城市污泥资源化利用
江鹏
1.城市污泥概念和组成
城市污泥是指城市生活污水工业废水处理过程中产生的固体废弃物，污泥是包含水、泥沙、纤维、动植物残体及各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵等的复杂多相体系。中国的污水处理厂多采用二级生化处理工艺，污泥主要产自初沉、二沉及其他固液分离工序，含水率高(>98%)，体积庞大，有机质含量约为40～50%，总氮含量4～5%，磷(P2O5)含量1～5%，钾(K2O)含量0.5～1%[2];对于生活污水和工业废水混排的场合，污泥中还常含有激素类物质(E1、E2等)、毒性有机物(苯、氯酚等)、重金属(Cd、Cr等)以及各种无机盐[3]。研究表明:污泥污染物往往具有长期毒性和不可降解性，若无序排放，将成为危险的二次污染源，通过大气、地下水、地表水和土壤等介质进入食物链，造成严重的生态风险，影响人类健康[4]。同时，由于污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，若经过适当处理，可以作为优质的“二次资源”[5]。
2.我国污泥处理处置现状
污泥的不良环境效应要求在其排入环境前必须进行妥善处理，以降低其环境风险，因此传统污水厂在设计时均设置了污泥处理工艺。‘十一五’期间，我国城镇污水处理厂数量年均增长8%，截至2013年三季度末统计，已建设污水处理厂3501余座，城镇污水处理量已达到300多亿m3，并且在污水处理能力及效率增长的同时，污泥的产量迅速增加，产生的污泥量（按含水率80%）达3000万t左右。而‘十二五’期间以新增污水处理量运行负荷率为75%计算，污泥（含水率80%）年产量将以246万m3/年的速度递增，初步推算全国年干污泥产量为1200万t左右，湿污泥6000万t左右。
目前城镇污水处理厂的污泥总产量已达到2433万t/a，同时以年均12%.的速度增长。在地域分布上，污泥主要产于中东部地区。东部11个省（市）污泥产生量占全国污泥总量的64%，中部8省占全国总量的21%，西部12个省占全国污泥总量的15%。根据预测，2015年全国城镇污水处理厂污泥产生量将达到3560万t。
一般来讲，我国污泥处置的基建投资约占污水厂总投资的30%～50%，运行费约占污水厂总运行费的20%～50%[6]，而发达国家污泥处置的基建投资占污水厂总投资的50%～70%，因此从成本上分析，污泥已经成为直接影响污水厂正常
运行的限制性因子[7]。传统卫生填埋和焚烧处置方法由于产生渗滤液/二嗯英/甲烷气、占地面积大以及工程建设投资高等问题已经不是污泥处置的主流技术[8，9];污泥海洋投弃威胁海洋生态系统和食物链，且未从根本上解决环境问题，上世纪末，国际上签署禁止排海公约，中国是该公约的缔约国[7]。而作为一种可再利用物质，目前资源化率不足10%，不仅没有从再利用角度弥补污水处理成本，反而造成了次生环境危害。降低污泥处理成本的有效手段之一是通过适当资源化处理使其获得附加经济效益，反补到污水处理总成本之中;而此过程的直接环境效益是避免了污泥二次污染。可以说，污泥资源化处理是未来污泥处理的主流发展方向。由于污泥资源化产品使用目的和场合不同，污泥有效利用的组分和形式也不同，因此污泥资源化处理在技术上具有多样性。
据了解，在我国污水处理厂建设过程中，长期以来存在“重水轻泥”的现象。目前城镇污水处理厂基本实现了污泥的初步减量化，但并未实现污泥的稳定化处理。据统计，虽然80%污水处理厂建有污泥的浓缩脱水设施，达到了一定程度的减量化，但约有80%的污泥未经稳定化处理，导致污泥中含有的恶臭物质、病原体、持久性有机物等污染物容易从污水转移到陆地，使污染物进一步扩散，也使已经建成投运的污水处理设施的环境减排效益大打折扣。
难题二：“上天”还是“入地”？污泥的最终归宿在哪儿？据悉，目前常用的污泥处置方式有填埋、焚烧、堆肥、建筑材料等。胡峻铭介绍，现在有31%的污泥采用土地填埋的方式处理；3.45%与垃圾混合填埋；还有约45%的污泥用来堆肥等土地利用领域，还有约3.45%的污泥进行焚烧处理。
3.污泥资源化分类
按照所获产品种类不同，可将污泥资源化技术分成:建材化技术，堆肥利用技术，能源化技术，材料化技术，污泥蛋白质利用技术。
3.1.污泥建材化技术
污泥建材化是污泥资源化技术的重要发展方向之一。污泥约含有机物70～80%，无机物(Al、Si、Fe、Ca)20%～30%，类似于常用建筑材料的原料成分，这为污泥建材化提供了可能和条件[13]。污泥建材化主要包括制造砖、水泥、陶粒、玻璃、生化纤维板等。
3.1.1污泥制砖
污泥砖在焙烧过程中病原菌可全部被杀灭，重金属(As、Cd 、Cr 、Cu 、
Pb 等)被固结，实现无害化。污泥制砖的前提是其成分与传统制砖原料粘土具有相似性，研究表明:生活污泥燃烧产物和粘土的化学成分基本接近，在适当调整以及混入适量添加剂后，完全可以制备建筑用砖[ 14-16]。西方国家常采用污泥焚烧灰制砖[ 15，17-20]，我国则倾向采用干化污泥制砖，充分利用污泥中有机质的发热量，降低烧砖能耗。张方梅和陈绍伟将预处理后的城市排水管污泥与粘土混合，研究了不同混合比对烧制效果的影响，制备出性能优良的建筑砖。
城市污水处理厂剩余污泥进行破壁处理后，用液压板框压滤机进行脱水，可将污泥含水率由80%降至40%以下，在此基础上，通过增氧干化可将污泥含水率降至20%以下，将含水率<20%的污泥按干重为30%的比例，加入到烧结砖原料的页岩、粘土和煤矸石中，不会影响砖的成型和含水率。再通过添加辅助原料烧制，烧结砖的强度"质量也不会受到影响，有的强度"质量还高于未掺混污泥烧结砖的强度。
3.1.1.1.污泥改性"深度脱水工艺流程
图1 污泥改性深度脱水工艺流程
城市污水处理厂含水率为80%的污泥，在添加一定比例污泥改性添加剂后，进入污泥改性反应罐，污泥在反应罐中经2h的反应，微生物细胞壁破裂，经高压弹性压榨机脱水后，含水率可降至40%以下，然后再经过48-72h的增氧干化，污泥的含水率便可降至20%以下。
3.1.1.2.污泥制砖工艺流程
图2 污泥制砖工艺流程
如图2，将含水量低于20%的污泥和粘土或页岩或煤矸石分别粉碎(或混合后再粉碎)，与污泥砖辅助原料进行充分的混合搅拌，再经一体化的制砖设备挤压成型制成砖坯，然后再进行自动烘干和焙烧，由于采用了新型环保旋转式节能窑炉技术，实现了机械化、自动化、数字化，提高了砖坯的合格率，还大幅节约了能源。
3.1.2.污泥制陶粒
陶粒作为一种人造轻质粗集料，因质轻、高强、保温等特性备受关注，是具有发展潜力的新型建材。改性污泥可以制成陶粒作为建筑材料使用，污泥陶粒最早由Nakouzi S.等提出[2]，是以污泥为主要原料，掺加适量辅料，经过成球、焙烧而成的。陶粒作为一种轻集料，可以取代普通砂石配制轻集料混凝土，具有密度小、强度高、保温、隔热、抗震性能好的特点，近年来得到了迅速发展[3]。但污泥陶粒技术在国内外的研究起步不久，目前的应用主要集中在将污泥作为一种陶粒烧制中的有机物添加剂，使用量少，只有10%左右[4～7]，工艺条件和原料配比急需优化。
图3 污泥陶粒生产工艺简图
图4 不同温度下烧结体的外观图
制备的轻质陶粒产品性能可依据中华人民共和国国家标准《轻骨料试验方法》(GB 2842-81)和中华人民共和国建材行业标准《超轻陶粒和陶砂》(JC 487-92)来检验。
