污泥的资源化处理

(天津科技大学 天津 300450)

污泥的资源化处理

王孟祺

(天津科技大学天津300450)

污泥经过微生物发酵后，其中的有机物质和有毒物质得到分解，其理化性质得到改善，且其中本身含有氮、磷。钾等微量元素，这些都是农作物生长所必须的生长因子，因此可将污泥与秸秆、草炭、输液、锯末等植物残体等混合，在潮湿的环境中好养发酵，借助其中微生物群落，将污泥中的有机物氧化分解，转化为对农作物生长有利的肥料。

资源化；农林堆肥；建材利用

一、引言

传统的对于污泥处理方法主要在于如何将其无害化，而随着每年污泥量的不断增长，单纯地将其无害化越来越困难，而且容易造成环境的二次污染。所以许多研究者返现将污泥合理地处理利用，转化为其他过程的原材料，实现其资源化才是污泥处理的根本出路。目前污泥的资源化利用方式主要有土地利用、建材利用、环保材料和能源利用等。

二、土地利用

土地利用污泥的某些特性，将其施用于农田、园林等，已达到降低育苗成本，提高土地生产力等目的，实现其资源化。主要分为农林堆肥和土地修复两个方面。

三、农林堆肥

污泥经过微生物发酵后，其中的有机物质和有毒物质得到分解，其理化性质得到改善，且其中本身含有氮、磷。钾等微量元素，这些都是农作物生长所必须的生长因子，因此可将污泥与秸秆、草炭、输液、锯末等植物残体等混合，在潮湿的环境中好养发酵，借助其中微生物群落，将污泥中的有机物氧化分解，转化为对农作物生长有利的肥料。经研究表明，对毛白杨、松树和榆树施用适量污泥，可促进其生长，林木高度、地径大幅增加，同时还能促进灌木、草植被的生长。广州、上海等地也已推广在园林绿化上施用污泥堆肥。我国东西部地区由于土地资源丰富、农业较为发达，污泥堆肥技术比例达到50%以上。

陶先兵等人发明了一种城市生活污泥高效堆肥装置及其处理方法，包括混料系统、快熟机、后熟仓、筛分机、造粒机、除臭系统、自控系统；堆肥物料在混料系统中破碎、混合均匀，输送至快熟机中；快熟机内含搅拌、强制升温、温度传感、通风模块，堆肥物料进入快熟机经堆腐后的污泥输送至后熟仓内腐熟、翻抛、除臭；所述除臭系统为植物除臭系统。后熟后污泥可以直接作为园林绿化用营养土，也可与杀菌剂、腐殖质整合剂、特定速效肥料等物料混合经造粒机制成肥料颗粒，作为有机肥施用。

四、土地修复

污泥中的大量有机物质和腐殖质除了可以作为农作物生长的肥料以外，还有作为良好的土壤改良剂，改善土壤结构的作用。矿区，采石场等生态严重破坏的地方，地表已经失去土壤正常特征，营养贫瘠，植物难以生长。而污泥具有一定的黏性和吸水性，可以改善土壤特性，防止水土流失；同时污泥中的负营养物质可以有利于微生物生长，提高土壤微生物活性，对于恢复植被有重要的作用。与传统的耕地取土相比，污泥来源更加广泛，价格低廉，可就地取材。但需要注意的是，由于污泥中含有大量盐分、重金属和有毒有害物质。

五、建材利用

污泥作为一种黏土质资源，含有大量金属元素，将其干化、磨细后与黏土或粉煤灰按一定比例混合，在高温下烘焙可使其稳定化，用于制作建筑材料，达到处理污泥和创造经济效益的双重目的。依据其利用的初始形态可分为以下三种情况。

六、污泥干化后的利用

污泥中40%以上是由有机物组成的，烧制陶粒时能显著增加陶粒烧胀系数，获得超轻陶粒。干化污泥能用做烧结砖部分原料，可以显著提高烧结砖混合料的塑性指数，显著降低烧结砖的热导率。所以，适量污泥掺量可以提高水泥强度。同时，有研究表明污泥中的钠钾等碱金属和铜锌等金属元素可以起到矿化剂和助熔的作用，一定程度上能改善水泥的易烧性。但污泥掺量过量也会对水泥易烧性造成影响。因此，干化污泥在水泥生产中的掺量较低。

