污泥資源化技術簡介
摘要：污泥處理技術大致可歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用;二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現變廢為寶。后者符合可持續 發展 的戰略方針，有利于建立循環型 經濟 ，近年來得到廣泛關注。
關鍵詞：污泥資源化技術
污泥處理技術大致可歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用;二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現變廢為寶。后者符合可持續發展的戰略方針，有利于建立循環型經濟，近年來得到廣泛關注。
一、污泥堆肥
污泥中含有大量的有機質、氮、磷、鉀等植物需要的養分，其含量高于常用牛羊豬糞等農家肥，可以與菜籽餅、棉籽餅等優質的有機農肥相媲美。但是污泥中往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必須對污泥進行穩定化、無害化處理，如好氧與厭氧消化、堆肥化等，其中堆肥化處理是較多采用的一種 方法 。
堆肥化是利用微生物的作用，將不穩定的有機質降解和轉化成穩定的有機質，并使揮發性有機質含量降低，減少臭氣;物理性狀明顯改善(如水含量降低，呈疏松、分散、粒狀)，便于貯存、運輸和使用;高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽，使堆肥產品更適合作為土壤改良劑和植物營養源。
我國 農村 利用雜草、秸稈等和禽獸糞便混合，制成有機肥料的做法已有很長的 歷史 ，但這種堆肥過程主要靠 自然 通風或表面擴散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作為大規模處理處理、生產高質量堆肥產品的手段。 現代 堆肥化制好氧快速堆肥過程，污泥堆肥過程的主要技術措施比較復雜，主要包括：調整堆料的含水率和適當的C/N比;選擇填充料改變污泥的物理性狀;建立合適的通風系統;控制適宜的溫度和pH值等。
二、污泥消化制沼氣
污泥厭氧消化不僅是現在，而且也是未來 應用 最為廣泛的污泥穩定化工藝。厭氧消化較其他穩定化工藝獲得廣泛應用的原因是它具有如下優點：
1 產生能量(甲烷)，有時超過廢水處理過程所需的能量;
2 使最終需要處置的污泥體積減少30%~50%;
3 消化完全時，可消除惡臭;
4 殺死病原微生物，特別是高溫消化時
5 消化污泥容易脫水，含有有機肥效成分，適用于改良土壤。
但當處理廠規模較小，污泥數量少，綜合利用價值不大時，也可采用污泥好氧消化。它的主要優點是：運行操作比較方便和穩定、處理過程需排出的污泥量少。但運行費用大、能耗多。
在具體工程實踐中，污泥處理采用哪種工藝，厭氧消化還是好氧消化，應視具體情況而定，如污泥的數量、有無利用價值、運轉管理水平的要求、運行管理與能耗、處理場地大小等。
有機污泥經消化后，不僅有機污染物得到進一步的降解、穩定和利用，而且污泥數量減少(在厭氧消化中，按體積計約減少1/2左右)，污泥的生物穩定性和脫水性能大為改善。這樣，有利于污泥再作進一步的處置。
三、污泥燃料化技術
隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化，現有的污泥處理技術逐漸不能滿足要求，例如燃燒含水率80%的污泥，每噸污泥(干基)的輔助燃料需消耗304~565L重油，能耗大;污泥填埋必須預先脫水到含水率至少小于70%，而達到這樣的含水率 目前 的污泥脫水技術需要消耗大量的藥劑，既增加了成本，也增加了污泥量;土地還原是目前污泥消納量最大的處理方法，但很多 工業 廢水中含有重金屬和有毒有害的有機物，不能作肥料或土壤改良劑。因此尋找一種適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實現減量化、無害化、穩定化和資源化的污泥處理技術，是當前污泥處理技術 研究 開發的方向。污泥燃料化被認為是有望取代現有的污泥處理技術最有前途的方法之一。
污泥燃料化方法目前有兩種，一種是污泥能量回收系統，簡稱HERS法(Hyperion Energy System)，第二種是污泥燃料化法，簡稱SF法(Sludge Fuel)。
(一)、HERS法
HERS法工藝流程如圖1所示。它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進行厭氧消化，產生的消化氣經過脫硫后，用作發電的燃料。混合消化污泥林、離心脫水至含水率80%，加入輕溶劑油，使其變成流動行漿液，送入四效蒸發器蒸發，然后經過脫輕油，變成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。輕油再返回到前端做脫水污泥的流動媒體，污泥燃料燃燒產生的蒸汽一部分用來蒸發干燥污泥，多余用來蒸汽發電。
HERS法所用的物料是經過機械脫水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸發法一般是用蒸發干燥法，不能獲得能量收益，而采用CG法可以有能量收益;污泥能量回收兩種方式，即厭氧產生消化氣和污泥燃燒產生熱能，然后以電力形式回收利用。
圖1 HERS法工藝流程
(二)、SF法
SF法工藝流程如圖2所示。它將未消化的混合污泥經過機械脫水后，加入重油，調制成流動漿液送入四效蒸發器蒸發，然后經過脫油，變成含水率約5%、含油率10%以下，熱值為23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流動介質重復利用，污泥燃料燃燒產生蒸汽，作為污泥干燥的熱源和發電，回收能量。
