城市污水处理厂的污泥处理与资源化利用

城市污水污泥的资源化利用现状浅析

摘要：针对城市污水污泥传统的处置方法如卫生填埋、焚烧及土地利用等存在的不足与弊端,指出了污泥资源化利用方式是今后污泥最佳处置方式,重点就目前研究较多的建材化利用等资源化利用技术及前景进行了分析,为今后污泥的资源化利用提供参考。

关键词：污泥；处置；资源化利用

1 前言

城市污水污泥是污水处理过程中所产生的固态、半固态及液态的废弃物，污泥成分复杂，包括混入生活污水或工矿废水中的纤维、泥沙和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、病菌、微生物及虫卵等物质的综合固体物质。如若这些污泥未经处理任意排放或处置不当会对周围环境造成严重的污染。因此,寻求经济有效的减量化、无害化和资源化污泥处理技术具有重要意义。

随着我国城市化进程的加快，城市污水处理厂的逐年增加，同时污水处理能力的逐步提高，污泥的产量也在急剧增加。据调查[1]，截至2010年9月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成污水处理厂2631座，日污水处理能力达到1.22×108m3，全国正在建设的城镇污水处理项目达1849个，总设计能力约0.466×108m3/日，按污泥产率3.8%计算，日排出的污泥约达6.4×106m3。多数污水处理厂的污泥处置方法是将污泥经适当浓缩运至垃圾填埋厂或直接堆放,一方面极易造成二次污染,另一方面污泥中有用资源的流失,从而导致资源浪费[2]。

显然，随着城市污水处理厂的兴建，如何合理的处理处置污泥将显得越来越重要。目前，我国传统的污泥处置方法有填埋、焚烧、及土地直接利用等，这些处置方法均没有对污泥进行有效的资源化利用，且存在着很多社会及环境问题，不是污泥处置的最佳途径[3]。因此，寻求合适的资源化利用途径才是污泥处理处置研究的重中之重。

2传统的污泥处置方法

目前，污泥常用的主要处置方法是卫生填埋、焚烧处理、直接土地利用等,这些处置方法在实际应用中发挥了一定的作用,但随着环境标准的更加严格化,其存在的问题就暴露出来。

污泥处理处置与资源化利用途径

污泥是城市污水处理过程中产生的固体废物，含有大量的有机物、肥料成分和微生物等，具有一定的资源化利用潜力。然而，由于其含有重金属、有机物和微生物等成分，直接排放或随意处理不仅会对环境造成污染，还会浪费宝贵的资源。因此，研究污泥的处理处置与资源化利用途径是一项重要的环境保护工作。本文将分别从传统处理处置和资源化利用两个方面介绍污泥处理途径，并探讨其中的挑战与前景。

一、传统污泥处理处置途径

1. 污泥焚烧：污泥经过干化和热解等处理过程后，可以在高温下燃烧，将有机物转化为二氧化碳和水蒸气，同时对重金属等进行稳定化处理。然而，焚烧过程中会产生大量的烟尘和废气，对环境造成二次污染，并且污泥燃烧过程中的热能利用率较低。

2. 污泥填埋：将污泥直接填埋于地下，可以减少废物体积并稳定有机物质，但填埋过程中会产生渗滤液和有毒气体，对地下水和大气造成污染，并且对土地的利用效率较低。

3. 污泥堆肥：将污泥与其他有机废弃物或农作物一起进行堆肥处理，利用微生物的分解作用，将有机物质转化为有机肥料。然而，污泥堆肥需要较长的处理时间，并且在堆肥过程中可能释放出气味和毒性物质。

二、污泥的资源化利用途径

1. 生物燃料制备：通过生物转化技术将污泥中的有机物质转化为生物燃料，如生物质燃料和生物油。这种方法不仅可以实现污泥中有机物的高效利用，还能减少对传统化石能源的依赖。

2. 土壤改良剂制备：通过污泥经过固液分离、干化和混合等处理工艺，制备出土壤改良剂。该土壤改良剂富含有机物、养分和微生物等，可以提高土壤肥力和保持土壤湿度，促进农作物的生长。

3. 砖料制备：将污泥经过处理后，与水泥、石灰石等材料混合，制备成砖料。这种砖料既能有效利用污泥中的有机物质，还能减少对传统砖料材料的需求，降低生产成本。

挑战与前景

污泥处理及资源化利用面临着一些挑战。首先，污泥中的重金属等有害物质对资源化利用产生了限制，需要进行精细化处理。其次，污泥处理过程中产生的废弃物和废水也需要进行有效处理，以减少对环境的负面影响。此外，污泥的处置和利用涉及到政策、技术、管理等多个方面，需要各级政府、企业和研究机构的共同努力和技术支持。

