【纯水设备http://www.tjxqcs.com】城市污泥作为城市污水处理厂的副产物，因其产量大、成分复杂而受到越来越多的关注。城市污泥中含有大量的有机化合物、氮、磷等营养物质，经过适当的处理可转化为宝贵的资源。因此，探索适合我国国情的污泥技术合理处置和利用具有重要的现实意义。本文介绍了近年来国内外常用的城市污泥处置技术，并分析了不同技术的优缺点，以期为读者提供目前城市污泥处置与资源化的基本思路、发展现状及背景。

一、国内外常用的城市污泥处置技术

    目前主要有三种污泥处置技术:卫生填埋、污泥焚烧和土地利用。国民经济和社会发展水平的不同城市污泥处置技术的早期工业化的西方发达国家,污泥处置技术相对完善,占相当比例的污泥土地利用,如污泥土地利用污泥总产量的33%,占英国(55%)、法国(50%)、葡萄牙高达80%。根据住房和城乡建设部统计,到2014年底,约56%的污泥通过无害的建筑材料在中国治疗,焚烧、堆肥和卫生填埋,未能满足治疗需求80%的目标设定在“十二五”规划建设的全国城市污水处理和回收设施由国务院发布。

二世。城市污泥处理技术概述

1. 卫生填埋

    污泥卫生填埋技术始于20世纪60年代，分为混合填埋和分离填埋。混合填埋场是指污泥与生活垃圾在填埋前充分混合、压扁、压实。单独填埋是指对污泥进行简单的杀菌处理，将填埋场处置在某一特定的填埋场内，用惰性、粘性的土壤将其覆盖，种植绿色植物进行生态修复，分为沟渠填埋场、填埋场和堤坝填埋场三种类型。卫生填埋技术操作简单，污泥不需要高度脱水(自然干燥)，无毒无害，成本低。但同时，卫生填埋技术本身也存在处理周期长(污泥稳定时间2-7年)、占用土地严重、填埋渗滤液可能导致土壤和地下水污染等问题。

由于土地资源的限制和渗滤液对土壤和地下水的潜在污染风险，制约了填埋技术的进一步发展。近年来，发达国家卫生污泥填埋处置的比例越来越低。城市卫生污泥填埋处置比例由1980年的27%下降到2005年的6%。法国自2005年起禁止污泥填埋;自2009年以来，美国大部分污泥填埋场已经关闭。2009年，中国颁布了《城市污泥处理厂污泥处理处置和污染防治技术政策(试行)》，明确规定只有无土地利用和建筑材料综合利用的污泥才能用于卫生填埋处置。与此同时，越来越多的地区正在减少甚至限制垃圾填埋场的建设。

2. 污泥焚烧

   污泥焚烧是一种好氧条件下污泥的高温热处理技术。常用于处理有毒有害的有机污泥和剩余污泥。城市污泥中含有大量的有机化合物和纤维木质素。经过脱水干燥，有机物直接燃烧，完全碳化。同时，彻底杀灭污泥中的病原和虫卵纯水设备，使污泥体积最小化，最终成为更稳定的灰渣。

污泥焚烧技术处理速度快，无害化彻底，无需长时间贮存，处置面积小，且余热可用于发电或供热。污泥焚烧设备主要有立式多级炉、回转窑式焚烧炉和流化床式焚烧炉。目前，污泥焚烧技术已广泛应用于西欧和日本。日本污泥焚烧占污泥处理总量的60%以上，欧盟占10%以上。中国第一个大型污泥焚烧处理设施——深圳市环境卫生综合处理厂于1988年11月投入运行，至今已运行约20年。青岛污泥焚烧发电项目成立于2005年，污泥日处理能力可达26t，每小时可产生700多度。

污泥焚烧技术也存在一些问题。一是污泥含水率高(60%以上)，燃烧要求高，处理设施投资大，能耗高，处理维护费用高。二是污泥焚烧易产生酸性气体、二恶英等有毒有害气体，易产生二次污染。据日本国土交通省统计，污泥焚烧过程中产生的N2O占污水处理行业温室气体排放总量的21%。此外，污泥中含有大量宝贵的生物资源，焚烧后未得到充分利用，不符合可持续发展的需要。因此，这些问题制约了污泥焚烧技术的进一步推广。

