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【摘 要】 随着城市污泥产量连年增长，污泥处理问题迫在眉睫。由于用地日益紧张和潜在的环境污染问题，传统的处置方法如填埋已经不符合发展要求。作为污水处理厂的伴生产物，污泥含有大量有机物、氮、磷等营养物质，经过适当处理，可以变废为宝。因此，资源化利用是解决污泥问题的主要发展趋势。
【关键词】 城市污泥；发展趋势；污泥问题
一、前言
城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物。随着城市化进程加快和人口增长，城市污水污泥的排放量大幅增加。截至2010年，全国废水排放总量617.3亿，相比2004年增加21.9%。其中城镇生活污水排放量379.8亿，占废水排放总量的61.5%，干污泥年产生量约900万。污泥含水率高，组成復杂且不易脱水，按照实际经验，预使污泥处理达到优良标准，一般要占污水处理厂运行成本的40%以上。此外，浓缩脱水后的污泥中含有大量的有机质、病菌、寄生虫及有害物质容易腐烂发臭，若得不到良好的处理，必然会对环境造成更严重的污染。因此，如何科学合理、经济有效地处置大量的污泥已成为非常紧迫的问题。
二、污泥的资源化利用方式
国外污泥处置措施主要有：填埋、焚烧、投海和多种形式的资源利用。其中投海已被国际海洋法禁止，填埋由于场地限制和安全隐患也逐渐被弃用。焚烧由于投资及运行成本较高，在土地资源少、经济水平高的国家所占比例较大。资源化利用主要包括土地利用、建材利用及能源利用等，欧盟国家土地利用比例最高可达80%。此外，在污泥油化、干化、制造新型材料等方面，日本和欧美等国研究较早，技术发展迅速并得到广泛推广与应用，率先建立了以污泥为原料的生态水泥厂、陶粒厂。我国对污泥资源化利用研究起步较晚，20世纪90年代以后，随着污水处理量的增大，污泥产量剧增，在传统的卫生填埋、土地利用和焚烧等处理处置方法之外，逐渐有了制肥、制作建筑材料、制混凝土轻质骨料等新兴处理方法。目前国内污泥资源化利用仅占19%，63%为陆地填埋，仍有14%的污泥未得到任何处理，对环境带来巨大危害，污泥处理处置问题亟待解决。从经济发展、资源利用、城市生态环境保护等方面来看，污泥资源化利用应该是污泥处置的理想出路。按照处置方法和最终产品的不同，污泥资源化利用方式有土地利用、建材利用、能源利用
1、土地利用
将污泥与锯末、秸秆、树枝及木屑、稻壳等经过堆肥处理后，可施用于农田、园林、草坪、废弃土壤。矿山废弃地、采石场、取土后的凹坑等生态严重破坏区，地表已经无土壤或已失去土壤正常特征，营养贫瘠，植物无法生长，需要人工措施干预，才可能得到复垦。由于污泥具有一定的黏性和吸水性，可以改善土壤特性，防止水土流失；污泥中的氮、磷、钾和有机质，可以增加土壤养分，并提高矿山废弃地微生物的活性，有效恢复植被生长条件。通过污泥与不同物质配比研究发现，在适当的掺量下，土壤持水能力、养分含量均有一定程度提高，构成的矿区复合基质种植三叶草和黑麦草，植株生长状况良好。与传统的耕地取土相比，污泥来源广泛、价格低廉，可就地取材。
2、建材利用
建材行业对原料需求非常大，将有机质含量偏低、不宜用于土地利用的污泥通过技术方法制成水泥、污泥砖，不仅解决了污泥出路问题，还能产生巨大的环境、经济效益。
2.1制砖
污泥的无机组成与许多建材相同，添加合适的外加剂、控制污泥掺入量和焙烧工艺，可以烧制出性能良好的建材用砖。目前外加剂主要有黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等，烧制工艺主要是干化污泥直接制砖和污泥焚烧灰制砖两种。马雯等将干化处理后的污泥直接与黏土掺混，制成的污泥砖性能符合国家《烧结普通砖》标准要求；淑展等研究了用城市污水处理厂脱水污泥烧制地砖的抗压性能及其主要影响因素；林子增等研究了不同配比的干化污泥对成型砖坯性能的影响。由于制砖过程中，污泥中的重金属会转移到砖块和烟气的尘粒中，因此对飞灰也需妥善处理。目前国际上对污泥制砖仍处于研究和尝试阶段，而日本已经有了许多工程实例，我国可以结合实际和借鉴国外经验，将污泥制砖利用付诸实践。
2.2水泥
