摘要：介绍了污染河道水体化学混凝强化处理中污泥的特性、处置方法以及资源化利用等方面的研究成果。概述了化学污泥处理及处置清洁生产的方式，并论述了对污泥减量化、无害化、资源化清洁生产的原则。
关键词：化学强化一级处理,絮凝,化学污泥,清洁生产
0 前言
随着社会经济的高速发展，污水的排放量逐年增加，而污水处理设施又不能满足发展的需要，导致大量污水直接排放到城市水体，造成河道水体污染日趋严重，成为目前重要的环境问题。为了解决水环境的污染负荷增加与治理投入有限的矛盾，应用经济高效的污水化学强化一级处理(CEPT，Chemically Enhanced Primary Treatment)技术处理污水。该技术又称化学混凝强化处理工艺，即在常规混凝处理过程中，通过提高絮凝剂(复合聚氯化铝、聚氯化铁、氯化铁)的投加量或优选絮凝剂来提高污染物去除率的过程。CEPT法净化后基本可达到国家二级排放标准[1]。目前，用CEPT法处理污染河道水质的处理厂在欧洲十分普通，国内在香港、北京、上海、广东、山东等地应用的净化厂也陆续投产[2]。
部分污水处理厂产生的污泥絮状体，未经处理任意排放，不仅对环境造成严重的二次污染，同时又是对资源的严重浪费，如果还是用传统的处置方法(土地填理、海洋排放)进行处理，相对于当今环境标准的更加严格化，显然是不符合我国提出的对工业过程实行清洁生产的要求。因此，有必要对化学污泥的特性及处置进行探讨，实践与探索化学污泥的清洁生产。
1 化学污泥的特点
污水化学混凝强化处理原理是通过投加大量的絮凝剂，使微小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳，聚集形成较大的颗粒(含大量絮凝剂成分和污染物质);以重力沉降或溶气浮除等分离所得的固体物为化学污泥(初沉污泥)，为一种含水率很高的絮状泥粒，实际上是由污水中的悬浮物、微生物与所吸附的有机物、无机物颗粒组成的极其复杂的“非均质体”的聚集体，其含固量一般在0.25%~2%之间。污泥组成十分复杂，其中有机质、氮、磷含量很高，重金属含量也很高，还含有大量的病原微生物，还含有大量絮凝剂成分(铝盐和铁盐)。污泥变异性大，水分比例极高且不易脱水，增加了处理的难度。根据实际经验，欲使污泥处理达标，其费用一般要占运行成本的40%以上[3]。如何处置大量的污泥是一个值得深入研究的课题。
2 污泥的资源化
在清洁生产的理论中没有废物的概念，污泥在传统意义上是废弃物，实际是“放错了位置的资源”，对污泥进行合理的处理，可以成为其它过程的原材料[4]。对污泥的资源化利用本身就是节约资源，为污泥处置与处理找到一条变废为宝的出路。
2.1 土地利用[5.6]
污泥资源化利用最常用的是堆肥处理，制成污泥肥料为农业和园林等应用。污泥中含有的N、P、K是农作物生长所必须的营养物质，污泥中的腐殖质是良好的土壤改良剂，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。在国外将污泥堆肥干燥颗粒化后用于出售的复合肥己经相当普遍;珠江三角洲农民约600年前就把其塘泥用为肥料加以利用。研究结果表明，林地施用污泥堆肥后，树木的树高和树径的生长都明显高于对照树木，林地土壤得到了改良。在建设草地的过程多次施用污泥堆肥，可促进树木、花卉、草坪的生长，提高其观赏品质。
污泥的土地利用具有能耗低，可回收利用污泥中营养物等优点，是大多数国家污泥处置的主要途径之一。但随着可填埋的范围逐渐缩小，土地利用将是未来发展方向。我国是一个发展中的农业大国，土地利用将是污泥资源化利用的一个重要途径。
2.2 热值利用
