導讀：隨著我國自來水廠凈水量的不斷增加，不可避免地產生了大量凈水污泥，該種凈水污泥是給水處理過程中產生的富含鋁鐵絮凝劑的副產物，是一種相對清潔的泥，在歐盟廢棄物清單中其代碼是190902，近年來被認為是一種可循環利用的物質。但當前國內自來水廠傳統排泥水處理方式為污泥濃縮、離心脫水后填埋處置，脫水后污泥含水率為70%～85%，無法滿足《垃圾填埋場混合填埋泥質標準》(GB/T 23485—2009)要求，填埋費用也逐步增加，尋找凈水污泥減量化和再生利用技術是當務之急。為了給國內自來水廠凈水污泥處理與處置及資源化技術提供更多參考，對日本自來水廠污泥減量及再生化利用情況進行了文獻調研，重點分析了日本自來水廠凈水污泥處置的工藝路線，同時根據國內自來水污泥特性提出可行的資源化利用方案。
作者簡介：馬順君(1983- )，男，上海人，碩士，給排水工程師，主要從事市政給排水處理及污泥處理技術研究工作。
01日本凈水污泥減量化措施
①對水廠進水口的位置和結構進行重新評估，通過優化取水口位置及取水口結構防止高濁度原水流入;取水口位置結構無法改變，可通過調整取水閥門的開度盡可能取表層水;原水濁度為500～1000NTU時可停止取水，但停止取水時間必須和凈水池、配水池的停留時間相銜接。
②利用前處理設備如格柵、曝氣生物濾池、管道過濾器等提高對原水的預處理和沉砂池處理能力，降低凈水廠進水濁度。
③在日本為了消除出水感染性微生物影響，出廠水濁度需低于0.1NTU而有混凝劑過剩投加的傾向，但通過提高藥劑投加設備及流量計精度、提高設備維護管理水平防止機械故障、調整原水pH等措施能有效防止混凝劑的過量投加。
④減少污泥濃縮脫水藥劑投加量，濃縮污泥、脫水污泥須采用濃縮前處理(高分子凝聚劑、熱處理等)、脫水前處理(石灰處理、凝聚處理、污泥加溫處理或膜濃縮處理)方式提高處理效果，脫水預處理效果見表1，添加石灰雖然可使污泥脫水性提高，但會增加絕干污泥量15%～50%，且污泥堿度高，不利于污泥后續處置，一般較少采用。
表1 脫水預處理特性
⑤日本水源水質較好，水廠均設有前置粉末活性炭投加工藝，凈水污泥有機物含量低，通過比較各種脫水工藝(日本凈水污泥脫水方法比較見表2)，當前多采用無加藥濾布行走式板框機脫水，對凈水污泥有機物含量高的污泥則利用余熱進行污泥加溫無加藥脫水將大幅改善脫水效果，減少設備投資費用，降低泥餅含水率。圖1為日本東京都朝霞凈水廠、大分縣荏隈凈水廠采用濾布行走式板框機無加藥脫水，脫水后泥餅厚度3～5 mm。
圖1 日本凈水廠凈水污泥無加藥脫水
表2 脫水方法比較
⑥小型自來水廠可采用膜濃縮技術(濾布膜、超濾膜)替代原有的加藥重力濃縮工藝，提高濃縮污泥濃度，降低污泥曬場面積。但必須考慮濾布膜的材質、抗污染特性及膜的化學清洗方法。
02污泥的再生利用
凈水污泥是以黏土細粒土為主的聚合物，有機物含量低，可以確保一定的強度，因此在日本凈水污泥再生處理后被廣泛用于農業園林用土、建筑材料及窯業產品，但這種產業廢棄物必須嚴格按照廢棄物的處理和處置的相關法律進行分類、保管、收集、搬運再生，并對污泥中的特殊物質進行處理。再生土被利用于綠化農業用地，必須嚴格執行肥料取締法、地力增進法、農用地土壤污染防治的相關法律;再生土被利用于建設材料，必須嚴格執行日本道路協會制定的道路土工面斜面安定指針、黑色路面鋪裝規定，土木學會制定的混凝土標準式樣對水泥原料的要求，土木研究中心制定的建筑再生土利用技術手冊對路床土、回填土、公園綠地土等要求。在日本凈水污泥無法作為爐窯產品原材料，但可再生用于制造水泥的原材料，而無加藥脫水設備的使用擴大了凈水污泥再生利用的范圍。
