城市污水處理廠污泥資源化利用途徑探討
城市污水處理廠的污泥是指處理污水所產生的固態、半固態及液態的廢棄物，污泥成分復雜，其中含有大量的有機物、豐富的氮、磷和多種微量元素等可利用成分，也可能含有重金屬以及致病菌和病原菌。這些污泥未經處理任意排放或處置不當會對周圍環境造成嚴重的污染。因此，尋求經濟有效的減量化、無害化和資源化污泥處理技術具有重要意義。
1城市污泥處置現狀
截止2004年底，我國共建城市污水處理廠708座，城市污水處理能力達7387×107m3/d。從現在到2010年的目標是新建城市污水處理廠1000余座，污水處理能力增加5×107～6×107 m3/d，污泥的產生量將會逐漸增加。我國現有的污水處理設施中，有污泥穩定處理設施的還不到25%，多數污水處理廠的污泥處理辦法是將污泥經適當濃縮運至垃圾填埋廠或直接堆放,一方面容易造成二次污染，另一方面污泥中含有許多有益成份，不加利用造成資源浪費。隨著污水廠的興建，污泥的產生量將會大幅度增加，如何合理處置污泥已成為非常緊迫的任務。
2常用污泥處置方法及存在問題
污泥常用的主要處置方式是填埋處理、污泥焚燒、直接土地利用等，這些處置方式在實際應用中發揮了一定的作用，但隨著環境標準的更加嚴格化，其存在的問題就暴露出來。
2.1填埋處理
土地填埋是指把污泥運到限定的區域內（山間、峽谷、平地和廢礦坑內）鋪開壓實成薄層，至一定厚度在其上覆蓋惰性土壤，已封閉的填埋場覆以由粘性土壤組成的最終覆蓋層，上面可以種綠色植物。污泥的土地填埋始于20世紀60年代，是在傳統填埋的基礎上從保護環境角度出發，經過科學選址和必要的場地防護處理，有嚴格管理制度、科學的操作方法。污泥即可單獨填埋，也可與生活垃圾和工業廢物一起填埋，具有投資少、容量大、見效快特點。
土地填埋存在許多問題，如填埋坑中的滲出液和氣體會破壞環境，據美國環保局估計，今后幾十年內，美國將關閉近5000個填埋場。歐盟各國1992年填埋處理約占40%，到2005年減至17%，而且規定所填埋的物質僅限于有機物含量＜50g/kg。由于污泥填埋對污泥的土力學性質要求較高，需要大面積的場地和大量的運輸費用，地基需作防滲處理以免污染地下水等，近年來污泥填埋處置所占比例越來越小。污泥填埋并未最終避免環境污染，而只是延緩了產生的時間，例如，有害成分的滲漏可能會對地下水造成污染，填埋場廢氣排放等，這都決定了土地填埋從多方面講都不是處置污泥可以長久依賴的方法。
2.2污泥焚燒
以焚燒為核心的處理方法是最徹底的處理方法,主要可分為兩大類：一類是將脫水污泥直接送焚燒爐焚燒，另一類是將脫水污泥先干化再焚燒。與其他的污泥處置方法相比較，焚燒的優點在于其產物為無菌、無臭的無機殘渣，迅速實現了無菌化和減量（減少60%）的目的。但污泥在焚燒前必須脫水，從目前技術水平看，機械脫水成本比較高，自然脫水雖然成本低，但時間長，占地大，受氣候影響，而且在晾曬期間污染周圍空氣。另外焚燒處理一般要求其熱值在1000kJ/kg以上，焚燒時產生二氧化硫、二惡英等有害氣體，污泥中的重金屬也會隨著煙塵的擴散而污染空氣；焚燒成本是其他處理工藝的2～4倍。
2.3土地利用
污泥土地直接利用具有投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點，主要應用于農田、菜地、果園、草地、市政綠化、育苗基質及嚴重擾動的土地修復與重建等。污泥含有豐富的有機營養成分如氮、磷、鉀等和植物所需的各種微量元素如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，其中有機物的濃度一般為40%～70%，其含量高于普通農家肥，因此能夠改良土壤結構，增加肥力，促進作物的生長。如能合理利用，將是非常有價值的資源。但污泥成分及來源相當復雜，在含有營養成分同時，不可避免的也會含有一些有害成分，如含有大量病原菌、寄生蟲（卵），以及銅、砷、鉛、鋅、鋁、汞等重金屬和多氯聯苯、二惡英等難降解的有機化合物及放射性核素等，如不經處理就利用，將會導致土壤或水體污染。
3污泥資源化利用途徑探討
根據污泥的特性及當地的實際情況，應該實現污泥的有效利用，變廢為寶，使之資源化并產生經濟效益。污泥綜合利用可采用以下幾種方法。
3.1污泥堆肥處理