污泥资源化应用于工业过程的途径主要是利用污泥所含的热值。化学絮凝污泥中含有一定量的有机成分和一定量的纤维木质素，脱水后的污泥热量约375~635kJ/ kg，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。将污泥按一定比例掺入适量的引燃剂(煤粉和油)、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加物混合配制成“合成燃料”， 作为垃圾发电厂炉窑的辅助燃料，可以充分发挥污泥的热值。
对日处理能力较大的污水处理厂所产生的污泥，宜先采用厌氧消化制沼气。应用中温厌氧消化可以降解污泥中的有机物，杀死部分病原菌和寄生虫，从而使污泥稳定和部分无害化，同时消化产生一定量的沼气，可以作为能源回收，对节能降排有很大意义[7]。
近几年新建的污水厂开始采用污泥焚烧方法来处理污泥，在日本利用该法处置的污泥占总量的60%以上，其优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到资源化、减量化，焚烧后产生的热量也可充分利用，具有应用前景。
2.3 作建筑材料
将污泥与粘土、改性剂、水泥等胶凝材料混合固化成建材制品或铺路。国内用河底泥通过调节配方制得轻质砖，经过检测，产品的物理特性基本上可以达到烧结普通砖的技术要求。底泥制砖使得As和重金属变得稳定，成品中重金属的浸出率相对于原料而言大大降低，因此不会对周围环境造成影响;同时底泥制砖能减少资源的消耗，使自然泥土资源的使用期得到延长，也避免了建设新的堆场和补偿地的耗费。
另我公司对含水率80%的脱水污泥进行添加石灰干化试验，试验结果显示，按每吨干污泥投加1吨石灰的比例，能使污泥含水率降低至40%，投加入石灰后有机质含量降低约50%，微生物及大肠杆菌全部死亡，泥饼臭味减少。干燥后的污泥石灰含量高，然后用于烧制水泥或市政用砖等建筑材料，优点是有效利用污泥自身的热值，减少烧制时燃料消耗。但污泥在制建材前必须脱水，机械脱水成本较高，其应用还要进一步研究。
2.4 制备环保材料
用矿化污泥可制备用于回收水表面溢油的吸附剂，且效果相当显著。从污泥中提取出微生物絮凝剂，不仅可用于油水分离，还可用于去除污水中的悬浮物、有机物。污泥能作为粘结剂将无烟粉煤加工成型煤，污泥可改善高温下煤内部孔结构，降低灰渣中的残碳，污泥热值也得到充分利用。
污泥热解的衍生材料可以作为很好的吸附剂。以污泥为原料，利用活化方法制备活性炭吸附剂，现已取得了较好的处理效果，以污泥制备吸附剂来脱除烟气中SO2，不但为燃煤烟气SO2的处理提供了一条新途径，对于废物的资源化利用，实现“以废治废”具有重要的意义。
电镀、矿冶、化工、制革等行业每年要排放大量的重金属废水，而目前处理重金属废水最好的方法是吸附法，具有可回收有价金属、选择性好、污泥量少等特点而倍受亲睐，但吸附剂的价格高制约了吸附法的应用。将污泥炭化后制得的污泥吸附剂可作为一种新型廉价吸附材料，对废水中的Pb2+、Cr6+、Cr3+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子具有较强的吸附性能[8.9]。
2.5 回收化学絮凝剂
铝盐和铁盐是污水化学混凝强化一级处理以及自来水厂水处理、工业用水处理最常用的絮凝剂。化学絮凝污泥中的主要成分是氢氧化铝和其他金属氢氧化物、有机质和硅酸盐，铝的含量接近低品位铝钒土矿，是一种重要的铝再生资源。作者应用东莞市某水质净化厂的脱水化学絮凝污泥为原料，开发一种回收铝来制备絮凝剂的新技术，可回收污泥中约90~95%铝盐，铁盐的再生率最高可达70%~85%，制成具有絮凝效用的净水剂，回用于污水处理中;回收铝盐和铁盐后的泥饼制备具有较强的吸附性能的吸附剂。该新技术在资源化利用的同时达到减量化、无害化，实现了污水化学混凝强化一级处理中污泥零排放，达到工业生产过程中的清洁生产。
3 污泥的无害化
