I目錄 1 1 1 1 2 2 3 4 4 5 5 6 7 8污泥類是我國(guó)城鎮(zhèn)公共污水處理廠用于污水處理排放的一些衍生有機(jī)污染物，成分相當(dāng)復(fù)雜，有一些含水率比較高、有氣味惡臭、有毒或者有害氣體等多重污染危害特性，如污泥不立即進(jìn)行充分有效及時(shí)的化學(xué)處理與處置操作而直接隨意丟棄排放大氣或集中堆埋，將會(huì)造成對(duì)污染土壤植被和城鎮(zhèn)地下水資源造成更加嚴(yán)重地污染，同時(shí)也同樣會(huì)直接帶來有毒惡臭病菌擴(kuò)散等污染[27]。污泥氧化焚燒主要的技術(shù)工藝條件一般是需要污泥在相對(duì)極高的缺氧溫度環(huán)境氣氛中循環(huán)進(jìn)行，在污泥反應(yīng)爐膛中必須注入大量充足數(shù)量的高濃度氧氣，并能夠讓高濃度污泥氧氣進(jìn)行無氧燃燒氧化反應(yīng)，將焚燒污泥過程中積累的土壤有機(jī)質(zhì)最終轉(zhuǎn)化還原為含二氧化氮，二氧化碳甲烷等其它對(duì)生活環(huán)境也基本幾乎沒有明顯危害作用的污染氣體，且污泥焚燒時(shí)最終分離得到污泥的焚燒產(chǎn)物中主要有機(jī)成分必須是污泥煙氣與灰渣。因此通過上述工藝我們可以看出，污泥經(jīng)過焚燒處理后能夠?qū)⑽勰嘀械挠袡C(jī)物進(jìn)行充分分解，且在高溫的條件下能夠徹底殺死有害病菌，從而杜絕了污泥中不同種類生物對(duì)環(huán)境和人類所造成的危害，而且處理的最終產(chǎn)物相比于原來未處理的污泥體積相比，只有1/10大小，因此綜上所述，干化焚燒的實(shí)際應(yīng)用意義較高，且對(duì)環(huán)境也較為友好[24]。污泥垃圾填埋場(chǎng)是指土壤淤泥體在向地下輸送污水處理與運(yùn)輸污泥過程中自然沉積和形成固體的泥狀物質(zhì)，這種固體物質(zhì)一般中是以大量天然揮發(fā)性有機(jī)物鹽團(tuán)為主要的固體成分，含水率通常比較低高，富含有多種的各類無機(jī)天然無機(jī)有毒物質(zhì)及一些有害無機(jī)固體物質(zhì)。污泥填埋場(chǎng)的處理填埋方法通常有人工單獨(dú)的填埋處理方式和機(jī)械填埋及混合物料的機(jī)械填埋及處理方法兩種最基本填埋方式。單獨(dú)污泥的混合填埋的處理工藝在國(guó)內(nèi)當(dāng)前和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)都并不太特別和常用，脫水式污泥填埋場(chǎng)是與城市其他的生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行混合填埋的混合填埋處理技術(shù)主要是指針對(duì)在國(guó)內(nèi)的目前的城市污泥垃圾處理中傳統(tǒng)的單一污泥的混合污泥混合填埋處理的技術(shù)方式，污泥顆粒在進(jìn)入污泥填埋場(chǎng)處理后一般首先要經(jīng)過和其它填埋的垃圾堆一起碾壓及覆土壓實(shí)等分層碾壓方法然后進(jìn)行多層堆,然后再在上面進(jìn)行二次碾壓。污泥顆粒集中填埋后的生物處理技術(shù)方法應(yīng)用比較多簡(jiǎn)單、易行、成本低且對(duì)工程適應(yīng)性會(huì)更的強(qiáng)[25]厭氧堆肥是指由厭氧兼性缺氧微生物在無氧條件下將有機(jī)制轉(zhuǎn)化為CH4、CO2、H2S等無機(jī)質(zhì)的過程。該降解過程又分為水解，酸化過程和亞酸性發(fā)酵等階段，以及產(chǎn)乙酸甲烷階段，期間通過細(xì)胞外酶直接將一些大分子有機(jī)物水解而成一些小微分子物質(zhì)，然后通過在產(chǎn)甲氫產(chǎn)乙酸菌等的酶作用條件下，進(jìn)一步的將使其直接轉(zhuǎn)化分解為脂肪酸，氫氣甲烷等,最后是在產(chǎn)乙酸甲烷菌等的酶作用下，這些產(chǎn)物被還原成CH4，并去除并蟲卵和病毒，實(shí)現(xiàn)無害化處理。