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污泥减量化与处理处置技术研究与应用现状

文档作者：李鹤超1,2 肖本益z 严红文档来源： 1．大连大学环境与化学工程学院 2．中国科学院生态环境研究中心		点击数：	更新时间： 2024年07月06日
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上一篇：污泥减量技术的研究进展

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2014年第5期(总第104期)
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ENERGY AND ENERGY CoNSERVA丁10N 2014年5月
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污泥减量化与处理处置技术研究与应用现状
李鹤超1,2肖本益z，严红
(1．大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连116622；2．中国科学院生态环境研究中心，北京100085)
摘要： 从现阶段污泥问题出发，对国内外有关污泥减量化、污泥处理与处置方面的研究成果与应用现状进行了阐述，
介绍了各种技术的优缺点，并对未来污泥减量技术与处理处置技术的发展进行展望。
关键词： 剩余污泥；污泥减量；污泥处理处置
中图分类号：TU992．3 文献标识码： A 文章编号： 2095—0802一(2014)05—0090—02
Research and Application Situation of Sludge Reduction Technology and Sludge Treatment and
Disposal Technology
LI He—cha01一，XlAO Ben—yi2，YAN Hon91
(1。College of Environmental and Chemical Engineering，Dalian University，Dalian 116622，Liaoning，China；
2。Research Center for Eco—Environmental Sciences，Chinese Academy of Science，Beijing 1 00085，China)
Abstract：Starting from the problems of sludge at present，describes the research findings and application situation of the
reduction，treatment and disposal of sludge at home and abroad，introduces the advantages and disadvantages of various
technologies，and look into the future of the development of sludge reduction technology and sludge treatment and disposal
technology，
Key words：excess sludge；sludge reduction；sludge treatment and disposal
0引言
随着社会经济和城市化进程的发展，污水产生量
不断增加，而目前应用最广泛的活性污泥污水处理法
会产生大量污泥。而且，污泥中通常含有许多有毒有
害物质，若不进行妥善处理、处置，将会对环境和人
类健康造成威胁。污泥问题已成为目前污水处理厂所
面临的一个重要问题和挑战。针对这一问题，本文对
国内外有关污泥减量化、污泥处理与处置方面的研究
成果与应用现状进行了资料调研和综述，以期为中国污
泥减量、处理处置技术的研究和推广应用提供参考。
1污泥减量化技术
污泥减量化技术是指在保证污水处理效果的前提
下，通过物理、化学和生物等手段，使处理相同量污
水时，生物处理系统中污泥产量减少的技术，从而从
根本上减少污泥量。污泥减量化可以通过以下四种途
径实现。
收稿Et期：2014—03—27
第一作者简介：李鹤超，1988年生，女，内蒙古海拉尔人，
2011年毕业于山西农业大学环境科学专业，在读研究生。
·90·
1．1 降低污泥中微生物的净合成量
在污水生物处理系统中降低污泥中微生物细菌合
成量，可以通过解偶联技术实现，通过抑制微生物合
成腺苷i磷酸(ATP)，从生化角度来讲是合成代谢和