圖2 SF法工藝流程圖
HERS法與SF法不同，一是前者污泥先經過消化，消化氣和蒸汽發電相結合回收能量。后者不經過污泥熱值降低的消化過程，直接將生成污泥蒸發干燥制成燃料;二是HERS法使用的污泥流動媒體是輕質溶劑油，黏度低，與含水率80%左右的污泥很難均勻混合，蒸發效率低，而SF法采用的是重油，與脫水污泥混合均勻。三是HERS法輕溶劑油回收率接近100%，而SF法重油回收率較低，流動介質要不斷補充。
四、污泥的建材利用
污泥中除了有機物外往往還含有20~30%的無機物，主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使污泥焚燒去除了有機物，無機物仍以焚燒灰的形式存在，需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機物和無機物污泥的建材利用是一種經濟有效的資源化方法。
污泥的建材利用大致可歸結為以下方法：制輕質陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產水泥等，制磚已經很少應用。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產各種建材，近年來，為了減少投資(建設焚燒爐)，充分利用污泥自身的熱值，節省能耗，直接利用污泥作原料生產各種建材的技術已開發成功。
污泥制輕質陶粒的方法按原料不同可分為兩種，一是用生污泥或厭氧發酵污泥的焚燒灰造粒后燒結。這種方法20世紀80年代已趨向成熟，并投入應用。利用焚燒灰制輕質陶粒需要單獨建設焚燒爐，污泥中的有機成分沒有得到有效利用。近年來開發了直接從脫水污泥制陶粒的新技術。
污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。但是以往的技術均以污泥焚燒灰做原料，投資大，污泥自身的熱值得不到充分利用，成本高，阻礙了進一步推廣應用。近年來開發了直接用污泥植被熔融材料的技術，大大降低了投資和運行成本，提高了產品附加值。
我國是世界水泥第一生產大國，對照國外經驗，利用生產水泥消納廢物的潛力很大。目前我國水泥工業利用廢物例還不到10%。水泥生產中利用廢物主要是高爐水渣、粉煤灰，副產品石膏、爐渣煙塵、舊橡膠輪胎等。近年來，日本利用城市垃圾(污泥)焚燒灰和下水道污泥為原料生產水泥獲得成功，用這種原料生產的水泥叫生態水泥，2001年已建成第一座生態水泥廠，年生產能力為11萬噸。一般認為污泥作為生產水泥原料時，其含量不得超過5%，按此估算，日本東京都污水處理廠的污泥可年產200萬噸生態水泥。由此可知，污泥生產水泥既是污泥資源化利用的重要途徑，也是行之有效的方法，已引起國內外的高度重視。
五、活性污泥做黏結劑
據不完全統計，我國現有城市污水處理廠日處理能力約為600萬噸，每年產生的污泥量約為100多萬噸。再加上大型 企業 和石化廠的污水處理裝置，全國每年產生的污泥量十分可觀。而與此同時我國有數千家小型合成氨廠，其中絕大多數采用黏結性較強的白泥或石灰做氣化型煤黏結劑。通常將這類黏結劑制成的型煤成為白泥型煤或石灰炭化型煤。石灰炭化型煤氣化反應性好，但成型工藝復雜，石灰添加量較多、成本也高， 影響 工廠 經濟 效益。白泥型煤生產工藝較簡單，制成的型煤強度高，但型煤氣化反應性差，灰渣殘炭高，蒸汽耗量大，是困擾生產廠家的一大難題。為此尋找一種黏結性高、成本低、型煤氣化反應好的黏結劑一直是化肥廠的一個重要課題。污泥本身含有有機物，如蛋白質、脂肪和多糖，具有一定的熱值，又有一定的黏結性能。活性污泥做黏結劑將無煙粉煤加工成型煤，而污泥在高溫氣化爐內被處理，防止了污染;污泥作為型煤黏結劑，替代白泥可改善在高溫下型煤的內部孔結構，提高了型煤的氣化反應性，降低了灰渣中的殘炭，提高炭轉化率，污泥既可以作為一種黏結劑，同時也是一種疏松劑，污泥的熱值也得到了利用，且污泥處理量大。
六、剩余污泥制可降解塑料
聚羥基烷酸(PHA)是許多原核生物在不平衡生長條件合成的胞內能量和碳源貯藏性物質，是一類可完全生物降解、具有良好加工性能和廣闊 應用 前景的新型熱塑材料。在化學合成塑料所造成的“白色污染”日益嚴重的今天，PHA作為合成塑料的理想替代品，已成為微生物工程學 研究 的熱點。 目前 利用純鐘發酵生產是獲得PHA的主要途徑，但由于生產成本過高制約了其大規模的商業化應用。因此，降低PHA的生產成本是大規模商業化應用PHA所需解決的首要 問題 。活性污泥是廢水處理系統中 自然 形成的微生物和有機物的聚集體，1974年有人從活性污泥中提取到PHA，為利用活性污泥生產PHA奠定了基礎。
七、污泥低溫熱解制燃料油
生物法污水處理過程中，不可避免的有一定量的污泥產生，污泥處理已經成為污水處理系統的重要組成部分。目前最常見的污泥處理 方法 是農用、填埋和焚燒。由于前兩種方法均需要一定的土地，而占總處理成本25%~50%的燃料費用又使焚燒成為相當昂貴的污泥處理方法。因此，通過改善污泥的燃燒性質，取得污泥燃燒的能量自身平衡是節約污泥熱化學處理過程能源的有效途徑。
污泥低溫熱解是利用污泥有機質在加熱條件下的部分熱裂解過程，產生活性衍生燃料的技術。經此過程污泥轉化為燃燒特性優越的油、炭和可燃氣，過程所需的能量由產生的燃料燃燒提供，剩余能量以燃料油的形式回收。此技術由Bayer和Bridle進行了實驗室研究，Canada進行了中試研究，證明是一個能量自給有余的過程，有可觀的應用前景。
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