3.1.2.1.脱水污泥“湿法造粒-烧结”制陶粒
图5 “湿法造粒-烧结”工艺技术路线图
脱水污泥的SiO2含量低，烧失量大，不具有烧胀性能[8]，必须添加一定量
的辅料与添加剂。试验以粉煤灰和粘土补充成陶组分SiO2和Al2O3，用金属(Na2O和K2O)含量高的沸石粉作为助熔剂。
3.1.2.2.脱水污泥“干化-烧结”制陶粒试验
图6 “干化-烧结”工艺技术路线图
3.1.3.污泥制水泥
污泥制水泥的理论是污泥灰分高，其化学特性与水泥生产所用的原料基本相似，干化和研磨后添加适量石灰即可制成水泥。此外，水泥窑具有燃烧炉温高和处理物料量大等特点，利用城市污泥烧制水泥同时兼具减容和减量作用。发达国家利用水泥窑处理废弃物生产生态水泥已有20余年的历史，而我国尚属起步阶段。日本将城市垃圾焚烧灰和下水道污泥一起作为原料，生产所谓“生态水泥”，这种水泥的原料中有60%为废弃物（污泥占20%-30%），烧成温度1000-1300℃，燃料用量与二氧化碳排放量，都比生产普通水泥少的多。同时，利用污泥制水泥上存在一些技术问题需要解决，如污泥中含活性阴离子氯，可造成钢筋发生小孔腐蚀，限制了污泥水泥的应用范围。
图7 ‘生态水泥’生产工艺
图8 利用‘生态水泥’建筑表面
3.2.污泥堆肥利用
3.2.1污泥肥效
城市污泥含有大量的有机质和一些植物必需养分，在消除重金属与病原菌之后，可部分替代化肥。与纯猪粪和猪厩肥相比，我国城市污泥N、P、K总养分含量平均达到48.3g/kg，TN和TP含量比纯猪粪高31%和59%，比猪厩肥高188%和204%，但K含量比纯猪粪和猪厩肥低38%和62%，施用时若补充钾肥，则可获得由于化肥的农用效果[40]。同时，经处理后的污泥是一种生物质肥料，替代化肥厚可以有效避免农业面源污染，环境效益明显。
3.2.2.堆肥机理
污泥堆肥就是将污泥与调理剂(锯末、秸秆、树叶、粪便、垃圾)及膨胀剂(木屑、秸秆、花生壳、玉米芯等)在一定条件下(pH、C/N、通气、水分、温度)进行堆沤，利用细菌、放线菌、真菌等微生物作用，促进可被生物降解有机物可控制地向稳定的腐殖质转化的生物学过程。污泥经堆肥化处理后，病原菌、寄生虫卵、杂草种子几乎全部被杀死，无臭味，重金属有效态含量降低，速效养分含量增加，是一种性质稳定的生物肥料。污泥堆肥除可施用于农田、园林绿化、草坪、废弃地等外，还可用作林木、花卉育苗基质，能降低育苗成本[42]，有较好的经济效益、环境效益和社会效益[43]
堆肥化过程有好氧堆肥和厌氧堆肥两种，目前污泥堆肥化基本上采用的是好氧堆肥。好氧堆肥过程由四个阶段组成，即升温阶段，高温阶段，降温阶段和腐熟阶段[44]。每个阶段的优势微生物和原生动物种群结构不同，利用不同阶段的堆肥产物作为食物和能量源，直至稳定腐殖质物质形成[45]。
3.2.3.利用途径
3.2.3.1园林绿地利用
污泥堆肥用于城市园林绿地，避开了食物链，减少了运输费用，为城市园林绿地养护提供廉价有机肥[46]。
3.2.3.2.农田土壤利用
农田经连续耕作，植物根系对矿物质不断获取，土壤中有机质和矿质元素都很缺乏。污泥堆肥施入土壤后，能改变土壤的理化性质，增加土壤N、P、K含量，调节土壤pH值，促进团粒结构的形成，改善土壤透水性、蓄水保肥性、通气性及耕作性。
3.2.3.3.矿业废弃地修复
我国大部分非金属矿山废弃地中并不含过多的重金属元素和有毒物质，将污泥堆肥处理后，可作为有机肥料替代品或土壤改良剂，施用于矿山废弃地，对其进行复垦。将生活污泥与矿业生产中废弃的矿砂、矿泥按一定比例混合，重构适合速生草本植物生长的耕层土壤，加快土壤腐殖质层的产生和熟化，最终达到了农业复垦的目的，该方法的核心是控制生活污泥的掺量[60]。
3.3.污泥能源化技术
污泥的能源化技术主要基于污泥中存在有机成分，从元素角度分析，污泥中碳含量占到30%以上，主要存在于挥发分当中。氧含量和煤炭相比偏高，氮和硫的含量和煤炭中类似。不同来源污泥的干基发热量也有较大的差别，为10～20 MJ/kg。污泥能源化利用的途径有消化、热解、气化、燃烧、共燃烧、微生物燃料电池（MFC）等。消化可将污泥中有机质转化为沼气，然后通过燃烧产生热值和发电；热解和气化可以得到燃气和焦油；干化后的污泥的热值与褐煤相当，燃烧可以实现这部分能量的转化和利用；MFC 则可直接将有机污染物降解同时产电。
从表1可以看出，干燥污泥中还有少量水分，挥发分的含量超过50%，灰分占到30.8%～40.3%，固定碳含量为3.8%～6.8%。和煤炭相比，污泥中的挥发分和灰分较高，固定碳含量偏低。
由表2可以看出，污泥及污泥灰中的化学成分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO，其中Fe2O3和CaO主要是不同的沉降过程中加入的絮凝成分。由于处理工艺的不同，还会造成污泥中的磷含量出现较大差别。
3.3.1.厌氧消化
通常认为厌氧处理过程经历水解发酵、产氢产乙酸、产甲烷3个阶段[27]。污水处理过程产生的剩余污泥，进入消化设施，通过控制pH值、营养物比例（主要为C/N）、含水率、温度、停留时间（SRT）等，实现污泥的稳定化和甲烷等燃料气体的产生[28]。
城市污水厌氧处理进入厌氧反应器的污泥COD去除率为40%～50%，产气量为0.8～1.2 m3/kg污泥（无灰基）沼气热值15.9～27.8 MJ/m3[31]。传统的好氧-厌氧水处理工艺在好氧阶段将大量的可溶性有机污染物转化为CO2，该过程耗能一般占到污水处理能耗的50%，且直接产生CO2气体，存在巨大的能源浪费。如果能将好氧段处理的有机物有效回收利用，既可节约能耗又可实现该部分能量回收。因此，有研究者提出完全采用厌氧处理污水中有机物的设想，从而实现净产出能量的愿望，但也存在污水中COD偏低不适宜厌氧工艺的运行的问题。
厌氧消化工艺成熟，产生的沼气可实现能源化利用，如北京高碑店污水厂沼气发电可满足厂内20%的用电需求[33]。但是，由于投资较高，工艺复杂，运行有一定难度，厌氧消化并未得到很好的普及应用，已建成的消化设施也有部分未正常运行[30]。目前污泥厌氧消化主要还是作为污泥稳定的手段，产生的沼气并没有充分利用[30]，也造成一定的二次污染及能源浪费。消化污泥含水率及有机物含量依然较高，仍需进一步处置[34]。
图9 消化前后污泥组分对比
图10 污水处理厂污泥厌氧消化沼气利用系统示意
3.3.2.燃烧和共燃烧
共燃烧技术指利用现有的燃煤锅炉[35]、垃圾焚烧炉等将污泥和煤、市政垃圾等进行混合共燃。共燃烧的优势在利用了现有的成熟设备和运行操作经验，不需要新的投资和建设。同时，先进的燃煤设备以及垃圾焚烧设备等已经配备了完
善的尾气收集处理系统，可以有效控制污染物的排放[19]。
图11 德国汉堡污水处理厂污泥处理工艺流程
消化过程中有大约一半的有机物转化为沼气，消化后污泥的含水率约为96.7%。消化污泥在离心机中脱水到含水率为78%，然后在蒸汽加热干化机中干化到含水率为58%。干化后的污泥和污水处理中产生的栅渣一起进入流化床焚烧锅炉焚烧。焚烧产生的废气进行尾气处理后排放。模式不需要任何外加燃料，而且可以为污水厂提供所需用电量的60%和用热量的100%，。
3.3.3.热解和气化（目前还没有相关的工业化报道）
热解是在无氧或惰性气体环境下有机物的热分解过程，产生燃气（CH4、
