城市污泥的處置方法和資源化利用

張萌

（伊犁師范大學(xué)，新疆 伊犁 835000）

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市污水廠的處理效率提高，導(dǎo)致污泥產(chǎn)量顯著增加，到2010年底，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理量有343億m3，每年產(chǎn)出的脫水污泥接近2200萬(wàn)t，其中有80%未得到處理[1]。污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，成分極其復(fù)雜，富含有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀等對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有益的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)還含有有毒有害有機(jī)物、有毒有害重金屬和細(xì)菌菌體[2-3]。若任意排放或堆放，不但對(duì)地下水、土壤等造成嚴(yán)重的二次污染，還造成了資源的浪費(fèi)。

近年來(lái)，國(guó)家越來(lái)越重視環(huán)保，如何將成分復(fù)雜的城市污泥進(jìn)行安全處置和資源化利用是世界各國(guó)關(guān)注的主要環(huán)境問(wèn)題之一。如果能將污泥的處理處置和資源化利用結(jié)合起來(lái)，不僅可以變廢為寶，物盡其用，而且還可以提高環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因此固體廢物資源化利用具有重要的實(shí)際意義[4]。

1 城市污泥的傳統(tǒng)處置方法

1.1 土地填埋

目前使用最為廣泛的污泥土地處置方法就是土地填埋。該方法可以分為兩大類：一是在專門處理污水污泥的填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置；二是在城市固體廢棄物填埋廠中與生活垃圾一起填埋處置[5]。污泥的土地填埋是從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來(lái)的，這些傳統(tǒng)方法不僅占地面積大，而且污泥中的有毒有害物質(zhì)會(huì)通過(guò)雨水的沖刷和滲透作用進(jìn)入地下水污染水源，還有可能會(huì)產(chǎn)生一些臭氣（甲烷、氨氣和硫化氫）污染大氣環(huán)境。這些氣體如果處理不當(dāng)，可能會(huì)引發(fā)燃燒和爆炸，具有較大的安全隱患[6]。衛(wèi)生填埋的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠且價(jià)格低廉，更重要的是管理方便，它不同于傳統(tǒng)的堆和填，因此目前世界上有很多國(guó)家都優(yōu)先選用這種方法來(lái)處置污泥。

1.2 焚燒法

焚燒技術(shù)是目前世界各國(guó)公認(rèn)的最具實(shí)用價(jià)值的污泥處理技術(shù)之一，該技術(shù)在歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)家日益成熟，成為除土地填埋之外一個(gè)重要的處理手段[7]。我國(guó)對(duì)垃圾焚燒的研究起步較晚，尤其是對(duì)城市污泥焚燒廠的基礎(chǔ)研究較少。根據(jù)污泥脫水后是否干化將污泥焚燒法分為污泥脫水直接焚燒和污泥脫水、干化再焚燒這兩類方法，目前應(yīng)用較多的是第二類方法，它相對(duì)第一類方法來(lái)說(shuō)能耗低，更經(jīng)濟(jì)。

污泥焚燒法的優(yōu)點(diǎn)在于能快速的實(shí)現(xiàn)污泥減量化，消除有害病原菌，破壞有毒有害物質(zhì)并回收熱能，還可以從廢氣中獲得剩余能量，用來(lái)發(fā)電[8]。但是焚燒容易造成二次污染，特別是燃燒溫度低于1100℃時(shí)，劇毒的二噁英化合物不易熱解，對(duì)環(huán)境的危害極大[9]，而且投資和運(yùn)行管理費(fèi)用也較高。

1.3 投海法

污泥投海法主要是被沿海地區(qū)的國(guó)家或者在入海口附近的地區(qū)所利用，該方法主要是利用海洋的環(huán)境容量，把把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰渣投入深?；蚴翘詈Ｔ斓豙10]。為了確保海水的稀釋與自凈作用實(shí)現(xiàn)，實(shí)施污泥投海工程前，必須選擇離海岸10km以外，水深25m左右的投海區(qū)。但是污泥投海法是將陸地污泥投入海洋，會(huì)造成嚴(yán)重的海洋污染，甚至破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)，因此，許多國(guó)家已經(jīng)嚴(yán)禁使用本法處置污泥。

1.4 土地利用

污泥土地利用主要包括農(nóng)田利用、林地利用、園林綠化利用等，它是一種積極、有效而安全的污泥處置方式[11]。污泥中含有豐富的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素還有一些有機(jī)物，為了充分利用這些養(yǎng)分，可以將處理過(guò)的污泥直接用于農(nóng)田，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，還能使板結(jié)的土壤得到改善，達(dá)到促進(jìn)植物的生長(zhǎng)的目的。污泥的土地利用不但改善了土壤環(huán)境，又實(shí)現(xiàn)了污泥的回收利用，是污泥處理中最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。但是我們也要關(guān)注到污泥中可能存在病原菌、寄生蟲(chóng)，Cu、Cr、Hg等重金屬以及多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物質(zhì)，所以污泥的無(wú)害化處理是進(jìn)行土地利用的前提，從而避免污泥中的這些有毒有害物質(zhì)對(duì)大氣、水體和土壤造成二次污染[12]。

2 城市污泥的資源化利用

2.1 污泥堆肥后農(nóng)用

污泥堆肥化主要是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物的分解作用處理污泥的技術(shù)，這一微生物過(guò)程就是人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化，最后實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化[13]。土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的改善可以通過(guò)堆肥來(lái)實(shí)現(xiàn)，堆肥還能提高施入土壤的化肥肥效，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳狀態(tài)。污泥堆肥后的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素以及肥力明顯高于家禽糞等農(nóng)家肥，將污泥堆肥后用于農(nóng)業(yè)，既能改土壤的理化性質(zhì)得以改善，又能使有機(jī)肥源增加，使化肥污染減少，最終使農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量大大提高，更大程度上實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的資源化利用。污泥農(nóng)用將是未來(lái)我國(guó)城市污泥重點(diǎn)考慮的處置方式。

污泥堆肥化能降低運(yùn)行成本和投資費(fèi)用，并產(chǎn)生高效益，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，也是?guó)內(nèi)外污水處理廠常用的污泥處理方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)有超過(guò)50%的污泥都采用污泥堆肥的方式處理[14]。

2.2 制備新型材料

利用城市污泥制備一些新型材料也是污泥的資源化利用方式[18]。在高溫條件下，可以將污泥改性后制備吸附劑，用來(lái)吸附水中的重金屬離子和有機(jī)污染物，研究表明，利用氯化鋅作為城市污泥的活化劑制備的吸附劑對(duì)水中的Cu2+吸附效果較好，將污泥與楊木屑共熱解焦制活性炭可以很好的吸附水中的苯酚[19-20]。還可以利用城市污泥為原材料制備可降解塑料，該塑料在土壤微生物及酶的共同作用下可以降解，因此具有較好的發(fā)展前景。

3 結(jié)論與展望

城市污泥既是污染物又是一種資源，污泥的處理、處置與資源化利用相結(jié)合才是其最好的出路。城市污泥的成分復(fù)雜且數(shù)量日益增多，但只要選擇合適的處理處置方法，就能最大程度實(shí)現(xiàn)污泥減量化和無(wú)害化。在污泥資源化技術(shù)選擇上，需根據(jù)各地實(shí)際情況選擇合適的方案，經(jīng)無(wú)害化處理的污泥作為一種有價(jià)值的資源，不但可以堆肥后農(nóng)用，還可以制備建材原料和新型材料，從社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益考慮，具有很好的發(fā)展前景。