但是厭氧堆肥的周期長(zhǎng)且伴隨著臭味的產(chǎn)生。污泥高溫厭氧消化處理是一種目前為我國(guó)工業(yè)最主要常用到的工業(yè)污泥的穩(wěn)定氧化處理技術(shù)工藝，一般分類有中溫氧消化處理和污泥高溫消化。厭氧消化過程包括水解階段、酸化階段、產(chǎn)碳?xì)?、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。然而微生物胞器外的聚合物體和細(xì)胞壁則限制住了微生物細(xì)胞腔內(nèi)可溶性有機(jī)物酶的大量釋放，降低了蛋白質(zhì)水解酶速率。目前,用于微生物提高細(xì)胞厭氧性消化分解效率方法的生化預(yù)處理設(shè)備有很多,如熱堿、生物反應(yīng)器及生物超聲等。腐殖質(zhì)亦可能有促進(jìn)酸化、產(chǎn)二氫氧或乙酸、產(chǎn)氧化甲烷過程發(fā)生的極微弱的可能,但其本身對(duì)水解甲烷過程產(chǎn)生的強(qiáng)烈抑制效果是可肯定的、顯著的、難以完全逆轉(zhuǎn)的[10]。厭氧消化過程中會(huì)產(chǎn)生沼渣、沼液處理難度大，對(duì)技術(shù)和設(shè)備的要求較高，系統(tǒng)操作復(fù)雜[26]。在能確保周圍空氣能完全正常流通并且無污染排放的理想條件情況下，污泥好富氧堆肥采用的這一二項(xiàng)無害化處理新技術(shù)既將確保能夠安全有效的在通過各種化學(xué)微生物作用因子的交叉聯(lián)合共同作用情況下能夠?qū)χ車@些受有機(jī)化合物污染的廢棄物直接進(jìn)行快速有效地化學(xué)生物活性降解，同時(shí)它們又都能夠同時(shí)直接作用使周圍其中部分有機(jī)物的降解和轉(zhuǎn)化并降解成為一些相對(duì)比較穩(wěn)定并且無毒環(huán)保的有機(jī)固體腐殖質(zhì)。在進(jìn)行此處靜置的過程中，再根據(jù)需要分別將多種的外加劑也都可以按照它們各自的一定的比例的一定的比例均勻地分散加入在了其中。加入后分散的這多種的外加劑也還都可以再拆分成了另外的兩種，一種則主要作用是作為生物的調(diào)理劑，另一種作用則可以是用作膨脹劑。調(diào)理劑則是主要使用原料秸稈是秸稈由稻殼、秸稈葉類等原料充分加熱腐熟或發(fā)酵脫水以后干燥而自然形成后的一次堆肥產(chǎn)物，使得秸稈堆體表面上的秸稈含水率才會(huì)再次得到了一次較有效程度地的降低或處理;而秸稈膨脹劑中的主要組成材料也是加入了到了玉米芯、鋸末等微生物活性類物質(zhì)，從而又使得能夠進(jìn)一步的使秸稈堆體土中含有的水分和孔隙微生物分解率的含量進(jìn)一步大大地得到增加，促使污泥堆在體內(nèi)釋放的惡臭氣體能夠和與外界空氣的順利接觸交換。污泥堆肥主要是利用將廢棄污泥與調(diào)理劑肥料按其一定重量比例加以混合，在較合理有效的室內(nèi)通風(fēng)或供需氧作用下，通過多種微生物之間的交換發(fā)酵來將廢舊污泥垃圾進(jìn)行一次性無害化、減耗量化的處理。市政污泥堆肥產(chǎn)物基質(zhì)中一般含有相當(dāng)大量有機(jī)質(zhì)的生物腐殖質(zhì)層以及其他植物維持生長(zhǎng)和所需養(yǎng)分的必需營(yíng)養(yǎng)元素，可以迅速改善廢棄土壤基質(zhì)的物理性質(zhì)，提高土壤肥力。這兩一處理方式目前在歐美、日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家也已經(jīng)初步得到進(jìn)行了相當(dāng)充分成功的科學(xué)探索驗(yàn)證和工程實(shí)踐，在日本國(guó)內(nèi)也正在逐步演變成為今后市政污泥深度處理工程的最主流方式[12]。