城市污泥处理处置现状及应用

闫宏图陆涛刘天赐陈超

（1.中海油节能环保服务有限公司 天津 300450 2.天津大学环境科学与工程学院 天津 300350）

引言

污泥是污水处理后的必然产物，不同来源的污水所产生的污泥质量也大不相同。污泥的成分较为复杂，其中含有大量的有机物、无机盐、重金属、大量难降解物质和各类微生物等。如果将未妥善处理的污泥直接排放进入环境，将会直接对大气和水体造成二次污染，并对人类生活和生态环境造成严重威胁。

1 我国污泥处理处置现状

随着城市化进程的加快，我国城镇污水厂所需要处理的污水量也在不断增加，伴随产生的污泥也呈爆炸式增长。截至到2017年6月，我国城镇累计建成污水处理厂达4063座，污水处理能力已达1.78亿m3/d，伴随产生的市政污泥在3000～4000万t/年（含水率以80%计）。预计到2020年，我国市政污泥产量将达到6000-9000万t/年[1]。我国的污泥产量正在不断地增加，然而目前我国的污泥处理方式仍然较为粗放，未能达到期望的污泥处理水平[2]。

随着污泥产量的不断增加，人们对于环保的重视也在不断的增强，污泥处理手段在不停的发展进步，从最初的土地填埋，到现在的污泥堆肥、污泥消化和土地利用等，对于污泥处理人们越来越重视其无害化与资源化利用。

2 常见污泥处理技术

根据《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范》我国污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳定可靠”的原则，污泥经“三化”处理后作为资源回用，目前已经成为世界的主流。

2.1 污泥焚烧

污泥焚烧时，污泥中的有机物会被彻底分解，迅速高效地减少污泥体积，减量率可达95%以上，能使不能被资源化利用的污泥被充分处理。目前普遍认为污泥焚烧处理效果最关键的因素就是污泥含水率，含水率较高的污泥其焚烧效果较差。为使其达到很好的焚烧效果，焚烧前应将污泥脱水处理，有时在焚烧前还要将脱水污泥干化以确保其充分燃烧。近年来，以日本为首，美国、欧盟这些发达国家十分重视并发展了污泥专用循环流化床焚烧炉技术，在高于850℃的焚烧温度下，通过回收燃烧烟气中的余热来干燥污泥，可有效防治焚烧过程中二噁英等有害气体的产生，同时把辅助燃料的添加量降到最低，焚烧后的热量得到充分利用，有较大的优点和可靠性[3]。我国目前在深圳有处理效果较成功污泥焚烧经验的污水处理厂[4]。

2.2 污泥消化技术

厌氧消化是目前国际上常用的污泥生物处理方法，同时也是大型污水处理厂较为经济的污泥处理方法。全世界大约有100万座以上的污水处理厂使用该技术处理污泥。我国的剩余污泥厌氧消化因现有技术运行管理难度大、处理成本高等问题出现技术应用瓶颈，仅约有60座城镇污水处理厂采用了污泥厌氧消化工艺。

2.3 污泥堆肥利用技术

堆肥分为厌氧堆肥和好氧堆肥两类，目前工业化堆肥主要是指好氧堆肥，也称高温好氧发酵。污泥堆肥是目前广泛采用的污泥资源化处理方式之一。有研究表明我国污泥中有机质含量已接近四成，污泥施用可以改变土壤理化性质，降低土壤板结度，同时污泥使用污泥施入土壤可以增加土壤中阳离子交换量，并且提高了土壤的保肥性能。我国当前进行了许多污泥堆肥研究工作并获得一定成果，但因为总体上起步时间较晚，与国外堆肥技术相比，在各方面仍存在一定差距，例如存在设备少、堆肥产品质量不稳定、无害化要求不达标等问题。未来我国在污泥处理方面不仅要加强堆肥工艺的研究及设备的优化，消除重金属和臭气污染，控制成本和能耗，提升操作性能，同时还要制定符合堆肥产品安全使用的标准，增加堆肥产品需求扩大销售渠道，实现污泥资源的循环利用。

2.4 污泥建材利用

污泥中不仅含有很多的有机物，还包括大约20～30%的无机物，这些无机物的主要构成为Si、Al、Fe、Ca等，而这些成分和很多建筑材料生产原料的成分是相同的，因此，使用污水处理污泥进行建筑材料的制造有着很强的可行性和可持续性。

2.4 .1污泥砖

污泥制砖是指将污泥经过一定处理筛选之后，与其他原料或是外加剂混合（如黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰），加压成型，焙烧后制得污泥砖。根据废弃物处理“三化”原则以及产业化的要求，污泥制砖既没有毁田挖土制砖，也改善了占用耕田资源的问题，实现了循环经济发展模式，也符合我国可持续发展的政策，有效的降低资源消耗，减少环境的污染。

2.4 .2污泥陶粒

陶粒是一种人造轻质粗集料，因质轻、高强、保温等特性而备受关注，是具有发展潜力的一种新型建材。改性污泥可以制成陶粒作为建筑材料使用。污泥陶粒的制备是用粘土和炉渣做辅助料，污泥为主要原料，经过焙烧、成球形成的具有一定硬度、吸附能力的滤料，这种滤料可以应用于污水处理。

目前我国污泥陶粒开发主要存在以下问题：①污泥的有机成分不能完全分解利用，污泥参量少、不稳定；②需要建立独立的焚烧炉，投资运行费用大，生产能耗高；③有些成品后的陶粒烧胀性不足。我们可以借鉴国外的工艺，对工艺精细改造，成品后对陶粒的物理性能和浸出液进行检测，达到陶瓷作为建筑材料的标准。

2.4 .3污泥水泥

污泥脱水后既可以用作水泥的原材料，也可以起到提供热值的作用。日本利用城市污泥焚烧制作了“生态水泥”，大大降低了废物处理的负荷，实现了污泥的资源化利用。我国也在“生态水泥”的研发中做了许多研究。目前利用水泥窑处置污泥技术受到关注和广泛应用，这种技术制造的水泥与普通硅酸盐水泥相比在某些性能方面有更为优越的表现。但污泥制水泥存在制得的水泥强度较低的问题[5]。因此在制作水泥时，要控制污泥的含量，并充分考虑不同地区间的实际工艺情况等客观因素。无论是应用干污泥制作水泥或是污泥焚烧灰制作水泥，两者对水泥性状的影响并无差别，干污泥制水泥也存在运输成本高、制作过程中产生污染气体等不良影响，因此也要防治二次污染问题。

3 总结与建议

我国目前污泥处理情况仍然存在较大问题，未能完全将污泥进行无害化、资源化处理。将污泥堆肥施用于土壤之中，既可以减少污泥对环境的危害，也可以帮助改善土壤贫瘠地区的土质情况；将污泥应用于建材利用，减少了对于农田的侵占，同时充分利用了污泥中的热值，降低了能源的消耗，达到了节能减排的目的。我们应该积极发展多种污泥处理处置技术，将污泥作为原材料应用于生产生活的方方面面，使污泥的处理处置更加地科学高效。