分解代谢解偶联，即代谢解偶联Il】。目前实现解耦联
的方法主要有添加解耦联剂、高S0／XO和改变污泥所
处的环境条件等三种方法。
解耦联剂一般为脂溶性水分子物质，如2，4一二硝
基苯酚(DNP)、对硝基苯酚(PNP)、3，3’，4’，5一四氯
水杨酰苯胺(TCS)等。解耦联剂通常是较难生物降
解或对生物具有毒性的化合物，生物对解耦联剂的降
解和去除不完全，会给水处理带来新的污染[1．2】。在高
S0／X0条件，微生物在分解代谢中产生的ATP的速率
要大于在合成代谢中消耗的速率，ATP会累积，引起
能量的消散，从而降低微生物产率系数。由于要求的
有机物浓度远高于实际污水，且会大大增加投资和处
理成本，高SO／XO条件目前还不能用于实际的污水处
理。好氧一沉淀一厌氧(Oxic—Settling Anaerobic，
OSA)是目前常用一种工艺[1,21，是在传统活性污泥工
艺的污泥回流过程中插入厌氧池，使污泥微生物的环
境条件交替改变，达到降低污泥减量的目的。
万方数据
2014年第5期李鹤超，等：污泥减量化与处理处置技术研究与应用现状2014年5月
1．2增加生物体的自身氧化速率
利用各种溶胞技术，使污泥中微生物迅速死亡并
分解成为可被其它微生物所利用的基质，从而强化微
生物的隐性生长来实现污泥减量的目的[21。目前研究
较多的增加生物体自身氧化速率的污泥减量化技术主
要是用物理、化学或生物方法(如超声波、热处理、
臭氧、碱处理等)将污泥破碎、溶胞，释放出细胞内
所含的物质，提高污泥的生物可降解性，然后将破碎
的污泥重新回流到曝气池中，通过生物处理系统中污
泥的代谢进行分解，达到减量目的121。
1．3维持生物代谢
微生物首先在满足了自身代谢所需能量后才能将
剩余的能量用于生物合成，因此，可以通过增加污泥
停留时间(SRT)和降低污泥负荷率(F／M)，使供给
的能量只能维持污泥微生物代谢的需要，而无法满足
其增殖需要，从而使污泥产生量减少，达到污泥减量
的目的M。在膜生物反应器(MBR)中，由于膜组件
的截留作用，微生物被完全截留在反应器内，实现了
污泥停留时间和水力停留时间的完全分离。因此MBR
可在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥停留时间下运
行，从而降低污泥的产量。成本分析表明，目前MBR
系统的成本由原来的污泥处理处置费用转变为膜组件
费用，膜组件成本成为MBR应用的一个阻碍。
1．4增强微型动物对细菌捕食
污水生物处理系统相当于一种人工生态系统，在
生物链中除了细菌，生物处理系统的污泥中还存在原
生动物和后生动物等微型动物。其中，原生动物和后
生动物会捕食污泥微生物。当能量从低营养级传递到
高营养级，系统中生物链越长，能量损失越多，合成
的新生物量就越少，因而污泥产生量也就越少f2’31。
污泥减量化的研究，可以使污水处理系统实现良
性运行，减少污水处理过程中出现的二次污染，使污
水更具有环境友好性，尽管污泥减量化研究在理论上
和实际应用上已取得一些成果，但在今后较长时间
内，污泥减量化研究还需从机理和技术方面进行全
面、系统的研究，进一步推动污泥减量化的实际应用。
2污泥的处理技术
对污泥进行处理，实际上是使污泥减量化、无害
化的过程，以便于最后的污泥处置。污泥处理方法很
多，因国家情况不同而存在一些差异。目前污泥处理
主要包括浓缩、消化(厌氧消化和好氧消化)、干燥
脱水等13一。
污泥浓缩主要是去除污泥中的间隙水，是污泥处
理的第一步。浓缩是减少污泥体积最经济有效的方
法，但浓缩通常难以将污泥含水降低到90％以下。污
泥的浓缩方法主要有三种，在中国污水处理厂污泥中
所占比例分别为：重力浓缩71．50％、机械浓缩21．40％
和气浮浓缩7．10％r31。
污泥消化分为好氧消化和厌氧消化两种，而厌氧
消化是一种较普遍采用的稳定化技术，是一种较好的
处理方法，具有能耗低、污泥稳定化效果好等优点，
因此得到广泛的实际应用。由于污泥厌氧消化存在停
留时间长、反应器体积大等不足，目前污泥厌氧消化
的研究重点为强化污泥厌氧消化，主要是通过各种物
化、生物溶胞技术，缩短污泥水解、酸化阶段的时
间，来改善污泥的厌氧消化I31。
经浓缩、消化处理后的污泥含水率仍然很高，还
要进一步进行干化处理。干化技术可以通过热干化法
和碱性干化法实现13一，体积可减少约80％，并可以避
免污泥产品发霉发臭，利于储藏和运输。20世纪90
年代，热干化技术在英国的Bransands和西班牙的巴
塞罗那发展迅速【4】。而碱性干化是在污泥中加入石灰
或水泥窑灰等碱性物质，使污泥pH>12，杀灭病原
体、降低恶臭和钝化重金属，同时减少污泥含水量，
实现污泥干化【41。在污泥进行干化处理工艺选择时，
应尽量降低能耗和干化设备投资费用、节省运行成
本，并应结合本国污水处理厂的现状。