污泥要施用腐熟好的增效氧堆肥在發(fā)酵生產(chǎn)的整個(gè)機(jī)械操作生產(chǎn)過程中主要都是要有的如下的4個(gè)重要技術(shù)步驟，分別為是為污泥發(fā)酵進(jìn)行升溫、消毒分解及消毒殺菌、降溫及脫水以及腐熟。堆肥工作開始初期，外加劑使用及新添加新化肥后的化肥添加的量大小等問題要格外注意采用科學(xué)配比合理分配適宜的各種肥料比例以及后期還特別需要特別注意保持足夠較小面積的通風(fēng)量，這些前兩個(gè)重要條件才是缺一不可，為各種土壤微生物健康快速有序的快速成長(zhǎng)及繁殖提供了一個(gè)最為安全適宜有效的最佳生存與繁殖條件。微生物繁殖就是生物在生長(zhǎng)繁殖的這個(gè)漫長(zhǎng)過程中頻繁劇烈地生長(zhǎng)活動(dòng)，分解出某些可溶性有機(jī)物，使堆料反應(yīng)器地面上的地表溫度突然發(fā)生了大幅度地上升，溫度超過55°C后，能夠有效抑制堆體內(nèi)的微生物的活動(dòng)頻率，此時(shí)的嗜熱菌類也會(huì)開始出現(xiàn)大量寄生活動(dòng)。嗜熱菌體最早期主要能夠起的到的就是消毒殺作用也主要就是它可以快速對(duì)與堆積于體內(nèi)各處的與熱環(huán)境相關(guān)的如病原菌芽孢子等及多種的有害的病原物質(zhì)等有機(jī)物進(jìn)行快速消滅或徹底殺活；而且當(dāng)病原有機(jī)物的初步氧化分解等過程開始完成之時(shí)，溫度也隨之開始會(huì)出現(xiàn)了逐漸的緩慢的下降等階段；待地表溫度逐步穩(wěn)定而降臨到溫度約在40°C時(shí)，堆體土壤又逐步進(jìn)入土壤完全充分腐熟及脫水濃縮的最后階段，整個(gè)土堆肥周期至此完成。好氧堆肥也是當(dāng)下最常用的堆肥工藝之一。主要功能是指人們以焚燒污泥來作為主要原料以制造各類建筑材料，從而最終達(dá)到大幅度節(jié)約了資源環(huán)境和使用土地，大量用于消納大量污泥廢棄物的經(jīng)濟(jì)目的。且此法可將污泥中的有毒有害成分分解和固化，使二次污染風(fēng)險(xiǎn)降至最小[11]。土地再利用一直被學(xué)術(shù)界認(rèn)為土地是房地產(chǎn)最經(jīng)濟(jì)有較大發(fā)展與潛力最好的房地產(chǎn)處置變現(xiàn)方式。這種污泥處置應(yīng)用方式實(shí)際上是在把污泥資源化應(yīng)用于廢棄農(nóng)田、園林、與管路的綠化、林地、草地、市政道路綠化、育苗用基質(zhì)處理及被嚴(yán)重風(fēng)擾動(dòng)地區(qū)的廢棄土地植被修復(fù)處理與農(nóng)田生態(tài)的恢復(fù)改造等領(lǐng)域[26]。濃縮和脫水是指用水在常溫下去除污泥渣中殘存的最后一部分水分，以適當(dāng)增加水固體含量等的方法（一般包括：重力濃縮，欺負(fù)濃縮和機(jī)械濃縮）[10]，污泥自動(dòng)濃縮和脫水的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)通過借助重力原理和機(jī)械方式自動(dòng)去除污泥液中多余的和部分水分物質(zhì)并有效減小沉淀體積,經(jīng)脫水濃縮后污泥含水率可由99%以上降至94%-96%,進(jìn)一步經(jīng)脫水可降至80%左右[26]。濃縮脫水各技術(shù)對(duì)比表見1.1。表1.1濃縮脫水技術(shù)對(duì)比根據(jù)歐盟統(tǒng)計(jì)局提供的數(shù)據(jù)，2012年冬季以來年生產(chǎn)污泥處理量未超過一十萬噸以下的歐洲國(guó)家約有14個(gè)。