H2等）、焦油以及焦炭等。在热解的过程中，污泥中的水分先挥发，随着温度的升高，有机组分逐渐分解成一些大分子碳氢化合物，进而转化为CH4、H2、焦炭等，水分的存在会部分参与反应过程[50]。影响热解的因素主要包括温度、停留时间、压力、原料特点、湍流特征等[51]。污泥热解的产物主要分为气体、液体、固体三部分，三者的比例范围分别为10.7%～26.6%、23.5%～40.7%、46.1%～63.0%，其中固体组分会高于测得的灰分所占的比例[52]。气体主要为
H2、CO、CO2、CH4、N2，还有一些小分子碳氢化合物，其中可燃气体组分可以占到总气体总体积的48%～62%[5 3 -5 5 ]，热值可达12 000～13 000
kJ/m3[56]。污泥热解产生的液体组分较为复杂，为焦油，包括长链碳氢化合物、芳香烃、脂肪族化合物等[55，57-58]。固体产物为焦炭及灰分，其中有一定含量的重金属，可能会对后续的处置及利用产生影响[50，54，56]。
3.3.3.1高温热解
高温热解法
污泥高温热解法是在惰性气体环境中实现对污泥的分解，其具有污泥体积大量减少，重金属有效固定[4]，重金属热析出量较低[5]，且产生较少的有害物质等特点。另外，如果高温分解控制在一定的条件下或经过某些化学处理，残留的固体物质如烧焦的炭化物能考虑作吸附剂，用于控制工业空气污染和去除污水处理过程中产生的气味[6]。污水污泥高温热解过程可以同时产生大量的气体及油类物质，这些物质具有较高的热值，可被用作燃料或化学原料。
图12 污泥固定床热解工艺流程
传统的固定床和流化床热解污泥研究都是在500℃左右，大的加热速度、短的停留时间可以促进液体产物的形成〔7-8]。而且，如果温度增大到7℃，油类中的多环芳烃(PAHs)的含量越大[9-i0]，甚至发现了6个环的多环芳烃。PAHs中的许多物质会致癌和致突，对人体的健康产生危害，因此使用传统高温热解污泥存在一定的风险，产生的油类的应用也受到很大的限制。目前微波技术已经被引入生物、煤、石油及部分有机废物的高温分解领域。
3.3.3.2.低温热解
低温热解法通过在无氧的条件下加热污泥干燥至一定温度(小于500`℃)，由于干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体(NNG)和炭4种可燃性产物。
图13 低温热解制油反应过程示意
低温热解制油有许多优点fuel:(1)设备较简单，无需耐高温、高压设备。(2)能量回收率高，污泥中的炭约有67%可以以油的形式回收，炭和油的总收率占80%以上。(3)对环境造成二次污染的可能性小。经评价，处理后污泥中绝大多数重金属进人炭油中，其中90%以上被氧化固定在炭中，在以后的使用过程中会被进一步氧化到无害化，由于处理温度低、不凝气产量小，可减少SO2，NOX，二嗯英带来的二次污染。(4)与焚烧技术投资相当或略低，运行成本仅为焚烧法的30%左右。
这种方法的不足之处在于:低温热解制油技术所采用的污泥需经干燥脱水，使其含水率在5%以下，这样就要消耗大量的能量。所以这种技术的能量剩余不是很高，能量消耗比为1.16(能量输出比上能量消耗)Ls 1。另外，在产生的油中会产生大量的多环芳烃物质，对环境产生不利的影响。
3.3.3.3.污泥直接油化
污泥直接热化学液化技术的源头可以追溯到1913年德国人F.Bergius进行的高温高压((400-.450 9C，20 MPa)加氢，从煤或煤焦油得到液体燃料的实验。这项技术后来称作煤的直接液化技术。鉴于污泥低温热解制油需要对脱水污泥进行干燥处理而需要很大的能量以及相应的投资，美国、英国、日本对污泥直接热化学液化法研究较多。此法是将经过机械脱水的污泥(含水率约为70%}80%)，在N:环境下在250340℃加压热水中，并以碳酸钠作为催化剂，污泥中有近50%的有机物能通过加水分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应转化为低分子油状物，得到的重油产物用萃取剂进行分离收集。重油产品的组成和性质取决于催化剂的装填与反应温度。反应过程可得到热值约为33 MJikg的液体燃料，收率可达50%左右(以干燥有机物为基准)，同时产生大量不凝性气体和固体残渣。反应的基本流程见图20
图14 污泥直接液化基本流程
反应产物用溶剂萃取法分离，常采用二氯甲烷作有机溶剂。把能溶于二氯甲烷的部分定义为油相。可分别获得几个馏分:油相、水相和固相。分离过程见图30
图15 直接液化产物分离示意
污泥直接液化的优点是采用的污泥只需进行机械脱水，不必消耗能量对污泥进行干燥，能量剩余率较高，而且它的收率较高为50%。但是这种技术的缺点也是十分明显的:一是反应需要较高的压力，对设备的要求较高。二是热化学液化法虽然降低了污泥的污染，但是在反应过程中产生大量的难闻气体。说明热解过程中产生大量有害的气体，限制了这种技术的应用。另外，产物中会有2%}3%的N:残余，燃烧过程会有氮氧化合物生成，容易对大气造成污染，应采取相应措施加以控制。
污泥气化工艺是污泥原料在气化装置中置于缺氧状态下氧化燃烧和还原，使能量转换成可燃气体的过程"污泥热解气化过程中涉及一系列复杂的燃烧!还原!裂解乃至聚合反应，这些反应变化在复杂的相平衡条件下相互影响，在以空气为介质的反应器中，总的反应式可写成
图16 污泥气化工艺流程
气化反应是在一定量氧化剂（空气!氧气!水蒸气）的帮助下，污泥中的固态可燃物经过热化学处理，转化为气态可燃物质"污泥气化步骤可以概括为!个过程：（"）干化，使残留水分蒸发"（#）热裂解反应，细胞子或高分子在裂解后得到充分挥发"（!）气化反应过程，即炭物质的不充分氧化反应过程"固态燃料转化为气态，反应过程同时产生大量气体!氧气和水蒸气"污泥的脱气过程也称为焦化过程，过程中高分子结构被分解"这一工艺过程需要的温度是"$$$!左右，产生的残渣含碳比例很低，产生的气体净化后具有较高热值，可用于发电"
图17 气化处理前后的污泥样本
（注：左为气化处理后含固80%的污泥，右为含固小于50%的气化前污泥）
气化指在一定的温度和压力条件下，通过工艺控制，有机物转化为可燃的合成气的过程。和热解不同的是，气化过程有水和氧气的参与。气化包括干燥、热
解、氧化、还原4个过程[59]。有采用污泥单独气化，也有和其它物质混合气化。和热解不同的是，气化过程的液态产物较少，大约为5%，主要产物是合成气和灰渣。合成的气体主要为H2、CO、CH4、N2、CO2等，其中可燃气体可占到气体组分的18.5%～41.3%[60-61]。气化过程会产生一些有害气体，主要包括HCl、SO2、H2S、NH3、NO2等，需要在利用之前进行净化。
影响气化过程的因素包括温度、催化剂、燃料属性（如粒度、表面特点、含水率、形状、挥发分、含碳量等）[64-65]。气化主要设备有固定床、流化床两大类。通过工艺的优化和控制，实现高效产生可燃合成气的目的。采用热解和气化方式可以将污泥中的有机组分转化为燃料气体及焦油，进行能源化利用，近年来得到了较多的研究。污泥的热解和气化过程是弱还原条件下的热化学反应过程，和燃烧相比规避了二氧化硫、氮氧化物和氯代化合物的生成等问题，获得的燃气净化后进行利用，避免了燃烧产生的二次污染。热解和气化实现了污泥的最大程度的减量化，但同时，两种技术的工艺过程较为复杂，对运行操作有较高的要求。污泥的高含水率不利于直接利用，需要脱水干化处理。此外，由于污泥的高灰分特征，仍需要对最终灰分的处置进行重金属浸出等评估。
3.3.