3.土地利用

    城市污泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾等有益成分，同时具有强黏性与强吸水性，能明显改善土壤的物化性质，有利于形成土壤团粒、提高团粒的水稳定性和保水能力，减少水土流失，显著提高土壤肥力与生物活性，实现农业生态环境的良性循环。因此土地利用也是城市污泥处置的重要潜在途径之一。

    虽然污泥可以用于盐碱地、沙地及受损土壤的修复改良，但由于城市污泥中也含有某些有毒有害物质和病原体、寄生虫卵等，若污泥未经预处理直接土地利用，浓度过高的氮、磷物质会导致地下水污染;重金属(汞、锌、铬、铅、镍等)可能造成土壤的二次污染，并有可能通过食物链进入人体;另外，病原体、寄生虫卵会对环境和公共卫生造成影响。这些都是污泥土地利用在实际应用中亟需解决的问题。

 三、城市污泥的资源化利用

    从经济发展、资源开发利用、城市生态环境保护等方面来看，城市污泥处置的理想出路是资源化利用。城市污泥资源化利用应遵循“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的基本原则实验室水处理设备。其中安全环保是必须坚持的基本要求;循环利用是努力实现的重要目标;节能降耗是充分考虑的重要因素;因地制宜是方案比选决策的基本前提;稳妥可靠是贯穿始终的必需条件。目前几种主要的污泥资源化技术如下。

1.城市污泥农用资源化

(1)城市污泥堆肥化

    污泥堆肥化技术是从20世纪60年代迅速发展的一项新兴生物处理技术，其属于污泥土地利用的一种资源化技术，被认为是最有发展潜力的一种处置技术。污泥堆肥化的主要机理是：污泥中不稳定的有机质在微生物发酵作用下，降解和转化为腐殖质，病原菌与虫卵被杀死，同时一定程度上消除恶臭。

    污泥堆肥化的工艺流程一般为前处理——次发酵——二次发酵——后处理，其优点是投资少、能耗低、运行费用低，堆肥产品便于储存、运输和使用。日本在20世纪90年代末己建35座污泥堆肥厂;目前英国、法国、瑞士、瑞典和荷兰等国家城市污泥的农用资源化达污泥总量的50%左右，卢森堡达80%以上。

    污泥堆肥化技术虽然是目前最有发展潜力的一种处置技术，但是由于国内很多污水厂混入工业污水，污泥中含有潜在的污染物质造成污泥堆肥化技术受到限制纯水设备。目前国家农业部己通过严格把控污泥制品的肥料证的方式限制污泥制品进入食物链或生态系统，因此对污泥堆肥化产品的后续发展还有待于进一步研究。

(2)城市污泥消化制沼气

    污泥消化制沼气己有100多年的历史，20世纪80-90年代开始逐步实现规模化和工业化。城市污泥含有大量有机物，经厌氧消化可分解成稳定物质，实现污泥减量化和无害化处置，同时产生以甲烷为主的沼气。现代工业化污泥生产沼气是将污泥置于特定的反应器内，根据污泥不同成分，通过对反应器内厌氧环境的实时监控和调节，充分利用微生物参与有机物的逐级发酵降解，针对国内某些地区污泥有机质比例偏低，可考虑与餐余垃圾协同发酵，最终实现甲烷化。反应后的残渣(仅剩原总量的40%)中仍存在大量丰富营养成分，可作为有机肥料或土壤改良剂用于农田、土壤的修复与改良等。该技术资源化、无害化程度高。

2.城市污泥的建材资源化

(1)城市污泥制生态水泥

    我国建材行业是天然矿物和能源的高消耗行业，每年生产各种建筑材料需消耗50多种资源，给环境带来沉重负担。城市污泥含有20%-30%的无机物，尤其是混凝法处理废水的污泥中含有大量的铝、铁等成分，经焚烧后灰渣可替代部分水泥原料;其添加一定量的石灰，高温焚烧制得质量符合国家标准的生态水泥。

    污泥制水泥技术管理简便、可操作性强、污泥处置成本低、节约资源保护环境，符合循环经济和可持续发展战略。发达国家利用城市污泥生产水泥己有丰富的经验，例如日本利用城市污泥焚烧灰渣和下水道污泥为原料实现水泥的批量化生产，并于2001年建成世界上第一座生态水泥厂，年产量11万吨水泥。

