剩余污泥的处理处置*

.福建师范大学环境科学与工程学院；.福建师范大学地理科学学院 陆 源 林庆凯 陈洋芳 张秋月 刘文伟 刘常青



剩余污泥的处理处置*

1.福建师范大学环境科学与工程学院；2.福建师范大学地理科学学院 陆 源1林庆凯2陈洋芳2张秋月2刘文伟1刘常青2

随着城市化发展进程的加快以及污泥处理率的提高，剩余污泥的产量也越来越大，如何将这些污泥无害化并进行有效的利用，是世界各国共同重视的一个问题。该文总结了污泥的主要处理处置方法，且对国内外的污泥处理处置现状进行阐述，并提出污泥的处置方向——厌氧消化。

剩余污泥 填埋 焚烧 土地利用 厌氧消化

1 我国污泥产生现状

随着我国城市化进程的加快，废水处理的达标率要求日益严格，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。据住房和城乡建设部2012年2月公布的数据显示，截至2011年9月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂共3077座，处理能力达到1.36亿m3/d；全国正在建设的城镇污水处理项目约1300个，处理能力近3100万m3/d[1]。如果按80％污泥含水率计算，目前我国的污泥产量超过3000万t/a。然而，我国在污泥处理处置中存在的“重水轻泥”思想十分严重，对污泥处理处置的重视和投入不够，80%的污泥还没有得到稳定的处理处置。

污泥成分复杂，不仅含有大量氮、磷、有机质和多种微量元素等可利用成分，也含有有毒、有害、难降解的有机物、重金属、病原菌及寄生虫（卵）等物质，而且其中污染物的种类也越来越复杂、含量也越来越大，如果处置不当，将对生态环境和人类自身造成极大危害。因此，实现我国城市污泥的减量化、无害化及资源化已经成为一个迫在眉睫的任务。

2 污泥处理处置的主要方法

目前，污泥处理处置方法主要有填埋、焚烧、土地利用、海洋处置、厌氧消化以及一些小范围的综合利用（包括污泥制砖、污泥制生化纤维板、污泥制陶粒等）。

2.1 卫生填埋

污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，具有投资少、处理容量大、见效快、操作简单等优点。但也存在一些问题：（1）合适的场地不宜寻找，污泥运输和填埋场地建设费用较高；（2）因污泥含水量高，且渗沥水属高浓度有机污水，必须收集处理以防止二次污染；（3）填埋场压实机械工作难度加大；（4）填埋场的卫生状况恶劣[2,3]。污泥的卫生填埋并不能最终避免环境污染，而只可能延缓污染的发生时间。《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》规定：生活污水处理厂污泥经处理后含水率小于60%，可以进入生活垃圾填埋场填埋处置，从而增加了污泥填埋的成本。此外，欧共体已经明令禁止有机物含量超过4%不能进入垃圾填埋场。据美国环保局估计，今后十几年80%的填埋场将关闭。因此，污泥卫生填埋不会成为污泥最终处置的发展方向[4]。

2.2 污泥焚烧

污泥焚烧是一项比较成熟的污泥处理技术，越来越多的发达国家采用这种技术，日本63%的污泥采用焚烧法处理污泥。焚烧主要利用污泥的有机成分较高，具有一定热值等特点来处置污泥。焚烧的技术优势在于其处理的彻底性，减量率可达到95％左右，其有机物被完全氧化，重金属(除汞外)几乎全被截留在灰渣中。缺点在于投资和操作费用高，焚烧过程中产生的飞灰、炉渣和烟气中含有重金属和二噁英等有毒有害物质，形成二次污染，而且还需要解决污泥焚烧后的固体残渣处置问题[5,6]。

2.3 污泥干化

污泥干化和热处理是指利用热和压力破坏污泥的胶凝结构，并对污泥进行消毒灭菌。污泥干化能使污泥显著减容、产品稳定，无臭且无病原生物。干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等[7]。污泥干化技术具有工厂化操作、占地少、自动化程度高、易操作等优点，但是成本和技术要求很高，并不是一个经济的处理方法[8,9]。

2.4 海洋处置

投海操作简单，对于沿海城市来说其处理费用较低，但是随着人们生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥投海对海洋生态环境可能存在的影响[10]。美国于1988年已禁止污泥向海洋倾倒。从1998年底，欧共体城市废水处理法令已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥。中国政府于1994年初接受3项国际协议，承诺于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥。

2.5 污泥厌氧消化

污泥消化是在无氧的条件下，利用兼性菌和专性厌氧细菌进行厌氧生化反应，降解污泥中有机物的一种污泥处理工艺。厌氧消化是实现污泥稳定化、无害化、减量化及资源化的主要环节，不仅解决污泥的污染问题，还可以产生清洁能源。但同时也存在缺点，主要是厌氧消化效率低，产气不稳定，而且目前厌氧发酵产气主要以产甲烷为主[11-12]。

