城市污泥的处置方法和资源化利用

张萌

（伊犁师范大学，新疆 伊犁 835000）

随着城市化进程的加快，城市污水厂的处理效率提高，导致污泥产量显著增加，到2010年底，全国城镇污水处理量有343亿m3，每年产出的脱水污泥接近2200万t，其中有80%未得到处理[1]。污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质，成分极其复杂，富含有机质及氮、磷、钾等对植物生长发育有益的营养元素，同时还含有有毒有害有机物、有毒有害重金属和细菌菌体[2-3]。若任意排放或堆放，不但对地下水、土壤等造成严重的二次污染，还造成了资源的浪费。

近年来，国家越来越重视环保，如何将成分复杂的城市污泥进行安全处置和资源化利用是世界各国关注的主要环境问题之一。如果能将污泥的处理处置和资源化利用结合起来，不仅可以变废为宝，物尽其用，而且还可以提高环境效益和社会经济效益，因此固体废物资源化利用具有重要的实际意义[4]。

1 城市污泥的传统处置方法

1.1 土地填埋

目前使用最为广泛的污泥土地处置方法就是土地填埋。该方法可以分为两大类：一是在专门处理污水污泥的填埋场进行填埋处置；二是在城市固体废弃物填埋厂中与生活垃圾一起填埋处置[5]。污泥的土地填埋是从传统的堆放和填地处置发展起来的，这些传统方法不仅占地面积大，而且污泥中的有毒有害物质会通过雨水的冲刷和渗透作用进入地下水污染水源，还有可能会产生一些臭气（甲烷、氨气和硫化氢）污染大气环境。这些气体如果处理不当，可能会引发燃烧和爆炸，具有较大的安全隐患[6]。卫生填埋的优点是安全可靠且价格低廉，更重要的是管理方便，它不同于传统的堆和填，因此目前世界上有很多国家都优先选用这种方法来处置污泥。

1.2 焚烧法

焚烧技术是目前世界各国公认的最具实用价值的污泥处理技术之一，该技术在欧洲、美国、日本等发达国家国家日益成熟，成为除土地填埋之外一个重要的处理手段[7]。我国对垃圾焚烧的研究起步较晚，尤其是对城市污泥焚烧厂的基础研究较少。根据污泥脱水后是否干化将污泥焚烧法分为污泥脱水直接焚烧和污泥脱水、干化再焚烧这两类方法，目前应用较多的是第二类方法，它相对第一类方法来说能耗低，更经济。

污泥焚烧法的优点在于能快速的实现污泥减量化，消除有害病原菌，破坏有毒有害物质并回收热能，还可以从废气中获得剩余能量，用来发电[8]。但是焚烧容易造成二次污染，特别是燃烧温度低于1100℃时，剧毒的二噁英化合物不易热解，对环境的危害极大[9]，而且投资和运行管理费用也较高。

1.3 投海法

污泥投海法主要是被沿海地区的国家或者在入海口附近的地区所利用，该方法主要是利用海洋的环境容量，把把生污泥、消化污泥、脱水泥饼或焚烧灰渣投入深海或是填海造地[10]。为了确保海水的稀释与自净作用实现，实施污泥投海工程前，必须选择离海岸10km以外，水深25m左右的投海区。但是污泥投海法是将陆地污泥投入海洋，会造成严重的海洋污染，甚至破坏海洋生态系统，因此，许多国家已经严禁使用本法处置污泥。

1.4 土地利用

污泥土地利用主要包括农田利用、林地利用、园林绿化利用等，它是一种积极、有效而安全的污泥处置方式[11]。污泥中含有丰富的N、P、K等营养元素还有一些有机物，为了充分利用这些养分，可以将处理过的污泥直接用于农田，优化土壤结构，增加土壤肥力，还能使板结的土壤得到改善，达到促进植物的生长的目的。污泥的土地利用不但改善了土壤环境，又实现了污泥的回收利用，是污泥处理中最经济实用的方法。但是我们也要关注到污泥中可能存在病原菌、寄生虫，Cu、Cr、Hg等重金属以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物质，所以污泥的无害化处理是进行土地利用的前提，从而避免污泥中的这些有毒有害物质对大气、水体和土壤造成二次污染[12]。

2 城市污泥的资源化利用

2.1 污泥堆肥后农用

污泥堆肥化主要是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物的分解作用处理污泥的技术，这一微生物过程就是人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化，最后实现污泥的无害化、稳定化和资源化[13]。土壤的物理、化学和生物性质的改善可以通过堆肥来实现，堆肥还能提高施入土壤的化肥肥效，使土壤环境保持适于农作物生长的最佳状态。污泥堆肥后的有机质和氮、磷、钾等营养元素以及肥力明显高于家禽粪等农家肥，将污泥堆肥后用于农业，既能改土壤的理化性质得以改善，又能使有机肥源增加，使化肥污染减少，最终使农产品的产量和质量大大提高，更大程度上实现了农业的资源化利用。污泥农用将是未来我国城市污泥重点考虑的处置方式。

污泥堆肥化能降低运行成本和投资费用，并产生高效益，具有很大的发展潜力，也是国内外污水处理厂常用的污泥处理方法。据统计，美国有超过50%的污泥都采用污泥堆肥的方式处理[14]。

2.2 制备新型材料

利用城市污泥制备一些新型材料也是污泥的资源化利用方式[18]。在高温条件下，可以将污泥改性后制备吸附剂，用来吸附水中的重金属离子和有机污染物，研究表明，利用氯化锌作为城市污泥的活化剂制备的吸附剂对水中的Cu2+吸附效果较好，将污泥与杨木屑共热解焦制活性炭可以很好的吸附水中的苯酚[19-20]。还可以利用城市污泥为原材料制备可降解塑料，该塑料在土壤微生物及酶的共同作用下可以降解，因此具有较好的发展前景。

3 结论与展望

城市污泥既是污染物又是一种资源，污泥的处理、处置与资源化利用相结合才是其最好的出路。城市污泥的成分复杂且数量日益增多，但只要选择合适的处理处置方法，就能最大程度实现污泥减量化和无害化。在污泥资源化技术选择上，需根据各地实际情况选择合适的方案，经无害化处理的污泥作为一种有价值的资源，不但可以堆肥后农用，还可以制备建材原料和新型材料，从社会环境和经济效益考虑，具有很好的发展前景。