除葡萄牙之外(33.38%)之外，還有比利時(shí)之外(68.26%)之外，還有匈牙利(70.71%)，其余四個(gè)國(guó)家的污泥無害處理與處置的比例一般都穩(wěn)定在約80%和以上,遠(yuǎn)顯著高于我國(guó)(17.95-28.71%)[3]。圖1.1歐洲各國(guó)污泥處置方式由圖可知，比利時(shí)，瑞士，和荷蘭等地均主要以垃圾焚燒廠為主，其中的荷蘭則已經(jīng)能夠達(dá)到了100%以上的垃圾焚燒廠處置效率(CHP熱電聯(lián)產(chǎn))，焚燒煤灰則可經(jīng)過人工填埋，用作城市道路建材原料填埋等處理方式才能得到其最終有效處置，至于法國(guó)，以及葡萄牙等，和英國(guó)等則是以厭氧消化處理后的污泥以農(nóng)用廢渣為主；堆肥則在瑞典，捷克等國(guó)的比例均較高。（1）美國(guó)的污泥處置現(xiàn)狀在美國(guó)，污泥通常被稱為生物質(zhì)固體，通常根據(jù)應(yīng)用不同分為A，B兩類。他們則更加地注重怎樣通過污水減量化技術(shù)和廢水穩(wěn)定化處理來降低處理污泥。傳統(tǒng)方式的污泥堆肥技術(shù)由于使用成本要求較高，惡臭問題嚴(yán)重，目前它正在逐漸的被好氧水消化法或污泥堆垛和干燥的工藝方式代替。503法規(guī)定出了污泥土地的利用，填埋處理和露天焚燒的三個(gè)主要最終廢物處置的出路，目前中國(guó)約仍有近50%左右的污泥可作污泥土地利用[4]。據(jù)初步估計(jì)，截至到了2015年，美國(guó)項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年還會(huì)再產(chǎn)生約會(huì)有價(jià)值1384萬t污泥的干制污泥，其中還有約有687萬t污泥最終無法得以完全資源化重回再利用292萬t的污泥量(21.10%)都會(huì)再通過污泥厭氧和消化方式得到大幅減少(產(chǎn)沼氣,CHP熱電聯(lián)產(chǎn))，395t(28.54%)用于多種土地利用中(農(nóng)用、園林、肥料等)；其余的約697萬t的污泥則需要通過人工填埋處理(混合或單獨(dú))處理，焚燒，等一些其他處置方式以得到最終處置，作為一項(xiàng)潛在重要的化石能源及應(yīng)用資源，用于污泥填埋處理或混合焚燒處置的污泥比例已經(jīng)有所下降[5]。（2）韓國(guó)的污泥處置現(xiàn)狀韓國(guó)自2008年禁止污泥投海以來，熱干化和焚燒逐步成為主流工藝，且在韓國(guó)有很多水泥廠將污泥焚燒灰添加到水泥，將其作為水泥的主要原料之一。截至預(yù)計(jì)到的2014年，韓國(guó)項(xiàng)目的干熟制酸污泥年產(chǎn)量規(guī)?？傆?jì)已約已達(dá)到了371.83噸t，污泥的集中回收處置與資源化率將均能達(dá)到了約100%。除大約有的1%的左右污泥進(jìn)行到了對(duì)陸地廢棄物的直接填埋，29%以上的污泥進(jìn)行到了生物焚燒化處理過程外，污泥資源利用的綜合外在資源生物利用率已平均已經(jīng)達(dá)到了每年約達(dá)69.9%，主要轉(zhuǎn)化形式有包括碳化、固化、腐熟燃料化、干燥燃料化等(火電廠輔助燃料)及水泥原料化處理等(水泥原料)等。（3）日本的污泥處置現(xiàn)狀日本人多地少，可用的土地利用資源相對(duì)匱乏，隨著污水收集管網(wǎng)的完善，污水和污泥量迅速增加，污泥處理處置主要以焚燒和建筑材料利用為主，土地利用與填埋占比很少。日本從上世紀(jì)九十年代就推廣使用污泥熱干化和污泥焚燒技術(shù)，并將污泥焚燒灰用于建材使用。日本政府針對(duì)污泥的處置再利用發(fā)布了大區(qū)域的污泥處理和資源使用方案，無害化污泥應(yīng)用于園林綠化或農(nóng)田；焚燒污泥后將污泥渣用于制造水泥或制成建筑原料；利用焚燒污泥燃燒發(fā)電，供熱。