污泥灰分高，化学组成与水泥原料相似，与石灰石经过煅烧、粉碎等一系列工序即可制成水泥。杨力远等通过生料易烧性试验、岩相观测、水泥胶砂强度试验等，考察了利用污水厂处理污泥配料煅烧硅酸盐水泥熟料的可行性，污水厂污泥代替部分黏土烧制的水泥熟料，矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料完全相同，水泥胶砂强度可达50MPa。杨磊等对水泥产品中的有机污染物和重金属进行了监测，所得结果均符合国家规范要求。由于污泥与传统原料不同，煅烧时产生的腐蚀性气体较多，氯离子含量较高，容易腐蚀钢筋，所以在研究应用中还存在很多技术问题需要进一步探讨。
3、能源利用
如图所示：
对于热值较高的污泥，用于建材原料制作时，所得产品不易满足规范要求，但通过化学或生物的方法，可以将有机物中储的能量，以热量的形式释放出来，可以从制煤方面入手将污泥与煤粉、添加剂混合制成型煤，具有起火快，火力足等特点，在适当的添加比例和成型压力下，由污泥所制型煤的抗压强度远高于由黄泥所制型煤的强度。污泥制成型煤后，污泥中原有污染物、致病菌通过燃烧而稳定和杀灭。由于污泥的热值均低于所用煤粉的热值，导致污泥型煤的热值随污泥添加比例的增加而降低；另外，添加不同污泥对污泥型煤的热值影响也存在差异。差异主要同污泥中含有的可燃性物质及灰分量不同有关。
三、污泥资源化利用存在的问题及解决思路
尽管污泥资源化利用已广为人们接受，但是污泥中存在病原菌、有机毒物、重金属等，在处置的过程中它们会转移到最终产品里造成二次污染。污泥的处理工艺也影响到污泥处置的费用和产品质量，这些均成为限制污泥资源化利用的主要因素。
1、处理工艺及技术制约 城市污泥处理工艺主要包括浓缩、稳定、脱水3个部分。通过浓缩减少污泥的体积，增加含固率，我国70%以上的污水处理厂采用重力浓缩工艺。尽管重力浓缩装置简单、能耗较低，但浓缩效率不高，不能有效地去除污泥中的水分，而且释磷现象严重。欧洲多采用以除磷脱氮为主要对象的生物营养物去除工艺，机械浓缩和气浮浓缩逐渐代替重力浓缩，新型的生物气浮技术已在捷克、瑞典應用，而我国气浮浓缩技术比例仅占7.1%，机械浓缩占21%，提高浓缩效果需要进一步改进浓缩工艺。污泥稳定，国内常用的方法是厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥。
2、污泥性质及适宜性差异
城市污泥成分与污水来源、处理工艺及城市居民生活水平与饮食结构有关。当有机质含量较高时，可用于土地施用，用作肥料、回填土等；较低时适用于建筑生产，制造陶粒、地砖、水泥等；污泥热值较高时，可用于制油、制煤等。国内许多学者的研究证明，污泥施用使得土壤中重金属呈累积的趋势，施用过量则导致多种重金属超标。
3、相关规范与机制约束
我国在污泥资源化利用方面的法律法规尚不健全，目前为止，除污泥农用标准之外，还没有制定关于焚烧、填埋、建材利用等专门标准，尤其缺乏污泥处理处置的环保标准，对污泥处理处置过程中污染物排放和控制未有明确规定。现行标准中污染物指标体系不够全面，与国外标准相比，规定不够细致，各套标准之间缺乏协调和统一性，难以实施和监管。在管理机制上，污泥处理处置责任主体不明确，政企分离不到位，使得污水处理厂无法独立承担相关责任；从总体上看来，我国还需要尽快完善污泥标准体系，在政策导向上鼓励和扶持污泥处理处置企业，引进资金和技术设备，建立市场化管理制度，保障污泥资源化利用顺利开展。
四、结束语
城市污泥逐年增长的情况下，资源化利用不仅满足社会需求，增加经济效益，也是环境保护政策下的大势所趋，是解决城市污泥问题的根本出路。连续几年来，我国对污泥资源化处置投资力度不断加大，在技术引进和设备改造上都取得一定成效，并结合各地区实际情况，因地制宜地采用适当的方式，合理开发。此外，污泥资源化利用还存在一些问题需要进一步解决。政府部门必须建立相关政策法规，完善污泥资源化利用的指标，加强监督管理与政策扶持；科研部门立足于发展新技术、新工艺和新设备，降低现有工艺成本，推动污泥资源利用的产业化；企业则需要改变运营机制，开拓产品市场；通过政府、科研、企业各方面的通力合作，最终实现城市污泥资源化利用的良性发展。
参考文献：
[1]白莉萍，伏亚萍.城市污泥应用于陆地生态系统研究进展[J].生态学报，2009，29（1）。
[2]朱书景，薛改凤，张垒.污泥处理技术与发展趋势[J].武钢技术，2010，（03）.