3污泥处置技术
污泥处置的传统技术主要有4种：填埋、投海、
土地利用和焚烧【5．61。另外，因环境压力和经济压力日
益增大，污泥的资源化利用也逐渐成为研究热点，如
利用污泥中的有机质进行低温热解制可降解塑料、制
生物柴油，利用无机质做建材等13,6l。
污泥填埋是一项比较成熟的技术，是在自然条件
下，利用土壤微生物，将生物固体中的有机物质分
解，使污泥体积减少而逐渐稳定的过程。污泥投海是
利用海洋的环境容量和稀释、自净能力来处置污泥，
污泥一般不需要进行严格的无毒化处理。污泥土地利
用是指污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、
绿化用地等。污泥土地利用不仅可以利用土壤的自净
能力对污泥进行无害化处理，而且污泥中的有机质、
腐殖质还可以改善土壤结构。污泥焚烧是在一定温
度、气相充分有氧的条件下，使污泥中有机物质通过
燃烧反应转化为CO：、H：O、N：等气相物质。土地利
用在大部分国家的使用都较高，而污泥投海由于对海
洋环境危害很大，因此目前已经较少国家采用[51。
传统的处置方法存在很多局限，需要开发新的污
泥处理处置技术。在中高温(300℃～500℃)、常压
(或高压)和缺氧条件下，借助污泥中所含A1：SiO，和
重金属的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变为油
也是利用污泥中有机物的一种新处置方法13,q。污泥中
(下转123页)
·91·
万方数据
2014年第5期黄明寓，等：广西铁矿成矿规律及找矿方向研究2014年5月
似的对称性。但矿床特征不会完全相同。依照广西山
字型构造控矿的对称性这一特性，可以有效地运用在
成矿预测，提高找矿准确度，加快找矿速度，对找矿
具有指导意义。
图1 广西铁矿成矿区及找铁矿远景区示意图
4找矿方向
结合目前的成矿规律和实地勘查，广西钟山县红
花镇老虎冲这个地段是一个很好的找矿前景，老虎冲
矿区地处这个地段的主要矿种有磁铁矿和赤铁矿两种。
已经有很多勘探工作者在老虎冲这一地区展开过许多
矿产探明工作，这个地段矿区地层、岩性及地质结构
复杂，岩浆活动也很频繁，这些前提条件都标明了老
虎冲一带的成矿优越性。这个矿区的形态是以小型褶
皱和断裂为主要特点，这种形态特点对底层、含矿层
有改变和破坏作用。矿区中的褶皱是以北西、北东走
向的背、向斜为主。主要在含矿层位于泥盆统信都组
地层中发育，一般是宽缓的不对称性，矿区断裂比较
先以北东、北西走向为主，后为近东西向、近南北向
两组。断裂形成时间以近东西较早，然后是北西向，
近南北向断裂形成的时间较晚。矿区中目前大概有1 1
条断层。
老虎冲一带的主要矿产是接触变质型磁铁矿、沉
积变质型硫铁矿和接触变质矽卡岩型磁铁矿等黑色金
属矿体。其中产于中泥盆世信都组含绿泥的石砂泥岩
是磁铁矿和赤铁矿，通过岩体高温产生了变质作用，
因而形成了层次状、透镜状磁铁矿体。地质勘探工作
者经过勘探发现该矿区主要含磁铁矿，矿体主要产于
中泥盆统信都组二、三段含绿泥石砂岩中，由于受层
次控制，划分为五个含矿层，圈定了五个矿体，矿区
中的铁矿体基本产出于中泥盆统信都组地层，泥盆系
底层中含有大量的Fe、Pb、Zn和S，通过控矿断裂
为成矿提供了物质来源。岩浆岩活动频繁和良好的分
异，为成矿提供了丰富的物质基础，岩浆火化了围岩
的．成矿物质也提供了大量矿物质。根据综上所述可了
解到，矿标志在地表反映较少，所以老虎冲地区的基
岩地质图研究直接找矿标志具有重大指导意义。
-5缩语
根据以上所述，结合自己的考察和实际工作经
验，对广西铁矿成矿规律进行了深人分析和研究，结
合广西钟山县老虎冲铁矿成矿的地质特征、矿石地质
特点、矿石结构特点、矿区内控矿条件、矿床成因和
找矿标志等做出了详细论述和实际考察分析，可以准
确地了解广西铁矿的地理形态，对该地段铁矿进一步
的勘探工作提供了有利的指引和借鉴。
(责任编辑：刘倩倩)
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(上接91页)
除了有机物外，往往还含有少量无机物，如Si、Fe、
Al和ca等，可以利用这些无机物制作建材，如砖、
水泥、轻质陶粒、生化纤维板和熔融石料等[61。
4结语
针对污泥问题的严重性，必须加大污泥减量及处
理处置的研究，推动新技术的实际应用和工业化，进
一步降低污泥处理和处置费用。研究应用过程中应立
足于本地区的实际情况，在兼顾环境生态效益、社会
效益和经济效益平衡的前提下，审慎地、全面地论证
各种方案实施的可行性，从中选出污泥减量、处理与
处置的最佳方案。
参考文献：
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