2.6 土地资源化利用

土地利用越来越被认为是一种积极、有效、有前途的污泥处置方式。这种方式主要是将污泥用于农田等的施肥，垦荒地、贫瘠地等受损土壤的修复及改良，园林绿化建设，森林土地施用等[13]。污泥中含有丰富的有机营养成分（如氮、磷、钾等）和植物所需的各种微量元素（如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等），其中有机物的浓度一般为60%~70％，其含量高于普通农家肥，因此能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长[14]。它具有能耗低、可回收利用剩余污泥中营养物质等优点。但是，剩余污泥中含有大量的病原体、寄生虫、重金属元素以及一些难降解的有毒有害物质，剩余污泥的土地利用会带来土壤和水体的二次污染问题[15]。

3 国内外污泥处理处置现状

3.1 国外污泥处理处置

目前国外污泥处置方法主要有污泥焚烧、卫生填埋、土地利用。根据本国的国情，对污泥处理处置方法的选择各有自己的侧重点。美国污泥的处置方式主要是土地利用，上世纪80年代末以填埋为主，约占42％，1998年土地利用急剧上升至59％；日本由于国土面积较小，采用焚烧处置为主，其次是土地利用；欧洲各国主要是以农用和填埋为主，瑞士、丹麦、英国和法国等主要是以污泥农用为主，卢森堡、德国、爱尔兰及芬兰主要是以填埋为主[16-18]。

3.2 我国污泥处理处置

污水处理中的污泥处理和处置在我国起步较晚，早期污泥产量低且成分简单, 经简单处理后作为农肥。20世纪90年代以后，随着污水处理量的增大，污泥产量剧增，我国随即展开污泥处理处置方案研究，现已有了污泥卫生填埋、土地利用、厌氧消化和焚烧等传统处理处置方法。目前，我国城市污水处理厂污泥主要还是以卫生填埋为主，少部分污泥以堆肥后作为肥料使用[19-20]。

通过调查表明，福建省目前对污泥的处理方式还是以卫生填埋为主。厦门污水处理厂及二厂的污泥有少量作为园林绿化用肥[21]，厦门市杏林污水处理厂把产生的污泥堆肥后作为肥料使用，莆田市污水处理厂有部分污泥开始进行堆肥化利用研究，其余的污水厂产生的污泥基本进入填埋场进行卫生填埋。

3.3 处理处置的方向

在目前，污泥的厌氧发酵处理已经越来越成为一种普及的处理方式。由于污泥含水率高、含有较高有机物质、散发恶臭等原因，造成处理处置困难，成本过高，产生二次污染等问题，但厌氧发酵处理方法可以较好地改善此类特性。例如改善脱水特性，并可以去除部分的有机物质[22]。通过污泥的厌氧发酵处理，可以产生氢气、甲烷等能源物质。随着人们对能源和资源需求的提高，污泥中所含的大量有机物及营养物质正是可以开发利用的重要资源，而污泥的厌氧发酵处理正是实现污泥减量化、无害化、资源化的合理途径。

污泥厌氧发酵产氢主要存在的问题是水力停留时间长、消化效率低，其主要限速步骤是污泥的水解过程[23]。为了提高污泥厌氧消化的效率，许多学者提出将污泥进行预处理，如热处理、酸碱处理、超声波处理等，其作用原理是预处理使污泥的细胞壁破裂，细胞内的有机物溶出、溶解、水解，从而提高污泥生物降解能力及厌氧消化能力的同时缩短水力停留时间[24]。大量的试验及文献表明，污泥预处理不仅可以增强污泥的融胞作用，提高污泥中的可溶性有机物成分，同时还可以抑制产甲烷菌的活性，从而达到有效提高污泥厌氧发酵产氢效率的目的[25~27]。

4 结语

随着工业和城市的发展和污水处理率的提高，城市污泥产量必然越来越大。选择合理有效的污泥处置方法，应该兼顾到环境生态效益与处置成本、经济效益之间的平衡。污泥是一种很有利用价值的潜在资源，为了利用这种资源，减少对环境的污染，国外许多国家都朝着污泥资源化利用的方向发展。相对于其他国家，我国污泥处理处置技术还比较落后，同时考虑到我国是一个农业大国，将经过厌氧发酵等稳定化、无害化的污泥进行土地循环利用，应该是我国污泥实现资源化利用的一种有效方式。

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基金项目：福建省科技厅重点项目（2011Y00181）；福建省教育厅B类科研项目。