4.MFC
MFC（microbial fuel cell）技术是通过微生物作用，将污水中有机物中的化学能直接转化成电能，有机物同时得到降解实现污水的净化，达到污泥能源化和
减量的目的。其工作基本原理是：污泥及污水中有机质在微生物作用下降解，产生的电子传递到阳极电极，经过外电路抵达阴极并被阴极的电子受体获取，完成电子传递过程。整个传递过程连续进行，形成持续的电流[66-67]。MFC反应器主要由三部分组成：阴阳电极、质子交换膜和反应室。电极、交换膜材料以及反应室的构造等都是影响能量转化和污染物降解的重要因素[68]。电极材料一般为碳纸、石墨、铂、铂黑、网状玻碳电极（RVC）等。反应腔室可用玻璃、聚碳酸酯、树脂。交换膜系统采用离子交换膜、聚乙烯等有机膜、陶瓷隔膜等。电极催化剂采用铂、铂黑、铁离子等[67]。
电池构造有单槽式、双槽式、上流式、堆叠式等。除了反应器结构之外，影响MFC运行产能的因素主要有微生物种类及底物、生物燃料类型及浓度、离子强度、pH值、温度等[67，69-70]。目前关于MFC的研究中，直接MFC处理废水同时发电的研究较多[70-71]，关于MFC技术处理剩余污泥的研究还较少。采用MFC处理污泥，TCOD去除率可达40.8%±9.0%，功率密度为13.2 W/m3±1.7 W/m3[72]。采用MFC技术进行污泥能源化利用可在室温、常压、中性pH值环境下进行，直接产生电能，实现污泥的减量化和资源化，具有诱人的研究和应用前景[68]。但是，目前关于剩余污泥作为MFC燃料的研究刚刚起步，还存在一些不足之处：MFC产生的电压与输出功率密度均较低，还不能在实际中广泛使用；剩余污泥作为MFC燃料，有机物利用率较低，污泥减量效果有待提高；耗时较长，一般需要20天以上；MFC制造成本偏高，如阴极催化剂和阴极以及膜材料等价格较贵。
3.4.污泥材料化技术
污泥经适当处理后，可以作为多种复合材料的原料。张召述等采用热塑复合法利用污泥制备出聚合微孔材料，污泥中的重金属经聚合物固化和表面处理后不会浸出[64]。此外，由于污泥热解的衍生物具有很好的吸附性，在650℃对污泥进行热解炭化处理2h，可获得比表面积为309m2·g-1的优质吸附剂[13]。目前，以脱水污泥滤饼为原料制备高性能活性炭也是污泥材料化技术的主流研究方向
之一
3.5.污泥蛋白质利用技术
污泥含以蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸和缬氨酸为主的粗蛋白氨基酸28.7%～40.9%，是一种潜在的畜禽饲料原料。李亚东和李海波研究了利用剩余污泥制备蛋白质泡沫灭火剂技术的可行性，并测试了所得泡沫灭火剂的特性，结果表明:利用剩余污泥水解蛋白质液制备的泡沫灭火剂各项指标均达国家公共安全行业
标准(GA219-1999)[65]。另一方面，作为一种微生物絮体，污泥中的微生物胞内、胞外酶及其他代谢产物含量非常高，从中可提取微生物絮凝剂，作为水处理工艺的替代化学絮凝药剂，不仅可以去除水体中悬浮物，还同时避免了二次污染，对后续水处理无不利影响。
目录 引言 ..................................................................................................................................... I 一、污泥处置技术 (1) 二、污泥资源化利用途径 (1) 2.1污泥低温热解制油技术 (1) 2.2污泥合成燃料技术 (2) 2.3 污泥堆肥土地利用技术 (3) 2.4 污泥活化制取吸附剂技术 (4) 2.5污泥制活性炭 (5) 2.6 污泥制生物膜载体填料 (5) 2.7 污泥制微生物灭蚊剂 (6) 2.8污泥厌氧消化制沼气 (6) 2.9污泥燃料燃烧发电 (6) 三、结语 (7) 参考文献 (7)
引言 污水厂污泥是指水处理过程中产生的絮状体,它含有大量水分、丰富的有机物及N、P、K等营养元素,同时还含有重金属及病原菌等有害物质,如果任意排放不加处理,不仅对环境造成污染,同时也是对资源的严重浪费。 据不完全统计,全国污水排放量为4474×107m3/d,不同规模、不同处理程度的污水处理厂有100多座。每天所产生的污泥量约为污水处理量的05%—10% ,如果这些污泥还使用传统的处置方法 (如土地填埋、焚烧和海洋排放等)进行处理,相对于当今更加严格化的环境标准,显然是不合适的;同时,随着资源短缺危机的加剧,人们不得不寻找新的资源,污泥由于其有机物、营养元素含量高而受到越来越多的关注。因此,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。 本文就传统污泥处置方法及目前国内外对于污泥的资源化研究的热点进行了综述。
城市污泥特性与资源化利用途径 在城市污水处理中，通常要截留相当数量的悬浮物质，这些物质统称为污泥固体，与水的混合体叫污泥。污泥通常是指主要含有各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物，含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子；植物营养素（氮、磷、钾）、有机物及水分等。另外污泥易于腐化发臭、颗粒较细，相对密度较小（约为 1.006~1.02），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。因此，对污水需要及时处理和处置。污泥处理、处置的目的和原则是：一是稳定化，通常稳定化处理是消除恶臭；二是无害化，通过无害化处理，杀灭生物固体中的各类虫卵及致病微生物；三是减量化，通过减量化处理，使之易于运输与输送处置；四是利用，实现污泥资源化。四者关系密切，其处理（置）的基本流程见图1-1。本节主要介绍污泥资源利用途径、技术要求与标准等有关内容。关于污泥的处置、处置的加工技术，只结合相关内容与章节进行简介，请参考相关书籍，不再赘述。 一、城市污泥的组成与特性 污泥的种类是多种多样的，污泥的组成、性质和数量主要取决于废水的来源，同时也和污水处理工艺有密切关系。污水来源不同，污泥的组成、性质和数量也截然不同。同一种污水采用不同的处理工艺，其污泥的组成、性质与数量也会有很大的差异。城市污泥处理与利用技术措施选择的依据是城市污泥性质（物理、化学和生物），污泥组成这是污泥性质的基础。
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污固 有 无 元素组成：C、H、N、 化 毒害性有机物组成：毒害性 有机官能化合 有机生物 微生 致病 寄 昆 指示性生 毒害性无机物组成：As、Cd、Cr、Hg、Pb、 植物养 磷、钾及其 无机矿物组成：Fe、Al、Ca、Si等的氧化 流 水分：自由水分、间隙水分、表面（附着）水分、结合水分 水溶性组分 醇、酸、酯、醛、醚、 烃； 可溶性糖类；纤维素、木 质素；脂肪；蛋白质等 氧及其化合态 1 / 1
污泥建材化利用方案设计 目前国内外污泥处置的主要方式有填埋、焚烧、堆肥和资源化利用等几种方法，每种方法都各有利弊。我们通过实验分析，并结合我们现在的实际生产能力，认为污泥建材化利用，即污泥制砖和污泥制陶粒两种方法是比较合理的污泥处理方式。用这两种方式处理污泥，既能达到污泥处理无害化、减量化和资源化的目的，又能充分的利用污泥资源，节约成本并带来较大经济受益。下面对这两种方法分别进行简单介绍： 1. 污泥制砖： 页岩由雷蒙磨粉化破碎到1mm以下，含水80%的污泥干化至含水40%，按干化污泥和页岩的配置比例将它们送进混合器均化，然后送入陈化库陈化，再进入真空挤砖机成形，成型湿砖经自动码坯机上窑车，进隧道干燥窑，利用焙烧窑中余热在100~150℃热风中干燥24小时，最后进隧道焙烧窑，利用污泥自身热量值内燃焙烧到1000~1100℃，焙烧约24~32小时后即生成泥岩砖。烧制过程中产生的烟气通过烟气净化装置排出。干燥和焙烧是采用自动控制的4.6m宽大断面隧道窑。整个焙烧过程要严格控制烧成温度和时间，以保证砖材质量。焙烧窑内利用污泥燃烧热值提供热量，再利用焙烧余热来干燥湿砖坯，做到热能自给平衡，不需要外加能源，大大降低了制砖成本。 能量平衡理论分析 泥岩砖在隧道焙烧窑内要依赖自身发热值维持1000~1100℃的温度环境，是否能实现需要进行热量平衡估算。 每公斤污泥（含水40%）发热值因地域废水水质和处理工艺不同而有所差异，例如上海金山石化公司污水处理厂、杭州四堡污水处理厂、东片大型污水处理厂、宁波江东北区污水处理厂等所排污泥都属于高热值污泥，而北京高碑店污水处理厂及较多北方污水处理厂所排污泥属低热值污泥。其热值分别为： 高热值污泥（含水40%）其热值为1962 kcal/kg = 8209 kJ/kg (估算平均值)； 低热值污泥（含水40%）其热值为1326 kcal/kg = 5547 kJ/kg (估算平均值)。