[3]刘红梅，熊文美.城市污水处理厂污泥资源化利用途径探讨[J].环境保护科学，2007，4：81-83.
【关键词】 城市污泥；发展趋势；污泥问题
一、前言
城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物。随着城市化进程加快和人口增长，城市污水污泥的排放量大幅增加。截至2010年，全国废水排放总量617.3亿，相比2004年增加21.9%。其中城镇生活污水排放量379.8亿，占废水排放总量的61.5%，干污泥年产生量约900万。污泥含水率高，组成復杂且不易脱水，按照实际经验，预使污泥处理达到优良标准，一般要占污水处理厂运行成本的40%以上。此外，浓缩脱水后的污泥中含有大量的有机质、病菌、寄生虫及有害物质容易腐烂发臭，若得不到良好的处理，必然会对环境造成更严重的污染。因此，如何科学合理、经济有效地处置大量的污泥已成为非常紧迫的问题。
二、污泥的资源化利用方式
国外污泥处置措施主要有：填埋、焚烧、投海和多种形式的资源利用。其中投海已被国际海洋法禁止，填埋由于场地限制和安全隐患也逐渐被弃用。焚烧由于投资及运行成本较高，在土地资源少、经济水平高的国家所占比例较大。资源化利用主要包括土地利用、建材利用及能源利用等，欧盟国家土地利用比例最高可达80%。此外，在污泥油化、干化、制造新型材料等方面，日本和欧美等国研究较早，技术发展迅速并得到广泛推广与应用，率先建立了以污泥为原料的生态水泥厂、陶粒厂。我国对污泥资源化利用研究起步较晚，20世纪90年代以后，随着污水处理量的增大，污泥产量剧增，在传统的卫生填埋、土地利用和焚烧等处理处置方法之外，逐渐有了制肥、制作建筑材料、制混凝土轻质骨料等新兴处理方法。目前国内污泥资源化利用仅占19%，63%为陆地填埋，仍有14%的污泥未得到任何处理，对环境带来巨大危害，污泥处理处置问题亟待解决。从经济发展、资源利用、城市生态环境保护等方面来看，污泥资源化利用应该是污泥处置的理想出路。按照处置方法和最终产品的不同，污泥资源化利用方式有土地利用、建材利用、能源利用
1、土地利用
将污泥与锯末、秸秆、树枝及木屑、稻壳等经过堆肥处理后，可施用于农田、园林、草坪、废弃土壤。矿山废弃地、采石场、取土后的凹坑等生态严重破坏区，地表已经无土壤或已失去土壤正常特征，营养贫瘠，植物无法生长，需要人工措施干预，才可能得到复垦。由于污泥具有一定的黏性和吸水性，可以改善土壤特性，防止水土流失；污泥中的氮、磷、钾和有机质，可以增加土壤养分，并提高矿山废弃地微生物的活性，有效恢复植被生长条件。通过污泥与不同物质配比研究发现，在适当的掺量下，土壤持水能力、养分含量均有一定程度提高，构成的矿区复合基质种植三叶草和黑麦草，植株生长状况良好。与传统的耕地取土相比，污泥来源广泛、价格低廉，可就地取材。
2、建材利用
建材行业对原料需求非常大，将有机质含量偏低、不宜用于土地利用的污泥通过技术方法制成水泥、污泥砖，不仅解决了污泥出路问题，还能产生巨大的环境、经济效益。
2.1制砖
污泥的无机组成与许多建材相同，添加合适的外加剂、控制污泥掺入量和焙烧工艺，可以烧制出性能良好的建材用砖。目前外加剂主要有黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等，烧制工艺主要是干化污泥直接制砖和污泥焚烧灰制砖两种。马雯等将干化处理后的污泥直接与黏土掺混，制成的污泥砖性能符合国家《烧结普通砖》标准要求；淑展等研究了用城市污水处理厂脱水污泥烧制地砖的抗压性能及其主要影响因素；林子增等研究了不同配比的干化污泥对成型砖坯性能的影响。由于制砖过程中，污泥中的重金属会转移到砖块和烟气的尘粒中，因此对飞灰也需妥善处理。目前国际上对污泥制砖仍处于研究和尝试阶段，而日本已经有了许多工程实例，我国可以结合实际和借鉴国外经验，将污泥制砖利用付诸实践。
2.2水泥
