摘要:近年來，隨著人們對環(huán)保意識的增強(qiáng)，大量的污水處理廠不斷建成投入運(yùn)行，隨之而來的城市污泥產(chǎn)量越來越大。污泥是一種特殊的垃圾，如不及時處理將造成嚴(yán)重的二次污染，因此，污泥處置十分緊迫。結(jié)合我國目前的現(xiàn)狀，針對城市污泥的性質(zhì)及處置方法進(jìn)行了研究。

　　關(guān)鍵詞:城市污泥,污泥處置,資源化

　　污泥是污水處理后的副產(chǎn)品，是一種有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，它的主要特性是含水率高，有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運(yùn)輸，但它很難通過沉降進(jìn)行固液分離。污泥量通常占污水量的0.3%～0.5% (體積);如果屬于深度處理，污泥量會增加0.5～1倍。污水處理效率的提高，必然導(dǎo)致污泥數(shù)量的增加;目前我國污水處理量和處理率雖然不高，但城市污水處理廠每年排放干污泥大約3×104t，而且還以每年大約10%的速度增長。

　　1污泥對環(huán)境的影響

　　1.1污泥有機(jī)養(yǎng)分及其土地利用的有效性

　　污泥中含有大量的N、P、K、Ca 及有機(jī)質(zhì)，同時污泥中有許多植物所必需的微量元素，可以緩慢釋放，具有長效性。因此，污泥是有用的生物資源，是很好的土壤改良劑和肥料。表1 是我國北京、靖邊、安陽、荊門、荊州、包頭、南昌、姜堰、湖州等城市20個污水處理廠污泥營養(yǎng)成分的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果。

　　我國污泥的總氮、總磷、總鉀、有機(jī)質(zhì)的平均含量均超過國家堆肥需要的養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)，所以污泥是很好的有機(jī)肥源。由于受到來源和生產(chǎn)日期影響，污泥成分差異較大，這與不同地區(qū)生活水平和生活習(xí)慣有關(guān)。從長遠(yuǎn)來看，我國污水廠污泥中氮、磷的含量將隨著脫氮脫磷等二級污水處理工藝的增加而增加，這將有利于污泥土地利用。

　　我國城市污泥中有機(jī)物含量約為55%～60%，而歐、美可達(dá)70%～80% (均指初次沉淀池污泥)。污泥中有機(jī)養(yǎng)分和微量元素可以明顯改變土壤理化性質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，調(diào)節(jié)土壤pH值和陽離子交換量，降低土壤容重，提高土壤孔隙度、透氣性和保肥能力等; 城市污泥還可以增加土壤根際微生物群落生物量和代謝強(qiáng)度、抵制腐爛和病原菌。污泥用作肥料，可以減少化肥施用量，從而減少農(nóng)業(yè)成本和化肥對環(huán)境的污染。

　　1.2污泥對環(huán)境的污染

　　盡管污泥含豐富的養(yǎng)分，但也含有大量病原菌、寄生蟲、銅、鉻、汞等重金屬，鹽類以及多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性核素等難降解的有毒有害物，這些物質(zhì)對環(huán)境和人類以及動物健康有可能造成較大的危害。

　　1)污泥鹽分污染。污泥含鹽量較高，會明顯提高土壤電導(dǎo)率、破壞植物養(yǎng)分平衡、抑制植物對養(yǎng)分的吸收，甚至對植物根系造成直接的傷害，而且離子間的拮抗作用會加速有效養(yǎng)分的淋濕。

　　2)病原微生物。污水中的病原體經(jīng)過處理還會進(jìn)入污泥。新鮮污泥中檢測得到的病原體多達(dá)千種，其中危害較大的是寄生蟲。污泥中病原體對人類或動物的污染途徑大致有四條: 直接與污泥接觸;通過食物鏈與污泥直接接觸而感染; 水源被病原體污染; 病原體首先污染了土壤，然后污染水體。

　　3)氮磷等養(yǎng)分的污染。在降雨量較大地區(qū)的土質(zhì)疏松土地上大量施用富含N、P 等的污泥之后，當(dāng)有機(jī)物分解速度大于植物對N、P 的吸收速度時，N、P 等養(yǎng)分就有可能隨水流失而進(jìn)入地表體造成水體的富營養(yǎng)化; 進(jìn)入地下引起地下水的污染。

　　4)有機(jī)物高聚物污染。城市污泥中含有苯、氯酚等，目前國內(nèi)外對城市污泥中的有機(jī)污染物的研究不多。

　　5)重金屬污染。在污水處理過程中，70%～90%的重金屬元素通過吸附或沉淀而轉(zhuǎn)移到污泥中。這些重金屬主要來源于工業(yè)排放的廢水及家庭生活的管道系統(tǒng)。重金屬是限制污泥大規(guī)模土地利用的重要因素，因為污泥施用于土壤后，重金屬將積累于地表層。另外，重金屬一般溶解度很小，性質(zhì)較穩(wěn)定、難去除，所以其潛在毒性易于在植物、動物以及人類中積累。表2為北京、靖邊、安陽、荊門、荊州、包頭、南昌、姜堰、湖州等省、市30個城市污水處理廠污泥中重金屬含量統(tǒng)計結(jié)果。