污泥无害化的方法主要有焚烧法、消化法、湿法氧化法、生物除臭法、热干燥法等。污泥无害化处理目的是降解污泥中的有机质，稳定重金属离子，进一步减少污泥含水量，杀灭污泥中的细菌、病原体，消除臭味等。污泥中含有一些有毒物质无法直接资源化利用，应先对其进行无害化处理。
污泥焚烧是污泥无害化处理中最为有效的方法，通过焚烧可以将污泥中含有的病原菌及寄生虫卵全部杀死，并且可以使污泥的体积大大减少，但这种方法的投资和运行费用相当高，焚烧过程中会产生有毒尾气，烟尘(固体粉尘)和尾气含有重金属造成污染扩散，限制了它的使用范围。
4 污泥的减量化
污泥减量化技术是指在保证污水处理效果的前提下，借助于物理的、化学的和生物的方法使活性污泥处理系统向外界排放的污泥量减至最少，从根本上达到降低污染的目的。污泥减量化必须引入“清洁生产”的概念，从源头开始治理是清洁生产的重要思想，目的要求在生产过程中尽可能少地产生污染物质。
通过工艺改造，降低工艺单元污泥产率。在污泥处理过程中延长曝气时间或提高曝气池中的溶解氧浓度，可活化CEPT污泥，后回流到曝气池，可以使总的污泥产量减少40~53%。实现从源头上减量化，但是这种方法的缺点是造成动力费用的增加。
超声波水处理技术是在超声波作用下，在液体中发生空化现象，将产生大量空化气泡，气泡破灭产生的强大水力剪切力使污泥絮体被破碎成小的碎块，可以压碎细胞壁、释放细胞内含物，使污泥中颗粒态COD转变为溶解态COD，可达到减少污泥量的作用。
应用臭氧可以削减50%左右的污泥量，同时可以提高污泥的沉降性能。依据臭氧污泥减量原理，作者尝试以过氧乙酸(PAA)与Fenton试剂为氧化剂，研究了它们对污泥的降解性能，都有一定的减容效果。相比而言，Fenton试剂对污泥的减容效果更为显著[10]。
采用专用深度脱水处理设备和专用脱水剂配合使用，对污泥进行深度脱水处理，实现了将含水率85%以上的污泥脱水到含水率40%~60%的效果，污泥体积大大减少，脱水后的污泥可以粉碎，便于填埋和多方面的资源化利用。
5 结语
污泥的处理与处置必须严格遵循“减量化、无害化、资源化”的原则，把污泥“减量化”作为工作重点，将“无害化、资源化”作为未来工作的方向，改变传统思路，树立科学发展观，引入清洁生产的理念，实现污泥综合利用，才能从根本上解决污泥对环境的污染。
参考文献
[1] 许春华.高宝玉.卢磊等.城市纳污河道废水化学强化一级处理的研究[J].山东大学学报(理学版).2006.41(2):116~120.
[2] 黄壮群.东莞运河采用一级强化处理工艺参数的确定[J].工业水处理.2006.26(5):79~81.
[3]王银川.城市污水混凝强化处理中污泥的特性探讨[J].工业安全与环保.2005.31(10): 23~25.
[4]王晓批.詹健.康晓荣等. 中国城市污水厂污泥处理与处置技术[J].江西化工.2007.3:24~27.
[5] 张宗国.吴永丽.何梦玲. 城市污水处理厂污泥的土地利用[J].青岛建筑工程学院学报.2004.25(2):78~81.
[6] 吴大付.李东方.任秀娟.污水处理厂污泥的处置方法及其土地利用[J].广西轻工业.2008.2:67~68.
[7] 罗建华.魏贵臣.污泥热处置技术概述[J].江苏环境科技. 2006.19(3):55~57.
[8]夏畅斌.刘春华.张玲.城市污泥灰对电镀废水中Cu(II)、Zn(II)的吸附研究[J].材料保护.2008.41(1):70~72.
[9]夏畅斌.刘春华.曾经.污泥制备活性炭对Pb(II)和Ni(II)的吸附和回收利用[J].材料保护.2006.3(12):58~60.
[10] 潘碌亭.王键.束玉宝.污泥减量化与资源化研究进展[J].环境污染与防治.2008.30(4):73~77.