污泥堆肥土地利用與傳統的污泥直接土地利用明顯不同。在我國，污泥堆肥主要有兩種方式，一是污泥消化或污泥和垃圾等其他物質混合堆肥后農用；二是污泥經過堆肥發酵制成復合肥農用。前者采用中溫厭氧消化處理，有產氣率高、含水率低等優點，但該種方法由于病菌幾乎沒有減少，因此，推廣中受到限制。而采用污泥經過堆肥發酵制成復合肥農用法，堆肥時一次發酵周期約為7～10d左右，二次發酵周期約為一個月左右，堆肥的最佳溫度50℃～65℃。通過堆肥過程的生化反應，使污泥達到穩定化和無害化的要求，堆肥后無蚊蠅滋生，基本無臭味，外觀呈較松散，已達到腐熟程度，即殺死了污泥中的有害細菌，又能提高其肥效。污泥堆肥可明顯促進值物生長，使土壤的理化及生物學性質改善，在非食物鏈植物上等施用污泥堆肥對環境的不良影響很小，只要控制好污泥中的不穩定成分，該方法具有很好的發展潛力。
3.2污泥厭氧發酵工業化制氣
用污泥生產沼氣已經有100多年的歷史，但作為規模化、工業化的生產卻是近20年左右的事。現代工藝是在電腦化控制的反應容器內，根據處理物的各種不同條件隨時對容器里的厭氧環境進行調節，達到充分利用自然界普遍存在的微生物，參與有機物逐級發酵降解(水解、酸化、氣化)，最終實現甲烷化。發酵產物(沼氣)中主要是氣態的甲烷和二氧化碳，將其收集后用作清潔燃料。另一方面，對溫室效應而言，甲烷氣體是CO2的22倍。所以，在處理污泥等廢棄物的同時，采集、利用含甲烷達50％左右的沼氣，并加以利用，除具有一定的經濟效益外，對減輕溫室效應具有重大意義。排出的殘渣（僅剩原總量的40%左右）中因存在環狀化合物的聚合物腐殖酸，可做城市綠化的基肥、土料。厭氧發酵/工業化制氣的主要優點是資源化程度高，產生高熱值沼氣的同時生產了有機肥料；大氣污染小，無二惡英、酸性物及粉塵產生；生產環境好，臭氣產生量極小；針對城市生活污泥的特點，厭氧發酵/工業化制氣處理技術具有十分廣泛的應用前景。
3.3建材利用
3.3.1制水泥我國是世界水泥生產大國，對照國外經驗，利用生產水泥消納廢物的潛力很大。近年來，日本研究利用城市污水處理廠產生的脫水污泥為原料制造水泥技術。這種類型的水泥的原材料約60%為廢料，水泥燒成溫度為1000℃～1200℃，因而燃料用量和二氧化碳的排放量也較低，因而該水泥被稱為“環保水泥”。由此可知，污泥生產水泥既是污泥資源化的重要途徑，也是行之有效的方法。
3.3.2制生化纖維板污泥中含一定數量的細菌蛋白，利用活性污泥中所含粗蛋白(有機物)與球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質，可使污泥制成生化纖維板，將污泥在堿性條件下加熱、干燥和加壓，使其發生蛋白質的變性作用，制成活性污泥樹脂(又稱蛋白膠)，然后與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材，其品質優于國家三級硬質纖維板的標準。
3.3.3替代瀝青細骨粒據報道，瀝青混合物中必須加入細骨粒才能增強瀝青的粘度、穩定性和耐久性等。日本1997年開始探討用污泥灰的可行性，經實驗分析，加入了污泥灰的瀝青混合物，其各方面性能與傳統的材料制成的混合物相同。平均每年節約成本1000萬日元，減少9t二氧化碳的排放。
3.4受損土壤的修復與改良
根據城市污泥的特點：含有大量氮、磷、鉀和有機質，具有較強的粘性和吸水性，可以用作土壤改良劑。較常見的受損土壤有采礦殘留礦場、取土后的凹坑、垃圾填埋場、地表嚴重破壞地區等。這類土壤一般已失去土壤的正常特性，無法直接種植。施入污泥可以增加土壤養分，改良土壤特性，促進土壤熟化。這樣既促進地表植物的生長又避開了食物鏈，恢復了生態環境，有良好的社會和經濟效益。莫側輝等對礦山廢棄地的復墾進行了研究，結果表明隨污泥施用量的增加，廢棄地有機質含量的提高，土壤理化性質改善，水土流失減少。
4結語
污泥的最佳處置途徑是資源化利用，它不僅可以處置污泥，而且還可以充分利用資源，節約資源，為污水處理廠的污泥處置與處理找到一條化害為利、變廢為寶的合理出路，實現經濟利益與社會效益同步增長。污泥堆肥土地利用、建材利用、厭氧發酵工業化制氣技術等都能夠充分利用污泥中有機物含量高的特點，不僅可以解決污泥出路問題，也產生大量的有用物質，節省了大量的土地面積，是適合我國國情的有前途的污泥處置方法。 鑒于污泥土地利用所涉及的研究與利用等方面的種種問題，要想達到安全有效的目標，需要政府有計劃地組織環境保護部門同農業部門開展污泥土地利用方面的科學研究，以經濟、安全、合理、有效、有益的原則利用污泥，以發揮其巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。
參考文獻
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