污泥的处理及资源化利用

截至2017 年12 月底，全国设市城市、县（以下简称城镇，不含其它建制镇）累计建成污水处理厂5027 座，污水处理能力达1.88 亿立方米/日，年产生含水量80%的污泥5000 多万吨。《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）规定，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020 年底前达到90%以上。“水十条”从颁布到现在，很大程度上促进了我国污水处理和污泥处理处置设施的建设与污泥处理处置工作，污水处理率得到显著提高，随之而来的副产品污泥的安全处理处置问题日益突出。。污泥含有病原体、重金属元素、有机质、营养元素等成分，具有一定的资源利用价值，但其处置不当会对环境产生二次污染。本文通过对日益增长的污泥进行减量化、无害化和资源化等过程所采用的处理处置技术和方法进行分析，着力探索污泥处理及资源化利用的有效途径和方法，并提出相关建议，以期为相关工作者提供借鉴。

标签：污泥处理；减量化；无害化；资源化

污泥简单进行抛置、填埋，不仅会造成资源浪费，还会对环境造成污染，甚至危害周围居民安全。随着我国城市化进程加快，污泥的产量也在不断增加。本文为了合理利用污泥并减轻其带来的环境影响，就污泥的处理方式及资源化利用进行了深入探讨。

一、污泥的成分、特性及危害

污泥主要来自于各类污水处理厂，富集大量有机和无机物质，如氮、磷、鉀等无机营养元素，无机固体颗粒等物质，还含有大量有毒有害的重金属等物质，此外，大量寄生虫及其虫卵、病原微生物也附着在污泥上面。

根据污泥处理厂采用的处理工艺，每处理万吨污水可产生5～8吨的污泥，日产量非常大，并且污泥的含水率很高，可达到 80% 以上，非常难以储存。。与国外发达国家相比，我国的污泥成分泥砂和重金属含量相对较高、有机质含量少，致使污泥厌氧发酵产气率低、焚烧处理热值偏低、土地利用环境风险大。因此，开发适合我国污泥泥质特征的污泥处理处置与资源化技术意义重大。