城市污泥资源化利用 江鹏 1.城市污泥概念和组成 城市污泥是指城市生活污水工业废水处理过程中产生的固体废弃物，污泥是包含水、泥沙、纤维、动植物残体及各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵等的复杂多相体系。中国的污水处理厂多采用二级生化处理工艺，污泥主要产自初沉、二沉及其他固液分离工序，含水率高(>98%)，体积庞大，有机质含量约为40～50%，总氮含量4～5%，磷(P2O5)含量1～5%，钾(K2O)含量0.5～1%[2]; 对于生活污水和工业废水混排的场合，污泥中还常含有激素类物质(E1、E2等)、毒性有机物(苯、氯酚等)、重金属(Cd、Cr等)以及各种无机盐[3]。研究表明:污 泥污染物往往具有长期毒性和不可降解性，若无序排放，将成为危险的二次污染源，通过大气、地下水、地表水和土壤等介质进入食物链，造成严重的生态风险，影响人类健康[4]。同时，由于污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，若经 过适当处理，可以作为优质的“二次资源”[5]。 2.我国污泥处理处置现状 污泥的不良环境效应要求在其排入环境前必须进行妥善处理，以降低其环境风险，因此传统污水厂在设计时均设置了污泥处理工艺。‘十一五'期间，我国城镇污水处理厂数量年均增长8%，截至2013年三季度末统计，已建设污水处理厂3501 余座，城镇污水处理量已达到300多亿m3，并且在污水处理能力及效率增长的同时，污泥的产量迅速增加，产生的污泥量（按含水率80%）达3000万t左右。而‘十二五'期间以新增污水处理量运行负荷率为75%计算，污泥（含水率80%）年产量将以246万m3/年的速度递增，初步推算全国年干污泥产量为1200万t 左右，湿污泥6000万t左右。 目前城镇污水处理厂的污泥总产量已达到2433万t/a，同时以年均12%.的速度增长。在地域分布上，污泥主要产于中东部地区。东部11个省（市）污泥产生量 占全国污泥总量的64%，中部8省占全国总量的21%，西部12个省占全国污泥总量的15%。根据预测，2015年全国城镇污水处理厂污泥产生量将达到3560万t。 一般来讲，我国污泥处置的基建投资约占污水厂总投资的30%～50%，运行费约占污水厂总运行费的20%～50%[6]，而发达国家污泥处置的基建投资占污水污泥已经成为直接影响污水厂正常因此从成本上分析，，70%～50%厂总投资的． 运行的限制性因子[7]。传统卫生填埋和焚烧处置方法由于产生渗滤液/二嗯英/甲烷气、占地面积大以及工程建设投资高等问题已经不是污泥处置的主流技术[8，9];污泥海洋投弃威胁海洋生态系统和食物链，且未从根本上解决环境问题，上 世纪末，国际上签署禁止排海公约，中国是该公约的缔约国[7]。而作为一种可 再利用物质，目前资源化率不足10%，不仅没有从再利用角度弥补污水处理成本，反而造成了次生环境危害。降低污泥处理成本的有效手段之一是通过适当资源化处理使其获得附加经济效益，反补到污水处理总成本之中;而此过程的直接环境
热解技术：含油污泥无害化处理与资源化利用 近年来，我国固体废物和危险废物处置能力大幅提升，但非法转移、处置固体废物，尤其是跨省倾倒危险废物的事件仍时有发生。这其中，相当数量的危险废物是含油污泥。 严禁含油污泥非法转移倾倒 含油污泥是石油勘探、开采、炼制、清罐、储运及含油污水处理过程中所产生的含油固体废弃物，具有产量大、含油量高、重质组分高、综合利用方式少，处理难度大等特点。含油污泥中含有大量的有毒有害物质，若不及时加以处理整治，将势必对周围土壤、水体、空气及其生物圈造成严重污染。 含油污泥作为一种常见的暴露污染源，已被列入2016年版《国家危险废物名录》（国家环保部令第39号）。《中华人民共和国清洁生产促进法》要求必须对含油污泥进行无害化处理，严禁非法转移倾倒。 2018年5月，生态环境部启动了“清废行动2018”，并印发《关于坚决遏制固体废物非法转移和倾倒，进一步加强危险废物全过程监管的通知》，加强固废危废处置能力，保障生态环境安全。 含油污泥资源化利用势在必行 据不完全统计，我国每年含油污泥产生量在3,000万吨左右，其资源化利用是油田环境保护与可持续发展的重要问题之一。现行的处理技术有填埋、焚烧、固化处理、热脱附、溶剂萃取、生物处理等，许多方法视含油污泥为废物，忽略了其本身的资源属性，在实际大规模工业应用中存在处理过程成本高、工艺设备复杂、效率低、二次污染等问题。研发经济、环保、安全的技术装备，充分回收油泥中的石油资源，并使处理后固体产物无害化势在必行。
低温热解技术装备经长期商业化运作验证，以其高效低耗、稳定、安全环保优势，在油泥资源化利用领域受到了越来越多的关注与行业认同，并得到了国家政策的大力支持。 2017年初国家工信部、商务部、科技部三部委发布的《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》(工信部联节[2016]440号)文件中把“热裂解生产技术与装备”列入重点领域。 2017年12月，工信部、科技部两部委联合印发《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录（2017年版）》，“污油泥热分解资源化利用成套技术及装备”首次成功入选。 环保型工业连续化污油泥热解技术装备厂房内景 污油泥热解资源化利用成套技术及装备 济南恒誉环保科技股份有限公司，荣膺国家科技进步奖，主持起草多项行业国家标准，作为油泥热解行业领军企业，拥有独立知识产权自主研发的“污油泥热分解资源化利用成套技术及装备依托单位”入选了国家工信部和科技部联合印发的《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录（2017年版）》，并经过层级遴选，成功获授此项技术“国家鼓励发展的重大环保技术装备依托单位”。 其自主研发的“工业连续化含油污泥无害化洁净高效热解成套技术装备”对原材料要求低，可处理各类含油污泥。其专有的进出料热气密技术、无结焦热分散技术、可燃气体回用技术及烟气余热循环利用技术、油品阻聚净化工艺技术、电气智能控制系统以及安全预警系统等多项专利技术，解决了气液固在高温下的动态密封、裂解过程中结焦、油气输送管路堵塞、热效率低等行业难题。
城市污泥的处理以及资源化利用 摘要：在城市污水中所蕴含的污泥成分容易对环境造成污染的作用，在治理城 市的水污染进程中，要对污泥进行合理的安排，防止其中有害的物质对生态环境 有所破坏。因城市的高速发展使得城市污水中污泥的含量也越来越多，污泥的种 类成分也变得多种多样，其中也有着可以重复利用的有效资源，因此专业研究人 员就对污泥资源的合理利用，对处理办法进行钻研，使城市污水中污泥进行资源 的有效转换，并加以利用，从而解决城市中污水污泥对环境的污染问题。 关键词：城市污泥；处理；资源化利用 1对城市中污水污泥的不合理的处置情形 1.1不合理的应用污泥填埋处理技术 在对城市污水污泥的处理中，将污泥进行填埋是常见的处理技术，将城市污 水中的污泥进行一起回收，在运到偏僻的地方，将污泥进行填埋，并对其填埋区 域种一些有里成活的植物，这种对污泥的处理相应的成本较低，操作起来比较简单，处理方式比较快捷。但这种处理方案，在污泥与填埋土混合后，如果其地下 水位篇高，便可能致使污泥中存在的有害物质渗透到地下水中，从而使得地下水 被污染。在城市的发展中污水污泥越来越多，而使用污泥填埋技术对其进行的处 置办法，不能达到所需求的水平，对污泥的填埋下会占用土地空间，而能进行填 埋的土地资源并不丰富，所以要探究出新的对城市污水污泥的处理方案。 1.2不合理的污泥焚烧处理技术 污泥焚烧的处理技术既有优势又存在缺陷，应用污泥焚烧的技术，可以把污 泥中的病菌和有机物进行消灭，使污泥的污染力降低。可是在其的燃烧过程中， 会产生化学，从而产生气体，比如二氧化硫、一氧化碳等，还可能产生硫氮化合物，这些气体被排放到大气中，会对空气产生污染，降低空气质量，还会致使更 多恶化现象的出现。因为气体是流动性的，有害气体会进入大气层，并对其产生 破坏，使得城市气候的生态环境恶化。 1.3不合理的将泥污应用到农业中 因为泥污中具有一定的营养成分，而这些成分可以当作植物的肥料而被进行 吸收，但泥污自农业中的运用，不可以将泥污直接的放在农田里，因为泥污中所 蕴含的其它成分会对农作物的生长进行破坏，还会发生农业的虫灾，土壤也会因 为破坏出现各种问题，从而无法保障土壤的质量。也会对城市环境和农业的发展 产生相应的破坏，为此想要将泥污中的营养资源有效的利用，防止泥污其它成分 产生破坏现象，就应该改进泥污资源化的利用。 2城市污泥的处理以及资源化利用方法 2.1城市污泥的传统处理方法 2.1.1卫生填埋法 类似于城市生活垃圾填埋场，该方法分为两种类型：污泥直接填埋和污泥脱 水填埋。该方法的优点是显而易见的，包括处理简单，可行性高，成本低和适应 性强。但是，随着时间的流逝也存在一些问题。污泥填埋场占用大量土地，许多 城市很难找到理想的新填埋场。其次，污泥填埋场会产生大量的渗滤液和许多有 毒有害气体。污泥渗滤液污染严重，如果未选择合适的填埋场或运行过程中出现 操作失误等，将会严重污染地下水，由此带来的二次污染会危害人体健康。因此，和垃圾混合填埋的垃圾场大都拒收污泥。此外，垃圾填埋场产生的大多数气体有 臭味，严重污染了大气。臭气成分主要包括氨气、硫化氢和甲烷等。值得一提的
