.2 熱值利用

　　污泥資源化應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程的途徑主要是利用污泥所含的熱值�；瘜W(xué)絮凝污泥中含有一定量的有機(jī)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(duì)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(yīng)用中溫厭氧消化可以降解污泥中的有機(jī)物，殺死部分病原菌和寄生蟲(chóng)，從而使污泥穩(wěn)定和部分無(wú)害化，同時(shí)消化產(chǎn)生一定量的沼氣，可以作為能源回收，對(duì)節(jié)能降排有很大意義[7]。

　　近幾年新建的污水廠開(kāi)始采用污泥焚燒方法來(lái)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(shì)在于可以迅速和較大程度地使污泥達(dá)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(yīng)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(guó)內(nèi)用河底泥通過(guò)調(diào)節(jié)配方制得輕質(zhì)磚，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，產(chǎn)品的物理特性基本上可以達(dá)到燒結(jié)普通磚的技術(shù)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(duì)于原料而言大大降低，因此不會(huì)對(duì)周?chē)�環(huán)境造成影響;同時(shí)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(zhǎng)，也避免了建設(shè)新的堆場(chǎng)和補(bǔ)償?shù)氐暮馁M(fèi)。

　　另我公司對(duì)含水率80%的脫水污泥進(jìn)行添加石灰干化試驗(yàn)，試驗(yàn)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(jī)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(diǎn)是有效利用污泥自身的熱值，減少燒制時(shí)燃料消耗。但污泥在制建材前必須脫水，機(jī)械脫水成本較高，其應(yīng)用還要進(jìn)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(dāng)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(jī)物。污泥能作為粘結(jié)劑將無(wú)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(lái)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(duì)于廢物的資源化利用，實(shí)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?gòu)U水，而目前處理重金屬?gòu)U水最好的方法是吸附法，具有可回收有價(jià)金屬、選擇性好、污泥量少等特點(diǎn)而倍受親睞，但吸附劑的價(jià)格高制約了吸附法的應(yīng)用。將污泥炭化后制得的污泥吸附劑可作為一種新型廉價(jià)吸附材料，對(duì)廢水中的Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子具有較強(qiáng)的吸附性能[8.9]。

　　2.5 回收化學(xué)絮凝劑

　　鋁鹽和鐵鹽是污水化學(xué)混凝強(qiáng)化一級(jí)處理以及自來(lái)水廠水處理、工業(yè)用水處理最常用的絮凝劑。化學(xué)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(jī)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(yīng)用東莞市某水質(zhì)凈化廠的脫水化學(xué)絮凝污泥為原料，開(kāi)發(fā)一種回收鋁來(lái)制備絮凝劑的新技術(shù)，可回收污泥中約90~95%鋁鹽，鐵鹽的再生率最高可達(dá)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(qiáng)的吸附性能的吸附劑。該新技術(shù)在資源化利用的同時(shí)達(dá)到減量化、無(wú)害化，實(shí)現(xiàn)了污水化學(xué)混凝強(qiáng)化一級(jí)處理中污泥零排放，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的清潔生產(chǎn)。

　　3 污泥的無(wú)害化

　　污泥無(wú)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(wú)害化處理目的是降解污泥中的有機(jī)質(zhì)，穩(wěn)定重金屬離子，進(jìn)一步減少污泥含水量，殺滅污泥中的細(xì)菌、病原體，消除臭味等。污泥中含有一些有毒物質(zhì)無(wú)法直接資源化利用，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理。

　　污泥焚燒是污泥無(wú)害化處理中最為有效的方法，通過(guò)焚燒可以將污泥中含有的病原菌及寄生蟲(chóng)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(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)高，焚燒過(guò)程中會(huì)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(kuò)散，限制了它的使用范圍。

　　4 污泥的減量化

　　污泥減量化技術(shù)是指在保證污水處理效果的前提下，借助于物理的、化學(xué)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(dá)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(kāi)始治理是清潔生產(chǎn)的重要思想，目的要求在生產(chǎn)過(guò)程中盡可能少地產(chǎn)生污染物質(zhì)。

　　通過(guò)工藝改造，降低工藝單元污泥產(chǎn)率。在污泥處理過(guò)程中延長(zhǎng)曝氣時(shí)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(shí)現(xiàn)從源頭上減量化，但是這種方法的缺點(diǎn)是造成動(dòng)力費(fèi)用的增加。

　　超聲波水處理技術(shù)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(qiáng)大水力剪切力使污泥絮體被破碎成小的碎塊，可以壓碎細(xì)胞壁、釋放細(xì)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(dá)到減少污泥量的作用。

　　應(yīng)用臭氧可以削減50%左右的污泥量，同時(shí)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(guò)氧乙酸(PAA)與Fenton試劑為氧化劑，研究了它們對(duì)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(duì)污泥的減容效果更為顯著[10]。

　　采用專(zhuān)用深度脫水處理設(shè)備和專(zhuān)用脫水劑配合使用，對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水處理，實(shí)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(yǔ)

　　污泥的處理與處置必須嚴(yán)格遵循“減量化、無(wú)害化、資源化”的原則，把污泥“減量化”作為工作重點(diǎn)，將“無(wú)害化、資源化”作為未來(lái)工作的方向，改變傳統(tǒng)思路，樹(shù)立科學(xué)發(fā)展觀，引入清潔生產(chǎn)的理念，實(shí)現(xiàn)污泥綜合利用，才能從根本上解決污泥對(duì)環(huán)境的污染。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 許春華.高寶玉.盧磊等.城市納污河道廢水化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理的研究[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版).2006.41(2):116~120.

　　[2] 黃壯群.東莞運(yùn)河采用一級(jí)強(qiáng)化處理工藝參數(shù)的確定[J].工業(yè)水處理.2006.26(5):79~81.

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

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

　　[5] 張宗國(guó).吳永麗.何夢(mèng)玲. 城市污水處理廠污泥的土地利用[J].青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào).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(yè).2008.2:67~68.

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

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

　　[9]夏暢斌.劉春華.曾經(jīng).污泥制備活性炭對(duì)Pb(II)和Ni(II)的吸附和回收利用[J].材料保護(hù).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(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治.2008.30(4):73~77.