二、污泥处理处置的基本原则和技术路线

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城市污水厂污泥处置方式及资源化利用　

张屹　孙文超。　（１、哈尔滨排水有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００　２、哈尔滨市政建设有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：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。　关键词：污水厂污泥；处理；资源化　１污泥最终处置的主要方式　目前，国内外污泥最终处置方式主要有：综　合利用、填埋、投海。　１．１综合利用　１，１．１农田林地利用　污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水　处理厂正在进行研究和开发的课题，污泥中含有　大量植物生长所必需的肥分（Ｎ、Ｐ、Ｋ）、微量元素及　土壤改良剂（有机腐殖质）。污泥农田林地利用是　最佳的最终处置方法，但污泥中也含有对植物及　土壤有危害作用的病菌、寄生虫卵、难降解有机　物、重金属离子以及Ｎ、Ｐ的流失对地表水和地下　水的污染，甚至可能含有—些致癌物质，目前对重　金属污染研究较多。因此，在作农田林地利用前，　应进行堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，同时还　应去除这些有害物质。目前普遍的问题是检测手　段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，　化肥的普遍应用造成销售市场难以开发等，这些　使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。我国有　大量工业废水进人污水处理厂，污水中重金属离　子约有５００以上转移到污泥中，污泥中的重金属　离子含量—般都较高。　为提高污泥的农用量可以采取—些措施：一　是把污泥制成有机——无机复合肥料，适当添力Ｉ１　钾肥以补充污泥肥料中钾的不足，这样可以提高　肥效降低有害物的含量；二是在经济政策Ｅ优惠　使用污泥复合肥料的单位或个人，如免费提供试　用肥料样品，免费为施用污泥复合肥料的区域或　地块作土壤营养状况分析等。　１．１２污泥焚烧产物利用　污泥中合有一定量的有机成分，经脱水干燥　的污泥可用焚烧处理。在日本，该方法巳占污泥处　理总量的６００以上、欧盟也在１００以上。为防止焚　烧过程中产生二嗯英等有毒气体，焚烧温度应高　于８５ａ℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、　凝固性，因而可用于改良土壤、筑路等，也可作为　砖瓦和陶瓷等的原料，另外。污泥灰也可以作为混　凝土混料的细填料。将污泥转变成一种颗粒状燃　料，可以很好燃烧，其热值和褐煤相当，燃烧释放　的有害气体远低于焚烧过程，其残余物可用于建　筑工业。　１．１３低温热解制取可燃物　污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底，　地位已逐渐增强。污泥低温热解是一种发展中的　能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化　剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度（＜　５００　）、由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反　应水、不凝陛气体和炭等可燃产物，最大转化率取　决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为２００－－　３００Ｌ（油）／ｌ（干泥），其性质与柴油相似。　１．１４建筑材料利用　污泥可用于制砖和制纤维板材。　污泥制砖的方法有两种。一种是用干化污泥　直接制砖，另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥　直接制砖时，应对污泥的成分作适当调整，使其成　分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按　重量比１：１０配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。　利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制　砖粘土的化学成分是比较接近的，制坯时只需添　加适量粘土与硅砂。比较适宜的配料重量比为灰　渣：粘土：硅砂＝１００－．５０：（１５－２０）。　污泥制生化纤维板，主要是利用活性污泥中　Ｅ斤含粗蛋白（有机物）与球蛋白（酶）能溶解于水及　稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，在碱性条　件下加热、干燥、加压后，发生蛋白质的变性作用，　从而制成潘陛污泥树脂（又称蛋白胶），使之与漂　白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国　家三级硬质纤维板自　际准。　１２填理　污泥填埋有填地与填海造地两种。　污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内　许多大型污水处理厂中常采取的方式．经过消化　后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减　少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方　式。由于消化装置工艺复杂、一次性投资大、运行　操作难度大，实际运行经验表明往往难以达到预　期的效果。况且脱水污泥含水率大大高于　百生　活垃圾卫生填埋场所要求的３Ｏ％含水率，因此需　再经处理才能送生活垃圾填埋场填埋；或者设置　专用的污泥填埋场，根据污泥的含水率及力学特　性等因素进行专门填埋，但此法有占地较大、选址　受阻及存在－－０：污染隐患等缺点。　污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥　填埋场的渗滤液属高浓度有机污水，必须集中加　以处理；污泥填埋场四周应设围栏，并采取相应的　防蚊蝇、防鼠措施，未经干燥焚烧处理的污泥，宜　小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应４）．５ｍ，消化　污泥泥层厚度应不大于３ｍ。泥层上面铺砂土层为　０．５ｍ，彼此交替进行填埋，并设置通气装置，污泥焚　烧灰渣填埋时，可不分层填埋。　污泥填海造地，应遵守下列要求：ａ必须设护　堤，渗水也必须集中进行处理，以防污泥和污水污　染海水；ｂ＿’污泥或灰渣中的重金属含量应符合填海　造地标准。　１３投海　沿海地区，尤其是有大江、大河人海口附近，　可考虑把生污泥、消化污泥、脱水泥饼或焚烧灰渣　投海。投海污泥最好是经过消化处理的污泥。投海　方式可用管道输送或船运，其中管道输送较为经　济。在污泥投海工程实施前，必须搞好投海区的选　择（离海岸１０ｋｍ以外，水深２５ｍ左右），以保证海　水的稀释与自净作用。　总之，综合利用将是今后污泥处置的主要方　式。填理由于占地多，潜在生物可利用率低，渗滤　液可污染地下水，后续处理管理费用高等问题，应　用受到限制。海洋投弃将逐渐被禁止。随着科技的　发展，污泥的有效利用的方式和有效利用率将会　进一步增加。　２污泥利用方案的选择　２１污泥利用的潜在风脸　污泥利用需满足严格的环境卫生标准，不能　造成新的环境危害。污泥利用的环境问题是重金　属和氮对土壤、作物、水体的影响以及病原物污　染，所以具有潜在风险。污泥的热能利用无疑是风　险最小的，而土地利用则需严格管理，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．　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，故采用堆肥方案　时需加强对堆肥质量、　２．２利用方案的比较　２．２．１农田林地利用　用污泥对农田、林地、草坪施肥或进行土壤　改良以及用于市政绿化、育苗等，不仅可改善土壤　的理化性质，增加土壤肥力，促进树木、花卉及草　坪等的生长，而且可避免污泥中的重金属、有毒有　机物因食物链的生物富集效应对人畜产生的危　害，除此之外土壤的自净能力还可使污泥进一步　无害化。因此土地利用是一种积极的、生产性的污　泥处置方法。污泥利用前需堆肥化处理，堆肥化若　采用静态条垛工艺，成本最低，但其生产周期长、　占用土地多且对周围环境的影响比皎严重：若采　用发酵仓，其设备投资和运行费用将增加，而耳若　要制成复合肥还需烘干造粒设备，这样其成本优　势就大大削弱了。　２．２．２污泥焚：览产物利用　污泥焚烧效果好，焚烧产物既可用作新的产　品原料，又可回收热能。国外已有较成熟经验和工　艺，可以直接借鉴使用。但总体来说焚烧的成本最　高（是其他工艺的２￣４倍）。今后应从降低成本，减　少二次污染角度着手，生产　殳备。　２．２．３低温热解制取可燃物　污泥低温热解效果亦好，污泥可通过干馏提　取油、气等，不但可做燃料也可用于制造四氯化碳　等化工产品，具有工业化利用前景，且能量回收率　高，经济性优于焚烧处理，是大有前途的处理方　法。在热解机理和动力学研究方面，还有很多工作　需进一步探讨。在工艺和设备的改进方面有待新　的突破。　２．２．４建筑材料利用　建筑材料利用，不仅可以减少污泥填埋所占　用的土地。减少自然资源消　（下转２７页）