污泥处理技术大致可归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。它符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来得到广泛关注。国外大多数国家的污泥采用焚烧、填埋、堆肥农用等实用性方法。如[2]美国，目前污泥土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置方式，重心从处置改变到利用；欧洲的卢森堡、葡萄牙、西班牙、英国、瑞典、荷兰、比利时等大多数国家的污泥处置主要用于农业；希腊、德国、意大利等国家的污泥处置主要采用填埋；日本、奥地利等国家污泥处置主要采用焚烧。有关资料显示，目前中国大约有45. 0 %的污泥用作农业利用，34. 4 %的污泥进行土地填埋，污泥绿化和焚烧各约占3. 5 %。本文在阅读大量中外文献的基础上，阐述了污泥的资源化利用方式，包括污泥的农业资源化利用、能源化技术、建材化利用、以及材料化技术、等，通过这些方法实现污泥的变废为宝。 一．污泥的农业资源化利用 污泥中含有大量的有机质、氮、磷、钾等植物需要的养分，其含量高于常用牛羊猪粪等农家肥，可以与菜籽饼、棉籽饼等优质的有机农肥相媲美[8]。但是污泥中往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法[6]。 堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善（如水含量降低，呈疏松、分散、粒状），便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。 我国农村利用杂草、秸秆等和禽兽粪便混合，制成有机肥料的做法已有很长的历史，但这种堆肥过程主要靠自然通风或表面扩散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作为大规模处理处理、生产高质量堆肥产品的手段[5]。现代堆肥化制好氧快速堆肥过程，污泥堆肥过程的主要技术措施比较复杂，主要包括：调整堆料的含水率和适当的C/N比；选择填充料改变污泥的物理性状；建立合适的通风系统；控制适宜的温度和pH值等。
广东省污水厂 污泥处理处置示范工程项目 项 目 建 议 书 广东粤绿环境工程中心 二〇〇九年四月一日 目录
一、前言 污泥是废水处理过程中产生的沉淀物质，它包括混入生活污水或工矿废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各种胶体、有机质及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵等物质的综合固体物质，简单地说，它是污水的固体部分。随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。未经适当处理的污泥进入环境后，直接会给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁。 据估算，目前我国每年产生污泥量为300万吨，而且年增长率大于10％。如果国内的城市污水全部得到处理，则每年将会产生污泥（干重）约840万吨，约占我国固体废弃物总量的％。即使在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥处置问题也已十分突出。目前，在我国污泥处理处置的主要方法中，污泥农用约占％、陆地填埋约占％、其它处置约占％、未经处置约占％。据统计，我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理总投资的20％-50％。从以上数据可以看出，我国目前污泥的处理处置处于严重滞后状态。 随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水厂的处理规模、处理程度都在不断扩大提高。到20世纪90年代末，全国建成污水厂300多座，污水处理能力约×107m3/d。从现在到 2010年的目标是新建城市污水处理厂1000余座，污水处理能力增加（5-6) ×107m3/d，污泥的产生量将会急剧快速地增长。 污水处理中的污泥处理和处置技术在我国还刚起步，与国外先进国家相比差距很大。在我国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理设施的还
………………………………………………最新资料推荐……………………………………… 目录 目录I 摘要I 一、前言错误!未定义书签。 二、国内外污泥处置现状1 三、国内外污泥处置方法概述2 四、污泥资源化利用技术2 4.1污泥堆肥2 4.2污泥消化制沼气4 4.3污泥燃料化技术5 4.3.1 HERS法6 4.3.2 SF法7 4.4污泥的建材利用7 4.5活性污泥做黏结剂9 4.6剩余污泥制可降解塑料10 4.7污泥低温热解制燃料油10 五、展望11 参考文献12 摘要 城市污泥是污水处理厂污水处理的必然产物，这种废弃物的处理处置是污水处理后不可回避的问题。随着污水处理率的不断提高，污水处理厂的数目成倍增长，城市污泥的产量也急剧增加，城市污泥处置的矛盾变得日益突出。由于城市污泥具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害等特点，因此必须对其进行适当的处理处置，使其变废为宝，转化为可被人类利用的资源。 污泥处理技术大致可归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来得到广泛关注。本文在阅读大量中外文献的基础上，阐述了污泥的资源化利用方式，即污泥的堆肥化技术、消化制沼气、燃烧化技术、建材化利用等，通过这些方法实现污泥的变废为宝。 关键词：污泥；污泥资源化；污泥稳定化
一、前言 随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理深度的深化，污水厂污泥产量将有较大的增长，由此引起的二次污染已不容忽视。因此合理的处理处置污泥，已经成为城市污水厂和相关部门必须引起重视的问题。 污水处理厂污泥稳定化处理、安全处置和合理利用问题，已经成为我国污水处理行业发展的瓶颈。据统计，目前仅有10%的污泥通过堆肥、制肥回用到土地，少量被焚烧或用于制作建材，仍有超过75%的污泥尚需实现稳定化和安全妥善处理处置，二次污染隐患严重[1]。尤其是污水厂污泥中含有重金属、致病菌、寄生虫卵等危害人类健康的有机物，处理不当将引起较大的环境污染。 未来国家将通过技术引导、资金支持并落实各级政府责任，提高对污泥处理处置的重视程度和工作力度。将污泥处置设施作为污水处理综合系统的必要组成部分加以同步建设，消除污水处理过程中的二次污染隐患。在稳定、安全的前提下，努力提高污泥的资源化利用水平。 城市污泥处理处置现状及处置方法概述 二、国内外污泥处置现状 污泥具有含水率高、含有重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物以及丰富的氮、磷、钾等营养元素的特点。污泥的处置方式主要有土地利用、卫生填埋、焚烧、填海等。各国根据自己的实际情况来选择某种较为合适的处理方法。美国 14%采用卫生填埋, 22%焚烧, 56.5%土地利用, 7.5%采取其他方式处理; 英国 10%卫生填埋, 30%焚烧,58%土地利用, 2%采取其他方式; 法国 19%卫生填埋, 14%焚烧, 65%土地利用, 2%采取其他处理方式; 日本5%卫生填埋, 32.7%焚烧, 61.7%土地利用, 0.6%采取其他方式; 欧洲 48%卫生填埋,7%填海, 7.8%焚烧, 34%土地利用, 3.2%采取其他方式[1]。 在我国, 由于经济和技术上的原因, 目前污泥尚无稳定合理的出路, 主要以农肥的形式用于农业。在建成的污水处理厂中约有 90%没有污泥处理的配套设施, 60%以上的污泥未经任何处理就直接农用, 而消化后的污泥也由于未进行无害化处理不符合污泥农用卫生
污泥处理与资源化利用方案选择 污水处理产生的大量污泥的任意堆放和投弃对环境造成了新的污染，如何妥善处置这些污泥已成为全球共同关注的课题，当今的共识是将污泥视为一种资源加以有效利用，在治理污染的同时变废为宝［1～3］。 目前采用的方法有静态和动态堆肥两种。有些地方仍沿用传统的条形静态通风垛，一些发达国家则多采用现代工业化的发酵仓工艺，如日本至20世纪90年代末已建了35座污泥堆肥厂，其中最大的堆肥厂在北海道的札幌市，其发酵仓和生产线很具规模且机械化自动化程度高［2］。国内的唐山、常州等地也采用发酵仓处理污泥。
1.2碱性稳定化碱性稳定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并保持一段时间，利用强碱性和石灰放出的大量热能杀灭病原体、降低恶臭和钝化重金属，处理后污泥可直接施用于农田。 碱性稳定化的两个主要处理方法是N-ViroSoil和Agri-Soil方法。前者是在碱性稳定后通过机械翻堆或其他方法使污泥快速干燥，后者则是在混合碱性物料 ，而且 展， ）以及 ）。 国内的大连、秦皇岛和徐州等地也开展了污泥热干化生产的研究，都采用直接加热 方式。 1.4焚烧 通过焚烧可利用污泥中丰富的生物能来发电并使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭、有毒有害的有机残余物被氧化分解。
焚烧灰可用作生产水泥的原料，使重金属被固定在混凝土中而避免其重新进入环境，不足之处在于焚烧过程中会产生二英等空气污染物。目前应用最广的焚烧设备是流化床焚烧炉，当污泥的含水率达到38%以上时就可不需要辅助燃料直接燃烧［6］，污泥焚烧在日本和欧美较为普遍，日本有61%的污泥采用焚烧处理。 另外目前正在发展一种新的热能利用技术——低温热解，即在400～500℃、 面对众多的污泥利用方案，Bridle 生安全、资源回收、资源投入产出比和收益影响比”四个方面评估污泥利用方案的 需严格管理，只有重金属含量低于农用污泥标准才可用于农作物，而且污泥肥的施用也需严格定量以控制重金属的积累和减少氮、磷淋失对水体的污染。至于病原物污染，热干化的安全性较佳，因其高温灭菌作用很彻底，产品可完全抑制微生物的活性；碱性稳定化基本上也能达到安全标准；堆肥则不足以保证安全性［8、9］，因病原物仍有少量存活且产品的高含水率（一般为30%～40%）可使病原物复活，故采
