城市污泥资源化应用途径与发展

[摘要]本文介绍了污泥的性质及资源化利用的各种方法，主要有污泥制取活性炭、污泥的土地利用、污泥消化制沼气、污泥燃料化技术、污泥的建材利用及污泥的其他几种资源化处理方法，以其处置以减量化、稳定化、无害化和资源化为目的有利于污泥处理效率的提高和环境的改善。 

　　[关键词]污泥 资源化 活性炭 农田利用 消化制沼气

　　污泥是污水厂处理污水过程的必然产物。据记载[1]， 一个城市污水处理厂每天产生的污泥量的体积为污水处理量的0.5%～1.0%， 但处理污泥所需的费用却与污水处理大致相当。此外， 随资源短缺危机的加剧， 人们不得不寻找新的资源， 污泥由于含有大量的有机物、营养元素（氮、磷等）， 受到了越来越多的关注。 如何解决污泥对环境的污染问题，使其化废为宝， 是摆在环境科学与工程界的一个重要课题。本文就污泥的性质及资源化应用发展的问题进行了讨论。 

　　1污泥的基本特征 

　　1.1污泥的性质 

　　含有机物多，性质不稳定，易腐化发臭； 

　　颗粒较细，比重接近1； 

　　含水率高，呈胶状结构，不易脱水； 

　　易用管道输送； 

　　含较多植物营养素，有肥效； 

　　含病原菌和寄生虫卵，流传病学上不安全。 

　　1.2污泥的分类 

　　按产生的来源，污泥可分为以下几类： 

　　初次沉淀污泥：来自初次沉淀池，其性质随废水的成分而异。 

　　腐殖污泥：来自生物膜法的二次沉淀池。 

　　剩余活性污泥：来自活性污泥法的二次沉淀池。 

　　熟污泥：初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥经消化处理后即成为熟污泥或消化污泥。 

　　生污泥：需经消化处理的污泥在处理前称为生污泥。 

　　化学污泥：用化学法如中和、混凝等法处理废水所产生的污泥称为化学污泥。 

　　2污泥的资源利用途径主要有： 

　　2.1污泥制取活性炭 

　　活性污泥法是作为一种城市污水、有机工业废水的高级处理技术发展起来的较有效的生物处理方法。 

　　活性炭的制造方法大体上可分为药品活化法和气体活化法。药品活化法是将化学药品加入原料中，在惰性介质中加热，同时进行炭化的方法。工业上主要使用的活化药品有ZnCl2、H2SO4和K2S，在日本广泛使用ZnCl2作活化剂，有三分之一的活性炭是用ZnCl2制造的[6]。 

　　污泥中含有较多的碳，具备了制备活性炭的客观条件。污泥制取活性炭吸附剂作为一种新兴的技术，越来越广泛的得到应用。其基本的工艺流程如图1所示。 

　　制成的活性炭对难处理的农药废水，COD的去除率也可达到63.25%。日本以脱水污泥滤饼为原料，开发出了高性能活性炭。在500℃～600℃下碳化脱水，经酸洗除杂质，再用碱活化。该法制得的活性炭其细孔的比表面积是市售品的1.8倍以上，吸附能力大大增强。 

　　2.2污泥堆肥化 

　　污泥的土地利用资源化；污泥的土地利用污泥的土地利用已有多年历史，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。污泥中含有丰富的有机物和N，P，K等营养元素以及植物生长中必需的各种微量元素Ca，Mg，Zn，Cu，Fe，等，尤其是城市生活污水处理产生的生物污泥含有各种肥分，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。在美国约有40%，左右的污泥采用土地利用的方式进行处置[8]。但污泥土地利用同时也存在病原菌扩散和重金属污染的危险，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，挪威早在1995年就开始强制要求污泥必须经过无害化、稳定化后才能适用于农田[9]。但是污泥堆肥形成的肥料不宜长期使用，堆肥中的絮凝剂不仅影响土壤的=>值，而且使土壤出现板结现象；长期使用污泥肥料，土壤中过剩的0，1会随水土流失造成水体的二次污染，还会引起土壤的有害有机质的污染及油类物质污染[10]。为此各国政府先后颁布并不断修改农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制[11]。 