　　統(tǒng)計結(jié)果說明:我國城市重金屬污染主要以Zn和Cu為主，其他重金屬含量較低。我國城市大量使用鍍鋅管道是生活污水污泥中Zn含量較高的原因之一。一些城市的生活污水與工業(yè)污水混合處理導(dǎo)致其他重金屬指標(biāo)的含量較高。

　　2城市污泥處置方法

　　污泥處理的目的是使污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化及綜合利用。對于國內(nèi)城市的各類污水處理廠來說，應(yīng)該不斷完善其污水污泥處理工藝，選擇包括污泥濃縮、厭氧消化、脫水等較完善的污泥處理工藝，并積極開發(fā)性能良好的、國產(chǎn)的污泥濃縮、固定脫水裝置和機(jī)械，以提高污泥的含固率，使后續(xù)的污泥處置和綜合利用能順利進(jìn)行。

　　國內(nèi)的污泥處置，即最終出路存在嚴(yán)重問題，目前有:土地利用、焚燒、土地填埋等，另外，還有近15%的污泥沒有任何處置，這將為環(huán)境污染帶來巨大危害。造成這種現(xiàn)象的原因可以歸納為: 國內(nèi)污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規(guī)劃，造成很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所; 我國污泥利用的基礎(chǔ)薄弱，人們對污泥利用的認(rèn)識存在嚴(yán)重不足，對污泥的最終處置問題缺乏關(guān)注，給一些有害污泥的最終處置留下了隱患。我國城市污泥的主要處置方法分述如下。

　　2.1土地利用

　　在污泥資源化中，土地利用是首選。經(jīng)過妥善無害化的污泥才可以施用于土地，包括: 農(nóng)田、林地、墾荒地育苗、觀賞植物、草皮、草地公園、高速度公路綠化帶和高爾夫球場以及尾礦堆、采石場、露天煤礦的固定、固定海灘及用于恢復(fù)植被、建筑供游樂的海島等。

　　由于對二次污染的防范，多數(shù)是通過堆肥化處理以穩(wěn)定化、無害化之后變成堆肥使用，另一種污泥土地利用的途徑是通過熱干化到固含量大于90%，從而徹底破壞病原菌與病毒，并使污泥性質(zhì)穩(wěn)定、易于貯存運(yùn)輸，再通過與無機(jī)肥復(fù)合造粒而成為較高級的污泥肥。干化后的污泥肥效最好，而且易于貯存運(yùn)輸，但成本較高，只是污泥干化處理的副產(chǎn)品。作為資源化處理仍以堆肥處理為佳。

　　污泥堆肥是符合中國國情的污泥穩(wěn)定技術(shù)。堆肥化目的是降解大多數(shù)毒性有機(jī)物;固化和鈍化重金屬; 消除臭味、殺死病原菌和寄生蟲; 改善物理性狀，降低含水率，堆肥可作為商品出售。

　　2.1.1 好氧堆肥

　　污泥的好氧堆肥化利用好氧菌和氧氣作用，讓污泥高溫發(fā)酵，實(shí)際上就是污泥的微生物發(fā)酵過程。通常分為三個階段: 第一階段是中溫階段，第二階段是高溫階段，第三階段是腐熟階段。中溫階段結(jié)束的標(biāo)志是堆溫升至45℃; 高溫階段耗氧速度高、溫度高、揮發(fā)性有機(jī)物降解速度高、臭味很濃; 腐熟階段則溫度低、耗氧速度低、空隙率增大、腐殖質(zhì)增多且穩(wěn)定化。好氧堆肥無害化要保證堆層溫度在55℃以上保持5～7d，以達(dá)到殺滅蛔蟲卵和大腸桿菌的要求。堆肥化工藝過程主要包括前處理主發(fā)酵、后發(fā)酵、后處理、貯存等環(huán)節(jié)。

　　好氧堆肥化具有使有機(jī)有害物分解徹底、堆肥周期短、臭味小、好控制等優(yōu)點(diǎn)。它運(yùn)用多學(xué)科技術(shù)，利用微生物群落在特定的環(huán)境中對多相有機(jī)物分解，將污泥改良成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，用于肥田或土壤改良。由于城市污水污泥性質(zhì)特殊，含水率較高、有機(jī)物含量不高、空隙率較小、黏度大等，因此用污泥為原料堆肥化時，通常需加樹葉、木屑、秸桿、腐熟堆等調(diào)理劑，或與城市生活垃圾混合堆肥。污泥好氧堆肥過程的主要控制因素有: 含水率、通風(fēng)系統(tǒng)、溫度、pH 值、C/N、調(diào)理劑等。