污泥处理处置及资源化途径与新技术 作者：蒋锐 来源：《丝路视野》2017年第16期 【摘要】从现状来看，很多国家都面临污泥处置的各项难题。如果要在根本上实现资源化的污泥处置，那么有必要引入新式的手段和相关处理技术。近些年来，污泥处置和处理这方面陆续诞生了厌氧消化技术、深度脱水技术、污泥原位减量的相关技术等。从污泥无害化的根本宗旨出发，各项技术都正在逐步完善。污泥处理的无害化有助于节省资源，与此同时也符合了环保目标。鉴于此，本文主要分析污泥处理处置及资源化途径与新技术。 【关键词】污泥处理；资源化；途径；新技术 一、污泥处理处置的基本原则 对污泥进行处理处置与资源化利用时应遵循“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的基本原则。其中，安全环保是必须坚持的基本要求；循环利用是应努力实现的重要目标；节能降耗是应充分考虑的重要因素；因地制宜是方案比选决策的基本前提；稳妥可靠是贯穿始终的必需条件。 在制订污泥处理处置规划时，应根据污泥处理处置阶段性特点，同时考虑应急性、阶段性和永久性三种方案。充分利用其他行业资源来进行污泥处理处置可作为阶段性方案，并应具有应急的处理处置方案，防止污泥随意弃置，保证环境安全。在选择污泥处理处置技术时，应按照“处置决定处理、处理满足处置”的要求，在确定了污泥处置方式的基础上选择适宜的污泥处理技术。 二、传统污泥处置方法所存在的不足 （一）填埋处理问题 污泥的土地填埋技术早就在20世纪60年代就已经开始盛行，这个技术已经可以算是比较成熟的了，对于污泥的填埋，不仅可以单独进行填埋，还可以与生活垃圾、工业废物等等进行填埋，而且土地填埋的处理技术有投资少、容量大、见效快等特点。但是由于现在污泥量每年都在增加，还有就是现在填埋技术对于污泥的土力学性质要求比较高，所以就给大面积的选址添加了一定的困难。 （二）土地利用问题
污泥资源化综合利用项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (18) 2.1项目提出背景 (18) 2.2本次建设项目发起缘由 (20) 2.3项目建设必要性分析 (20) 2.3.1促进我国污泥资源化综合利用产业快速发展的需要 (21) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23) 2.4项目可行性分析 (24) 2.4.1政策可行性 (24) 2.4.2市场可行性 (24) 2.4.3技术可行性 (24) 2.4.4管理可行性 (25) 2.4.5财务可行性 (25) 2.5污泥资源化综合利用项目发展概况 (25) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26) 2.5.2试验试制工作情况 (26) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)
城市污水处理中污泥处理与资源化的利用 发表时间：2020-02-27T18:13:48.787Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年21期作者：白力健 [导读] 现代城市发展科技成为主要的运用资源，城市各项经营发展活动利用的技术手段逐渐增多，技术水平持续提升。 身份证号：37068119860627XXXX 摘要：现代城市发展科技成为主要的运用资源，城市各项经营发展活动利用的技术手段逐渐增多，技术水平持续提升。在城市污水处理当中，利用相应的技术手段，可以实现污泥资源化的利用，能够将污泥当中的各种组成资源应用于不同的领域，解决传统城市污水污泥处理的弊端，并提高城市资源储备量，使城市环保战略发展得到更多的能动力，进而促进城市健康化、可持续性发展目标实现。基于此，本文将对城市污水处理中污泥处理与资源化利用的相关内容进行探究。 关键词：城市污水处理；污泥处理；资源化；利用 前言 城市污水处理过程中产生的污泥成分对环境污染作用力较大，需要对污泥进行科学的安置，避免污泥当中的有害物质对生态环境进行破坏。而城市发展活动的增多使城市污水中的污泥含量也随之增加，污泥当中的成分种类也变得更为多样，其中也包括可以循环再利用的资源，因而专业研究人员针对污泥资源利用，对其处理技术进行深入研究，使得城市污水处理过程中产生的污泥也能够转化成资源进行利用，解决城市污水污泥污染问题。 1 城市污水污泥处理优化的必要性探究 1.1 改善城市环境污染问题 城市污水处理过程中产生的污泥是城市污染的重要元素，近些年此类污泥含量持续上升，如果污泥不能得到有效的处理，就会对城市生态环境发展产生不良作用。在污水污泥当中含有有机物、重金属元素、营养元素、病原微生物以及病菌、病虫卵等物质，这些组成成分当中具有污染性质的较多，对城市污水污泥处理进行优化于城市环境污染问题改善有积极作用。 1.2 促进我国污水处理质量和水平提升 目前，我国虽然各地区均有污水处理厂，但在污水处理当中缺乏统一的标准和规范，尤其在污泥处理方面，大多数污水处理厂都没有重点对污泥进行有效的处理，导致城市污泥污染问题一直没有得到有效的改善，抑制了城市环境生态发展的进程。污水处理厂所运用的处理技术，在实际应用当中并不具备环境改善功能，反而会对城市环境产生污染作用。现代城市发展当中正在持续强化生态改善与绿色环保理念的落实，因而对城市污水污泥处理进行优化具有必要性。 1.3 促进城市资源利用率提升 在城市污水污泥当中，含有大量的有机物与营养物质，通过对城市污水污泥资源化的利用，能够将污泥中有价值的资源进行提取利用，使城市可利用的资源含量更加充足。现代城市发展当中对资源的需求量是非常多的，将污泥废料中的能源进行重新利用，既能发挥改善城市生态环境的作用，又能促进城市资源利用率的提升，这对城市可持续发展有积极意义。 2 城市污水中污泥处理当中不合理的情况分析 2.1 污泥填埋处理技术应用的不合理 城市污水污泥处理期间，污泥填埋技术的应用较为常见，是将城市污水当中的污泥进行统一的回收，运输到城市中较为偏僻的区域，将污泥填埋在惰性土壤的上层，形成独立结构层，然后在污泥覆盖土壤区域种植一些适宜成活的植物，这种污泥处理技术应用具有成本低、操作简单、处理便捷的特点。但是当污泥与填埋土壤进行混合后，若是土壤地下水位较高的情况下，就容易使污泥当中的有害物质渗透到地下水当中，致使地下水被污染。再加城市污水污泥产生的数量不断增多，利用污泥填埋技术进行污水的处理，已经不能充分的满足处理需求，污泥填埋会占用城市较多的土地空间，城市化建设使可提供污水污泥填埋的土地资源并不多，因而需要寻找新的城市污水污泥利用处理方法。 2.2 污泥焚烧处理技术应用的不合理 污泥焚烧处理技术应用也是优势与弊端共存的，污泥焚烧处理技术应用，可以将污泥当中的有机物与病菌进行清除，使污泥组成成分的污染性大幅度降低。但是在污泥焚烧的过程中，会产生化学反应，生成多种气体，包括 SO2、CO等，还会生成硫氮化合物，这些气体进入空气当中，会对空气产生污染作用，降低城市空气质量。对空气造成污染还会导致很多后续的恶化现象发生。城市空气气体是流动性的，这些有害气体会逐渐进入大气层，对大气层进行破坏，从而导致城市气候生态环境的恶化。 2.3 污泥在农业当中应用的不合理 由于此类污泥当中包含很多的营养成分，这些营养成分可以当成农作物肥料进行吸收利用，但是污泥在农业当中应用不能直接将污泥放入农田当中，污泥当中的其他成分物质对农作物生长会产生破坏作用，还会加剧农业病虫害的发生，土壤也会因破坏作用出现各种问题，无法保持土壤的优质性。这会对城市环境与农业发展同时造成破坏，针对这一现象，想要实现对污泥营养资源的利用，又要避免污泥其他成分产生破坏作用，就需要对污泥资源化利用进行改良。 3 城市污水处理过程中产生的污泥资源化利用途径 城市污水处理过程中产生的污泥资源化利用的强化，是城市资源利用发展、生态发展高效实施的重要环节，针对此类污泥处理现阶段的基本特点以及存在的问题，需要找到有效的优化途径进行解决，下面对其利用途径进行探究。 3.1 城市污水处理过程中产生的污泥在农业方面的资源化利用 通过化验研究城市污水处理过程中产生的污泥，其中含有丰富的氮、磷、钾等有机的营养元素，这些营养元素都是农作物和其他植物生长所需的极其重要的营养元素。要注意，将城市污水污泥应用与农业领域，需要利用技术手段将污泥当中成分元素进行分离，将污泥当中对农业生产有益的物质成分进行保留，然后对污泥当中的有害成分进行清除。经过这一系列处理，再将污泥资源作为农作物生长营养肥料应用与农田当中。近些年，我国农业的发展是有目共睹的，农业种植占地面积大规模增加，为保证农作物生长质量，促进产量的提升，
目录 目录 ............................................................................................................................ I 摘要 ........................................................................................................................... II 一、前言 (3) 二、国外污泥处置现状 (3) 三、国外污泥处置方法概述 (4) 四、污泥资源化利用技术 (4) 4.1污泥堆肥 (4) 4.2污泥消化制沼气 (6) 4.3污泥燃料化技术 (8) 4.3.1 HERS法 (8) 4.3.2 SF法 (9) 4.4污泥的建材利用 (10) 4.5活性污泥做黏结剂 (12) 4.6剩余污泥制可降解塑料 (13) 4.7污泥低温热解制燃料油 (14) 五、展望 (15) 参考文献 (16)