在日本污泥無害化主要采用堆肥技術(shù)，污泥肥料在日本具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著對(duì)污染元素研究的深入，日本對(duì)原有污泥處理處置技術(shù)路線進(jìn)行了調(diào)整，焚燒后資源化利用逐漸加大，并且污泥的土地利用資源化比例穩(wěn)步升高[6]。截至2016年末，日本污水收集處理系統(tǒng)的普及率達(dá)到全國(guó)人口78.3%，干污泥年產(chǎn)生量約為234萬t，其中72%得以回用。日本的污泥焚燒后用于建材（制水泥、磚、陶瓷）等的比例達(dá)到49.05%[7]。有研究結(jié)果表明，我國(guó)的污泥自然填埋與處置已占污泥所有填埋處置三種方式比例的超過65%，自然干化法和焚燒方法分別各占約6%和近3%。生態(tài)環(huán)境部公布的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)污泥產(chǎn)量較多的城市為上海，杭州和北京等發(fā)到地區(qū)。北京市主要的污泥處理方法為土地利用，且土地利用方式占80%以上，填埋處置逐漸被土地利用所取代，上海市的污泥處置以填埋為主;杭州市的污泥近年來從主要是污泥填埋處理后的污泥直接處置資源化使用處理方式開始轉(zhuǎn)變?yōu)槲勰嘣谶M(jìn)行焚燒處理后可以直接使用對(duì)其進(jìn)行焚燒爐灰體處置進(jìn)行污泥資源化利用[8]。國(guó)家發(fā)改委“水十條”公告明確地指出了污水處理技術(shù)處置方案實(shí)施期間產(chǎn)生廢水的工業(yè)污泥還應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行污染物穩(wěn)定化,無害化利用和其他資源化綜合處理方法處置,并將通過國(guó)家禁止或無害化污泥處理等方式將處置出水質(zhì)或不達(dá)標(biāo)農(nóng)田污泥處理的農(nóng)業(yè)污泥廢水直接處理進(jìn)入生產(chǎn)農(nóng)戶耕地,從而完全能夠?qū)崿F(xiàn)保障農(nóng)業(yè)有機(jī)污水處理廠產(chǎn)品原料的穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)和全量回收與最終安全和有序化處置,處理整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程污泥處理和最終后續(xù)廢水處置各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)過程均完全不會(huì)發(fā)生導(dǎo)致或?qū)φ麄€(gè)水環(huán)境系統(tǒng)的產(chǎn)生任何嚴(yán)重和二次源污染[8]。我國(guó)通常采用的處置方法有土地利用、焚燒、衛(wèi)生填埋等。圖1.2污泥處理處置流程圖目前的我國(guó)城市污水與先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家存在的最大差距主要就體現(xiàn)在我國(guó)污泥深度處理行業(yè)起步過晚，處理設(shè)備工藝還不十分完整，污泥生物處理生產(chǎn)技術(shù)十分落后，污泥生化處理設(shè)施管理科學(xué)化水平太低，污泥資源化處理建設(shè)投資產(chǎn)業(yè)化水平比較低等五個(gè)方面[9]。隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化程度不斷加深，國(guó)家相關(guān)政策的印發(fā)，如國(guó)務(wù)院國(guó)務(wù)院文印發(fā)實(shí)施的規(guī)劃《“和21268221規(guī)劃”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》綱要中即指出，實(shí)施“十二五”工程期間的各項(xiàng)規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)主要為，新增城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模約4569萬立方米/日，升級(jí)及改造工業(yè)污水處理規(guī)模達(dá)2611萬立方米/日，新建城鎮(zhèn)污泥集中處理裝置規(guī)模達(dá)到518萬噸/年，新建城區(qū)污水的再生回收利用管網(wǎng)設(shè)施規(guī)模是2675萬立方米/日。國(guó)家發(fā)改委國(guó)務(wù)院辦公廳工業(yè)資源和社會(huì)保障住房城鄉(xiāng)環(huán)境保護(hù)部轉(zhuǎn)發(fā)建設(shè)部省委辦公廳有關(guān)印發(fā)實(shí)施方案征求意見結(jié)果的批復(fù)公告《省政府在全省十三五環(huán)保行動(dòng)計(jì)劃和全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》印發(fā)方案批復(fù)中同時(shí)還進(jìn)一步指出，要力爭(zhēng)使十三五發(fā)展計(jì)劃啟動(dòng)期間在全省內(nèi)新增城市各類市政污水處理設(shè)施規(guī)模限制在每年5022萬立方米以上人民幣標(biāo)準(zhǔn)/公頃日，新增含油污泥類污泥(以含水率80%計(jì))的無害化處理污泥日處理能力設(shè)備規(guī)模可超過6.01萬噸/日[13]。根據(jù)住房建設(shè)部中華人民共和國(guó)住房資源保護(hù)和建設(shè)規(guī)劃城鄉(xiāng)委員會(huì)辦公室建設(shè)部等文件中的部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至到至2019年底，全國(guó)污水處理廠已經(jīng)建成投產(chǎn)的新建項(xiàng)目數(shù)量約已為約4129個(gè)座，累計(jì)建成總需處理入城污水量也僅為年約為656.5億立方米，年污泥處置的污泥產(chǎn)量也達(dá)為3923萬噸或以上(含水率80%)，所以對(duì)我國(guó)目前城鎮(zhèn)處理生活的污水量日益地增長(zhǎng)，污水處理系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)要求和設(shè)計(jì)年能力處理量會(huì)逐漸的增高，污泥的處置能力的規(guī)模產(chǎn)量需求也將自然也是要求的越來越的越來越大，污泥水的科學(xué)處理設(shè)計(jì)和安全處置設(shè)計(jì)將也越發(fā)地變得越來越迫在眉睫復(fù)雜和嚴(yán)格。污泥處理是城市污水作為國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)生活污水處理利用方法后的一類重要工藝副產(chǎn)物，富集并處理掉了其它各類工業(yè)污水類含有的多種易污染性物質(zhì)(重金屬、難降解有機(jī)物、持久性有機(jī)物等)和各種重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(C、N、P等),源頭上具有資源和污染的雙重屬性。污泥中的所需含有的氧氣資源的來源十分豐富有種類很多幾只可以通過直接利用通過厭氧發(fā)酵和微生物消化等