　　2.3污泥消化制沼气 

　　有机污泥经过消化后，不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且污泥数量减少（在厌氧消化中，按体积计约减少二分之一左右），据有关资料显示，污泥经过生物处理然后进行高温好氧消化，污泥量可减少75%[12]。污泥的生物稳定性和脱水性大为改善，有利于污泥再作进一步的处置。污泥消化在废水生物处理厂中是必不可少的，它同废水处理组合在一起，构成一个完整的处理系统，才能充分达到有机物无害化处理的目的。污泥厌氧消化不仅现在是，而且未来仍将是应用最为广泛的污泥稳定化工艺。污泥消化过程产生的消化气除了用于消化池搅拌外，更是一种经济的能源，它可用作热水锅炉、内燃机及焚烧炉的燃烧。处理采用哪一种工艺较好，厌氧消化还是好氧消化，应视具体情况而定，如污泥的数量、有无利用价值、运转管理水平的要求、运行管理与能耗、处理场地的大小等。 

　　2.4污泥用做建筑材料 

　　污泥中的大量灰分，尤其是运用混凝法处理废水的污泥中含有大量的铝、铁成分，是建筑材料中不可缺少的添加剂.把污泥干化，磨细后添加一定量的石灰，再进行高温焚烧制得熟料，磨细后即是“水泥”，污泥可用于制砖、陶粒、纤维板以及铺路等。可直接用干化污泥制砖，或用污泥焚烧灰制砖。污泥制造纤维板是由污泥中的蛋白质经变性作用和一系列物化性质的改变后，与预处理过的废纤维一起压制而成 。 

　　污泥的建材利用大致可以归结为以下方法：制轻质陶粒、制熔融资材和熔融微晶玻璃，生产水泥等，制砖已经很少使用。直接利用污泥作原料生产各种建材的技术已开发成功。

　　2.5污泥燃料化技术 

　　污泥燃料化被认为是有望取代现有的污泥处理技术最有发展前途的方法之一。据预测，在欧洲未来的10年里，采用燃料化的污泥量将翻一番[9]。污泥燃料不仅可用于发电，还可用于水泥生产，既可节省煤炭，燃烧灰又可作水泥原料。据估计，日本东京都处理污水产生的污泥可取代年产200万t水泥燃料的60%，燃烧灰也可取代水泥原料的4%，试验表明水泥原料中燃料灰5%，左右完全不影响水泥质量。污泥燃料与城市垃圾混烧也具有很多优点：第一，污泥燃料热值比城市垃圾高1-2倍，可以提高垃圾焚烧厂的发电能力，增大发电规模，也有利于提高发电率；第二，污泥燃料的性质比较稳定，可以调节垃圾性能变化幅度，使垃圾焚烧厂操作稳定，控制方便。 

　　2.6污泥制动物饲料 

　　污泥本身含有有机物，如：蛋白质、脂肪、多糖，还有纤维素，均是动物所需要的营养物质。污泥中70%的粗蛋白以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸和缬氨酸为主，各种氨基酸之间相对平衡，是一种非常好的饲料蛋白。S.S.Chishu分析了污泥中蛋白质的精细组成，并对比了家畜饲料中所需要的氨基酸，发现污泥蛋白中含有几乎所有的家畜饲料中所要的氨基酸，因此，有可能作为饲料蛋白而被很好的利用[10]。污泥蛋白部分可制饲料，如德意志联邦共和国用净化污泥生产饲料每年达1600吨。 

　　3结语 

　　解决污泥的出路问题是城市污水处理厂正常运转的前提条件。为防止污泥的二次污染，首先应尽可能通过技术进步和工艺改造等手段减少污泥的产生量，这是最有效的措施。不同的污水处理厂，因进水及处理工艺等的不同，污泥的主要成分也有着较大的差别。污泥处置及资源化前要对污泥的以下指标进行监测：氮、磷、钾含量；有毒有机污染物的含量；各种重金属的含量；病原微生物和寄生虫卵的含量。根据这些指标，结合经济技术水平，寻找污泥处置及资源化的最佳途径。 

　　目前正在使用或处于小试阶段的资源化方法有多种，但各有其优缺点。污泥资源化技术应在考虑环境效益和社会效益的前提下，尽可能提高其经济价值。总之，污泥的资源化利用在今后相当长的一段时间内将是我国污泥处理的主要发展方向，它不仅可以处置污泥，而且还可以充分利用资源，节约其他资源，符合可持续发展的战略目标，具有明显的环境效益和经济效益。今后应加强宏观管理，研究和推广经济上合理、技术上切实可行的实用技术，从而实现资源的永续利用，走可持续发展的道路。 

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