摘要 城市污泥是污水处理厂污水处理的必然产物，这种废弃物的处理处置是污水处理后不可回避的问题。随着污水处理率的不断提高，污水处理厂的数目成倍增长，城市污泥的产量也急剧增加，城市污泥处置的矛盾变得日益突出。由于城市污泥具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害等特点，因此必须对其进行适当的处理处置，使其变废为宝，转化为可被人类利用的资源。 污泥处理技术大致可归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来得到广泛关注。本文在阅读大量中外文献的基础上，阐述了污泥的资源化利用方式，即污泥的堆肥化技术、消化制沼气、燃烧化技术、建材化利用等，通过这些方法实现污泥的变废为宝。 关键词：污泥；污泥资源化；污泥稳定化
市政污泥资源化利用技术研究进展雷清毅 发表时间：2018-05-16T16:35:00.963Z 来源：《基层建设》2018年第2期作者：雷清毅 [导读] 摘要：本文对市政污泥常规护理技术所存在的弊端与不足进行了详细的介绍，阐述当前在制微波辅助制备污泥活性炭、微波热解生产燃油燃气等技术的新进展。 东莞市圣茵生物有机肥有限公司广东东莞 523000 摘要：本文对市政污泥常规护理技术所存在的弊端与不足进行了详细的介绍，阐述当前在制微波辅助制备污泥活性炭、微波热解生产燃油燃气等技术的新进展。在未来一段时间内，增强市政污泥处置方面的技术投入力度仍然是最为主要的工作，其根本目的在于真正实现将市政污泥变废为宝、化害为利的目标。 关键词：前景；新进展；资源化；市政污泥 市政污泥指的是城市污水处理厂在对污泥进行脱水浓缩处理后所产生的泥饼和泥块，通常仍有80%左右的含水率，同时也含有病原菌以及重金属等有害物质，一定程度上也是资源的浪费。在我国城市化、社会经济的不断发展的大背景下，市政污泥排放量正呈现出逐年上升的发展趋势，如何对城市生活污泥进行合理有效的处理已经成为相关单位十分重要的研究课题之一。[1]为响应国家可持续发展的战略方针，政府及有关部门不断加大污泥处理投入力度，以往所采用的污泥处理方法主要为海洋倾倒、农用以及填埋等，而这种处理方法对于生态环境所造成的破坏仍然十分严重，对于污泥也是一种浪费。同时，经大量实验研究发现，在对污泥进行微波热解处理的过程中可生产出燃油燃气等能源资源。该处理技术也开始逐渐应用于制陶粒、生产有机复合肥以及微波制备污泥活性炭等领域。应用先进的污泥处理技术一方面能够缓解城市资源短缺的问题，同时也能够消除污泥对生态环境所造成的破坏。 1.污泥常规处理方法与相关问题分析 1.1污泥填埋 污泥填埋包垃圾混合填埋和单独填埋两种。其中单独填埋指的是通过填充、压实、封场等工序对污泥进行全面的处理。混合填埋指的是，在对污泥进行脱水浓缩处理后将城市生活垃圾与脱水污泥混合在一起并填埋，这种处理方法也是目前国内最为常用的污泥处理方法。 [2]然而，混合填埋处理方法也有十分严重的缺陷，由于污泥通常都有80%以上的含水率，在垃圾与污泥混合后，由于污泥呈现流动态，抗剪切强度低，很容易会出现碾压困难，进而造成填埋机侧翻，现场操作安全性较低。在我国生态环境保护事业不断发展的过程中，我国对混合填埋处理环境下的泥质含水率给予了严格的控制，为了满足污泥含水率60%以下的标准，还需要经过大量的工艺技术对污泥进行处理，污泥处置成本进一步提升。同时，在填埋污泥的过程中，也会产生一定量的气体与渗滤液，若没有所这些物质进行及时的处理，所生产的甲烷气体也可能会造成处理现场爆炸。由于城市用地十分有限，城市所排放的污泥量越来越大，填埋处理技术在应用场景方面的限制越来越明显。 1.2污泥焚烧 污泥焚烧指的是在气相充分有氧、一定温度环境下，通过焚烧的方式实现有机质的燃烧反应，进而生成氮气、水以及二氧化碳等物质，具体的反应类型包括氧化还原反应、分解以及蒸发等，同时也涉及到传热和传质的综合化学反应与物理变化。污泥焚烧处理方法是一种无害化、稳定化、减量化的处理方法。然而这种处理方法所需要使用到的设备十分复杂，需要投入大量的前期资金，要求操作人员有着比较高的技术水平，在焚烧过程中也会浪费掉大量的能源。 2.污泥资源化利用新进展 我国十分重视国内的环保事业，在市政污泥处理以及再利用方面一直保持着比较大的研究力度与投入力度，同时也出现了针对市政污泥新的处置方法。 2.1微波热解污泥生产燃油燃气 污泥微波热解生产燃油燃气指的是在无氧或常压条件下，通过微波处理技术对污泥进行加热处理，在达到一定温度的情况下，污泥中的重金属与硅酸铝会发挥出催化作用，污泥中的蛋白质和脂类会转化为气体物质和油类，进而将污泥从废物转化为资源。 微波热解技术当前在我国炼油煤气领域已经得到十分广泛的应用，在新技术、新工艺不断发展成熟的条件下，微波热解处理技术将会更大规模地应用于工业生产领域。 2.2微波辅助制备泥活性炭 活性炭属于吸附剂的一种，普遍应用于化工、水处理以及环保等领域。而市场上的活性炭产品价格普遍较高，随着针对污泥处理研究的不断深入，人们对活性炭的制备方法也进行了探究与创新，微波辅助制备活性炭技术是当前最为可靠的技术之一。 微波辅助制备活性炭技术指的是对污泥进行微波加热处理，再于经过处理的污泥中加入磷酸，在480W微波功率条件下，结合40%浓度的磷酸与300秒左右的辐照时间，可制得比表面各为168m2/g和301mg/m的污泥活性炭。该处理方法一方面可以大规模投入生产，同时也能够对污泥中的重金属物质起到固化作用，在活性炭产量提升的情况下，污泥处理原料的问题也得到了一定程度的缓解，COD去除率可达到87%以上。 2.3污泥制砖 在市政污泥资源化处理领域中，污泥制砖也成为最受关注的技术手段之一，该技术一方面可以对污泥中的有用成份进行更加合理化的处理，同时也能够进一步降低黏土开采量，对污泥中的重金属有毒物质同样也能够起到良好的固化作用，将有害细菌杀死，所制成的砖材料具有孔隙多、砖质轻等方面的特点，具有良好的隔热、隔音效果。 污泥制砖技术具体包含干化污泥直接制砖以及污泥焚烧灰制砖两种，其中干化污泥直接制砖是最为常用的技术手段。[3]干化污泥中所含有的有机质相对较多，可直接制成轻质节能砖、渗水砖以及普通砖等建筑材料。然而污泥制砖技术也存在一定的缺陷，即在市政污泥排放量数据不清的情况下，难以稳定地对污泥进行消化，在安全处置方面有着比较大的难度，污水制成现场往往伴随着大量的恶臭气体，如何改善现场处理环境也是一项需要解决的问题。 2.4利用污泥生产有机复合肥 我国是世界上最大的农业国家，以往为了提高农作物生产效率，生产者普遍大量使用化肥，使土壤出现板结，有机质含量降低，在加上无轮耕制度及长年原耕作，造成了严重的沙土流失问题。而有机肥料能够对土壤起到改良作用，使土壤抗旱能力得到提升，使农作物产
城市污水厂污泥最终处置方式及资源化利用- 污泥处置 简介：城市污水厂处理中产生的污泥既是污染物又是一种资源，其最好的出路应是污泥的处理、处置与资源化利用相结合。本文通过污泥的综合利用、填埋、投海等几种主要的污泥处置方式的分析，指出污泥的资源化利用应立足于各地实际，在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下，选择最佳处置与利用方案。关键字：污泥综合利用填埋投海Eventual Disposal and Resource Utilization of Sewage Sludge in Municipal Sewage Treatment PlantYANG Kai-ming1,2(1.Environmental Science and Engineering College, Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031; 2.School of Energy and Environment, Xihua University, Chengdu, 610039)Abstract: The Sludge is not only contaminant but also useful resources in Municipal sewage Treatment Plant. It is the best way that combines handling, disposal with utilization of sewage sludge. Through analyzing of several major sewage sludge disposal such as Synthesize utilization, bury, sea dumping and so on, this paper points out that resource utilization of sewage sludge should stand reality, select the best way of disposal and utilization, considering environmental ecological results, social and economic benefits.Keyword: Sludge in Municipal Sewage Treatment Plant; Synthesize use; bury; sea dumping城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，如果不加处理