污泥灰分高，化学组成与水泥原料相似，与石灰石经过煅烧、粉碎等一系列工序即可制成水泥。杨力远等通过生料易烧性试验、岩相观测、水泥胶砂强度试验等，考察了利用污水厂处理污泥配料煅烧硅酸盐水泥熟料的可行性，污水厂污泥代替部分黏土烧制的水泥熟料，矿物结构与常规的硅酸盐水泥熟料完全相同，水泥胶砂强度可达50MPa。杨磊等对水泥产品中的有机污染物和重金属进行了监测，所得结果均符合国家规范要求。由于污泥与传统原料不同，煅烧时产生的腐蚀性气体较多，氯离子含量较高，容易腐蚀钢筋，所以在研究应用中还存在很多技术问题需要进一步探讨。
3、能源利用
如图所示：
对于热值较高的污泥，用于建材原料制作时，所得产品不易满足规范要求，但通过化学或生物的方法，可以将有机物中储的能量，以热量的形式释放出来，可以从制煤方面入手将污泥与煤粉、添加剂混合制成型煤，具有起火快，火力足等特点，在适当的添加比例和成型压力下，由污泥所制型煤的抗压强度远高于由黄泥所制型煤的强度。污泥制成型煤后，污泥中原有污染物、致病菌通过燃烧而稳定和杀灭。由于污泥的热值均低于所用煤粉的热值，导致污泥型煤的热值随污泥添加比例的增加而降低；另外，添加不同污泥对污泥型煤的热值影响也存在差异。差异主要同污泥中含有的可燃性物质及灰分量不同有关。
三、污泥资源化利用存在的问题及解决思路
尽管污泥资源化利用已广为人们接受，但是污泥中存在病原菌、有机毒物、重金属等，在处置的过程中它们会转移到最终产品里造成二次污染。污泥的处理工艺也影响到污泥处置的费用和产品质量，这些均成为限制污泥资源化利用的主要因素。
1、处理工艺及技术制约 城市污泥处理工艺主要包括浓缩、稳定、脱水3个部分。通过浓缩减少污泥的体积，增加含固率，我国70%以上的污水处理厂采用重力浓缩工艺。尽管重力浓缩装置简单、能耗较低，但浓缩效率不高，不能有效地去除污泥中的水分，而且释磷现象严重。欧洲多采用以除磷脱氮为主要对象的生物营养物去除工艺，机械浓缩和气浮浓缩逐渐代替重力浓缩，新型的生物气浮技术已在捷克、瑞典應用，而我国气浮浓缩技术比例仅占7.1%，机械浓缩占21%，提高浓缩效果需要进一步改进浓缩工艺。污泥稳定，国内常用的方法是厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥。
2、污泥性质及适宜性差异
城市污泥成分与污水来源、处理工艺及城市居民生活水平与饮食结构有关。当有机质含量较高时，可用于土地施用，用作肥料、回填土等；较低时适用于建筑生产，制造陶粒、地砖、水泥等；污泥热值较高时，可用于制油、制煤等。国内许多学者的研究证明，污泥施用使得土壤中重金属呈累积的趋势，施用过量则导致多种重金属超标。
3、相关规范与机制约束
我国在污泥资源化利用方面的法律法规尚不健全，目前为止，除污泥农用标准之外，还没有制定关于焚烧、填埋、建材利用等专门标准，尤其缺乏污泥处理处置的环保标准，对污泥处理处置过程中污染物排放和控制未有明确规定。现行标准中污染物指标体系不够全面，与国外标准相比，规定不够细致，各套标准之间缺乏协调和统一性，难以实施和监管。在管理机制上，污泥处理处置责任主体不明确，政企分离不到位，使得污水处理厂无法独立承担相关责任；从总体上看来，我国还需要尽快完善污泥标准体系，在政策导向上鼓励和扶持污泥处理处置企业，引进资金和技术设备，建立市场化管理制度，保障污泥资源化利用顺利开展。
四、结束语
城市污泥逐年增长的情况下，资源化利用不仅满足社会需求，增加经济效益，也是环境保护政策下的大势所趋，是解决城市污泥问题的根本出路。连续几年来，我国对污泥资源化处置投资力度不断加大，在技术引进和设备改造上都取得一定成效，并结合各地区实际情况，因地制宜地采用适当的方式，合理开发。此外，污泥资源化利用还存在一些问题需要进一步解决。政府部门必须建立相关政策法规，完善污泥资源化利用的指标，加强监督管理与政策扶持；科研部门立足于发展新技术、新工艺和新设备，降低现有工艺成本，推动污泥资源利用的产业化；企业则需要改变运营机制，开拓产品市场；通过政府、科研、企业各方面的通力合作，最终实现城市污泥资源化利用的良性发展。
参考文献：
[1]白莉萍，伏亚萍.城市污泥应用于陆地生态系统研究进展[J].生态学报，2009，29（1）。
[2]朱书景，薛改凤，张垒.污泥处理技术与发展趋势[J].武钢技术，2010，（03）.
[3]刘红梅，熊文美.城市污水处理厂污泥资源化利用途径探讨[J].环境保护科学，2007，4：81-83.