(2)污泥制轻质陶粒

    轻质陶粒是一种人造轻质粗集料，因质地轻、强度高、保温性好等特性备受关注，可用作路基、混凝土骨料或花卉覆盖材料，是一种具有发展潜力的新型建材。相关方面的研究于20世纪80年代己趋成熟，并己进行大规模应用。制备机理是用污泥做主要原料，黏土和炉渣做辅助料，经过焙烧、成球形成具有一定硬度的污泥陶粒，常见的技术方法有同转窑焚烧技术。

(3)污泥制砖

    污泥制砖是指将污泥经过一定处理筛选后，与其他原料或外加剂混合(如黏土、页岩、煤研石、粉煤灰)，加压成型，焙烧后制得污泥砖。该方法不仅在坯料中封存污泥中的有毒重金属，杀死有害病菌，实现污泥资源化;同时充分利用污泥热值，制成的污泥砖空隙多、砖质轻，具有一定的隔音隔热的效果，而且完全没有异味。经过条件优化，污泥砖的主要指标可达到普通烧结砖的国家标准，实验室水处理设备具有高抗压强度、重量比同体积的普通砖轻等优点，可节省10%的能耗，10%-15%的黏土土资源。常见的污泥制砖有两种方法，分别为污泥焚烧灰制砖和干化污泥直接制砖，目前市场上以干化污泥直接制砖为主，其工艺主要是通过人工烘干或自然晾干将污泥干化后进行磨细处理，之后和其他原料混合加压成型烧制成砖，污泥制砖主要技术要点是控制污泥掺量(10%-20%)，当污泥掺量高于30%时，污泥砖抗压强度己不能达到砖的性能标准。

3.污泥的环境资源化应用

(1)污泥制黏结剂

    城市污泥含有大量有机物，有一定黏结性能与热值，可用于制备型煤黏结剂。城市污泥替代白泥可以改善高温下型煤的内部孔结构不通，提高成型煤的气化反应性，降低燃烧后灰渣中的残炭，提高碳转化率，同时污泥在高温气化炉内被处理，可以有效防止二次污染。实验研究表明煤中掺入20%左右的城市污泥(含水率为80%)，不会影响煤的燃烧特性，相反改善和提高煤的燃烧性能。

(2)污泥制吸附剂

    活性炭是一种常见的高效吸附剂，但是制备商品活性炭的原材料昂贵，其是导致活性炭生产成本高原因之一。理论上几乎所有含碳物质均可用作制备活性炭的原材料，而城市污泥含有丰富的有机碳。以含碳较多的生化污泥为原料在一定高温下可以通过化学途径将其制成含碳吸附剂，可用于处理污水处理。

4.污泥其他资源化应用

(1)污泥制动物饲料

    污泥中含有大量有价值的营养物质，粗蛋白占28.7%-40.9%、灰分占26.4%-46.0%、纤维素占26.6%-44.0%,脂肪酸占0%-3.7%，且污泥蛋白中含有几乎所有家畜饲料所需的氨基酸，各种氨基酸之间相对平衡，因此可以将净化处理后的污泥加工成污泥饲料。研究表明将污泥饲料用来喂鱼，可提高鱼的产量纯水设备，同时用污泥饲料与一般饲料混合(混合比例为9：1)饲养的鸡与用一般饲料饲养的鸡对照，鸡的体重有所增加，产蛋率也有提高。但是如果污泥未经预处理而被制成污泥饲料，污泥饲料中的有毒物质在动物体内的积累，可能会造成的潜在危害，其影响还有待于进一步研究。

(2)污泥低温裂解制油

    污泥低温裂解制油研究开始于20世纪80年代，己成功应用于处置市政污泥。该技术是把含水率约为65%的污泥在无氧条件下加热升温至4500℃左右，在催化剂作用下污泥中的脂肪烃化合物转化为油、炭、不凝性气体和反应水。工业纯水设备,实验室水处理设备.

    污泥低温热解制油技术的产物如气体和油有很高的热值，是潜在的燃料。目前该种技术在国外己开始用于生产实践，加拿大正在进行中试实验，澳大利亚柏斯建造了世界上第一座工业规模的污泥炼油厂，处理十污泥量可达25t/d。目前国内的污泥热解技术还停留在实验室阶段。