圖2為日本大分市河合組凈水污泥處理設施(處理能力為32m3/d)對無加藥脫水后的凈水污泥采用曬干攪拌破碎工藝。
圖2 日本大分市河合組凈水污泥處置
1994年日本再生土利用預測見表3。
表3 再生土利用預測
脫水后的凈水污泥經破碎造粒、干燥、碳化和篩分處理后達到相應再生用土標準后可作為再生材料使用。具體流程見圖3-圖5。
圖6為日本岡山市水道局在2012年～2014年開展的凈水污泥作為園藝材料回收利用的研究，采用了破碎、干燥及造粒設備。
圖6 日本岡山市水道局凈水污泥再利用設備
03國內凈水污泥的利用前景
當前國內自來水廠為了避免出水中感染性微生物的影響，過量投加鋁鹽，確保出水濁度低于0.1NTU，脫水后污泥鋁離子含量高不適用于農業用土，最有前景的凈水污泥資源化利用是作為園林綠化、建設材料及水泥原料，但脫水后污泥含水率必須小于60%，可采用按比例摻混方式進行處置。對已采用離心機、帶機污泥脫水工藝的水廠，脫水后的污泥無法滿足城市生活垃圾填埋場對泥餅土力學性質方面的要求，如當地土地資源不緊張，可采用設置單獨自來水廠污泥填埋場或單獨污泥太陽能干化場對脫水后的污泥進行后續處理，太陽能干化后的污泥可進一步進行污泥資源化處置;如土地資源緊張的大中城市，對離心脫水后的污泥可采用熱風干燥工藝，含水率75%由降至50%，資源化利用范圍進一步擴大，且無需單獨設置凈水污泥填埋場。
對于國內水廠新建的排泥水項目可根據泥質、污泥粒徑分布及壓縮系數情況，壓縮系數大、黏土占比較大的污泥宜采用離心脫水;壓縮系數小、黏土占比小的污泥應采用板框深度脫水，板框脫水后泥餅含固率高，可達到30%～45%，給泥餅的進一步處置帶來便利，板框脫水后含水率低于60%的泥餅破碎后可直接進行相應的資源化利用，含水率高于60%的泥餅破碎后只需進行太陽能干化，無需采用熱風干燥工藝，大幅減少泥餅儲存場地，降低處置費用。由于凈水廠排泥水的黏性比較高，宜選用濾布行走式板框機，同時根據季節性污泥特性板框機可選用加藥(PAM)及加溫無加藥兩種模式，避免采用石灰和FeCl3工藝對泥餅資源化的影響，同時板框機需配有在線濾布化學及高壓清洗裝置(清洗壓力4-7MPa)，確保濾布堵塞后能有效恢復濾布透氣度，提高板框機處理效率及自動化運行水平。
有些地區自來水廠脫水后出現污泥重金屬及毒性有機物超標的現象，該污泥無法資源化利用，需對污泥進行熱干化后通過1000℃高溫燒結處理，可將鋁、錳、砷等有害物質無害化、安定化，并對燒結后污泥進行安全填埋處置。
該文標準引用格式：
馬順君，李梅，高海燕，等.日本自來水廠污泥減量及再生利用處置綜述[J].中國給水排水，2019,35(6): 22-27.
Ma Shunjun, Li Mei,Gao Haiyan,et al.Introduction of sludge reduction and recycling in drinking water treatment plant in Japan[J]. China Water&Wastewater，2019,35(6)：22-27(in Chinese).
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