污泥处理现状及资源化利用研究综述★

张 权 张有为 蒲 港 范秋萍 唐 颂*

(西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010)

0 引言

污泥是污水厂污水处理产物之一，成分复杂，含有较多污染物，包括致病的病原体、重金属元素等[1]。此外，污泥中有机质和氮磷钾含量也较高[2]。若对污泥简单进行抛置、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，对目前国内外污泥的处理方式及资源化利用现状进行了综述。

1 国内外污泥的常规处理方式

1.1 国外污泥处理方式

欧美等发达国家因工业革命起步早，其污泥处理技术较为领先。土地利用是美、英、德等国对污泥处理的主要方式。其他国家如日本，由于土地面积限制，则以焚烧作为主要处理方式[3-6]。土地利用包括堆肥和土壤改良剂，其利用了污泥含大量氮、磷、钾及有机质可充当植物肥料的特性[7]，将污泥施于农田，可增大土壤肥力，改善土壤结构[8]。试验证明：以污泥为主原料的肥料营养成分丰富，氮、磷、钾含量明显高于传统基质，能满足作物生长需求[9]。欧根能等人通过小白菜室内盆栽实验，发现当污泥添加5%～10%时能明显促进小白菜生长[10]。除了作为肥料外，还可以用干化污泥、堆肥污泥和脱水污泥做土壤改良剂，改良因干旱导致土壤盐碱化问题[11]。但由于污泥中含有较多病原体及重金属元素，为避免造成土地二次污染，实际进行利用前需对污泥进行处理，为此美国还制定过专项法规[12]。

各国污泥产生情况及成分存在差异，因此各国对污泥处理的方式也有所区别[13]。除土地利用外，焚烧、厌氧处理回收生物质能等技术也是污泥处理的主要方式。总体来看，由于西方国家经济发达、工业化程度较高，资源化处理是其解决污泥问题的主要方向，一定程度上解决了污泥大量堆积所产生的环境问题。

1.2 国内传统污泥处理方式

我国大部分污水处理厂能实现对污泥的浓缩脱水，降低污泥含水率，减小污泥排放体积，但对于污泥的处置缺乏明确目标和方法，限于资金和技术手段没有在污水处理过程中对污泥完成无害化处理[14]。现阶段而言，我国对污泥常用处理方法主要是：焚烧、填埋、农用等，其中以填埋、农用为主[15]。与发达国家相比，我国污泥资源化程度较低，在污泥资源化处理方面还有很大的发展提升空间。

2 资源化处理技术

2.1 固化处理

城市污泥作为城市污水处理厂处理工业及人类生活污水处理过程中所产生的沉积物[16]，成分复杂，一般含有机质、重金属和微生物等物质，并散发臭味[17]，随意放置或填埋焚烧会对环境造成极大危害。固化处理是处理污泥的手段之一，经过物理化学等手段将污泥进行固化处理，一般固化后可用于工程建设。

2.1.1制砖

砖作为常见的建筑材料大量应用于房屋等建筑中，赵伟通过实验论证了污泥制砖的可能性[18]，污泥制砖一般有两种方法：一是将污泥干化直接制砖，二是用污泥焚烧灰烬制砖。从强度上而言，Sai Jun Zhou[19]和Chih-Huang Weng[20]分别以污泥为主要原料进行了免烧砖和烧制砖的实验，结果表明两种实验方法所得到的污泥砖均能达到建筑用砖强度要求，砖样的吸水性会随污泥的含量增加而增加。Joo-Hwa Tay经实验证明了含污泥烟灰的砖耐久性比含干污泥砖的耐久性好[21]，但耐久性随污泥含量增高而降低。通过配比改进工艺，采用干化污泥混掺河泥、粉煤灰和粘土制砖可以解决这一问题，所烧制的砖符合国家二级建材标准[22]。随着我国城镇化进程不断推进，建筑用砖需求量也不断增加，若将污泥固化后制成建筑用砖可有效利用污泥，并在一定程度上降低建筑成本。

2.1.2污泥制轻质陶粒

陶粒作为建筑骨料，具有轻质、环保、保温等特性，一般由黏土制备。目前用污泥烧制陶粒已有研究，金宜英等人研究指出：污泥自身有助熔作用，烧结温度对污泥陶粒性能影响最大,烧结温度和淤泥掺量成反比，污泥掺量高时，宜采用低温烧结方式[23]。贺军等人对天津凌庄自来水厂污泥进行了分析并设计以给水厂污泥为原料焙烧陶粒的工艺流程，指出了给水厂污泥烧制陶粒的可行性，当其烧胀温度控制在1 130 ℃～1 170 ℃时,可以烧制出膨胀多孔的陶粒。条件适宜时烧制出的陶粒筒压强度可达8 MPa,其容重比石子小，可用于制作混凝土，能够广泛应用于建筑行业[24]。

2.1.3制水泥

韩莉莉等人将污泥焚烧灰与硅酸盐水泥矿物成分进行比较，发现除CaO含量有较大差异以外，污泥焚烧灰的其他成分与硅酸盐水泥成分相当，能稳定燃烧，可以将一定量的污泥用于水泥生产[25]。史骏通过对北京水泥厂污泥干化和水泥窑焚烧项目进行分析，发现可利用水泥窑的高位烟气作为热源干化污泥，干化后的污泥进入窑中作为水泥骨料使用[26]，在很大程度上利用了热量，节约了生产成本。宝志强等人在进行污泥配料烧制水泥熟料的试生产后，发现适量的污泥代替水泥原料作为配料，可在一定程度上改善生料的易烧性[27]，其强度和重金属固化效果都较好。

2.2 污泥厌氧消化技术

污泥厌氧消化技术又称为污泥厌氧稳定技术，是指利用碱性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中的有机质[28]。在该技术作用下，污泥中高能有机物(动植物残骸、致病菌等)被降解为低分子有机物，在减少病原体、实现污泥减量的同时产生大量沼气，实现资源的再利用。根据污泥厌氧消化产物的不同处理方式衍生了不同的能源利用方式，其主要包括生物电池、沼气、热解制油等方式。

3 结语

随着城市的发展和城镇人口的增长，污水处理厂排泥量逐年上升。污泥成分组成复杂，含菌群、泥沙颗粒、纤维、有机物、重金属等多种成分[29]，性质不稳定，久置便伴有恶臭，简单处理会造成资源浪费和环境污染。对其进行资源化处理是解决污泥问题的有效途径，对比国外资源化处理方式，我国目前处理手段较为单一。污泥资源化利用重点在资源利用和环境保护等方面。目前许多处理手段可避免淤泥的二次污染和保护生态环境，可一定程度实现污泥的无害化、减量化、稳定化，但要实现资源循环发展与新处理技术的推广，许多存在问题有待深度解决，更多的处理方向值得思考。

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