七、污泥焚烧后的灰渣利用

污泥经过焚烧处理后具有一定的火山灰活性，非常适合作为水泥混合材料或混凝土的掺合料。但由于不同来源的污泥焚烧灰渣的化学组成差异极大。因此，污泥焚烧成的灰渣在水泥混凝土中掺量并不高，还有研究者尝试将污泥焚烧灰渣用于制备轻质保温隔热材料等。

八、脱水污泥直接利用

即利用一些建材生产过程中的加热或锻造工艺，不需要另增加干化或焚烧工艺，可直接利用高含水率的脱水污泥。

在水泥生产中，可利用本身生产产生的高温熟料直接干化脱水污泥。如将脱水污泥直接密闭输送如高温倾倒区干化，冷却后进入熟料储仓，再和熟料一起分磨成水泥；也有将脱水污泥县送入水泥生产中的分解炉下部烟室，再与预热的生料一起送入水泥回转窖，锻造成熟料。

在陶粒、砖瓦以及陶瓷灯烧土制品制坯时通常还需要混合料中有一定的含水率和塑性，采用含水率较低的黏土原料时，即可胶乳少量脱水污泥，这对制品生产工艺和性能不会造成明显的影响，尤其是采用页岩等含水率非常低的原料时，脱水污泥加入量则可以比较高。

九、环保材料

污泥经过一定人工途径之后能制成吸附剂、絮凝剂、黏结剂以及可降解塑料等环保材料，为生化污泥的处置和利用提供更多的新途径。

其中，其制得的吸附剂可用于除去污水中的悬浮物和有机物，COD去除率高，是一种性能良好的有机废水吸附剂，而且，当其吸附饱和之后，还可以在一定条件下用作燃料进行燃烧，污泥中有害成分被彻底氧化分解。例如通过向污泥中加入化学药品，然后在充入惰性气体的条件下，使原料同时发生碳化和活化，最终得到多孔碳的活性炭。

由于污泥中含有的大量有机物质，使其具有相当的黏结性和热值，即可作为制备黏结剂。例如在污泥作为黏结剂将无烟粉煤加工成型煤的同时，污泥在汽化炉中被分解，防止了二次污染，其次，它还能改善煤内部孔结构，提高碳的转化率。

PHAs是一种利用大量细菌合成的聚合物，具有可降解性，是一种可替代化石塑料的环保产品。而从剩余活性污泥中挑选培养大量微生物合成PHAs，既实现了污泥的资源化又促进了环保，但由于其成本的高昂，相对限制了其发展。

十、能源利用

污泥含有大量的热值，因此在污水处理厂内设置消化池，利用污泥发酵产生的沼气可作为燃料，能完全燃烧,是一种清洁燃料；将沼气净化后，还可作为化工原料，制成多种化工制品相当于1kg煤，既可实现污泥热值的利用，又降低了电耗和运行费用。国外一些学者还研究了以剩余污泥为燃料，利用微生物燃料电池将污泥中的化学能转化成电能。

十一、其他利用

城市污泥还有一些其他方面的应用，例如Aharon等人污泥中提取出了再生纤维(主要是纤维素嫌恶)，这样既能获得相应的所需原材料，又能降低污泥的污染。

[1]陈晓娟,吕小芳.浅谈城市污泥的处理、处置与资源化利用[J].苏州市环境科学研究所,2012,41(5):41-45.

[2]王菲,杨国录,等.城市污泥资源化利用现状及发展探讨[J].南水北调与水利科技,2013,11(2):99-103.

[3]徐杰,高定,等.城市污泥土地利用的国际发展趋势与展望[J].中国给水排水,2012,28(20):28-30.

王孟祺(1992.11-)，男，汉族，四川成都人，硕士研究生，天津科技大学生物工程学院，发酵工程专业，研究方向现代酿造技术。