　　2.1.2 厭氧堆肥

　　目前，厭氧堆肥的研究和應(yīng)用還很少。厭氧堆肥是在無氧條件下，借厭氧微生物的作用來分解污泥中的有機(jī)物，主要經(jīng)歷酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵兩個階段。影響厭氧堆肥的因素包括堆體的理化參數(shù)，如堆肥原料、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、C/N、通氣量、水分含量等; 同時還會受到環(huán)境溫度變化的影響。在相對穩(wěn)定的環(huán)境條件、5. 8℃以上的環(huán)境溫度下，污泥堆肥完全可以達(dá)到高溫。水分是微生物賴以生存的條件，它能溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝。一般認(rèn)為含水率為80%左右時比較合適。

　　2.2 焚燒

　　污泥焚燒處理是將污泥入焚燒爐內(nèi)，在過量空氣加入的情況下完全燃燒，污泥經(jīng)焚燒后產(chǎn)生1/10左右固體質(zhì)量、無菌、無臭的灰塵渣。污泥焚燒產(chǎn)生的影響因素有:污泥水分、焚燒溫度以及停留時間。

　　污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是可以迅速和最大限度地實(shí)現(xiàn)減量化，它既解決了污泥的出路又充分利用了污泥中的能源，且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用，有毒污染物被氧化，灰燼中的重金屬活動性大大降低;缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生污染(廢氣、噪聲、震動、熱和輻射)。其焚燒灰可以作為建筑材料，如將焚燒灰作為瀝青填料、路床和路基材料、磚瓦材料、水泥原料、熔融填料等。焚燒所需的費(fèi)用很高，存在煙氣污染問題。焚燒需要消耗大量的能源，即使在焚燒過程中回收熱能仍然無法大幅度降低能源消耗。我國目前的經(jīng)濟(jì)能力還難以采用這一處置方式，對于大城市因遠(yuǎn)離填埋場造成運(yùn)輸費(fèi)用高，使用焚燒法處置可能是有意義的。

　　2.3 衛(wèi)生填埋

　　污泥的衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，到目前為止已發(fā)展成為一項比較成熟的污泥處置技術(shù)。對于不能資源化的廢棄物，填埋是目前仍然有效的最終處置途徑。

　　污泥填埋只是延緩了污染產(chǎn)生的時間，污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)經(jīng)雨水的侵蝕和滲漏會污染地下水，因此污泥填埋地基需做防滲處理。此外，因城市污泥大量的產(chǎn)生使得適宜填埋的場所顯得越來越有限。填埋需占用大量土地、耗費(fèi)可觀的填埋費(fèi)用，近年來污泥填埋處置所占比例越來越小，并將受到越來越嚴(yán)格的限制。據(jù)有關(guān)部門測算，按填埋場25km 運(yùn)程計算，每噸濕污泥的運(yùn)輸和填埋管理費(fèi)達(dá)25元;同時填埋將占用大量土地，按國家規(guī)定，填埋1t 夯實(shí)垃圾占地面積需要0.6平方米。照此測算，在目前我國城鄉(xiāng)耕地越來越少的情況下，污泥衛(wèi)生填埋顯然不符合社會可持續(xù)發(fā)展的要求。

　　總之，在大多數(shù)國家中，特別是發(fā)展中國家土地利用和填埋仍是污泥處置的主要途徑，而隨著可填埋范圍的日益減少，土地利用將是一個主要的發(fā)展方向。

　　3 結(jié)語

　　由于缺少技術(shù)、收費(fèi)等政策的支持，缺少污泥的基礎(chǔ)研究以及技術(shù)路線的科學(xué)分析，缺少持續(xù)的投融資機(jī)制，我國的污泥處置發(fā)展尚有很長的路要走。目前，大量的水業(yè)工程和固廢工程公司已經(jīng)關(guān)注到這個問題，并開始尋找進(jìn)入污泥處理處置市場的契機(jī)。然而從目前我國的污泥處理市場來看，還沒有規(guī)模化的專業(yè)污泥處理公司，隨著我國污泥處理市場的進(jìn)一步形成與發(fā)展，必將需要一大批有技術(shù)、有良好的運(yùn)營能力的污泥專業(yè)化建設(shè)與運(yùn)營公司。在此背景下，在可以預(yù)見的未來，污泥處理市場將進(jìn)入一個沒有天花板的空間，而這個市場目前正處在萌芽階段，對于污泥處理企業(yè)來說，誰先進(jìn)入市場，取得市場先機(jī)，誰就將取得未來巨大市場的主動權(quán)。

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