我国城市污泥处置技术与可持续发展

蔡廑轩 魏明蓉

(桂林理工大学环境科学与工程学院 广西桂林 541004)

1 引言

随着我国城市人口的迅速增加，城市污水厂产生的污泥量也与日俱增，这些污泥如果得不到妥善的处置，可能会引起土壤、水源或者空气的污染，破坏生态环境。近些年来，政府、各级部门和环境工作者对污泥处置问题的重视程度不断提升，如何处置能够更环保、更经济、更高效，也成为了环境治理的热点问题。

2 城市污泥的常见三种处置技术

污泥处置的目的是使污泥达到稳定化、无害化、减量和资源化，前提是维护环境生态平衡和造价合理。国内外常用的污泥处置技术有填埋、焚烧和资源化。其中资源化又可分为建材利用、土地利用、生物法制吸附材料以及制新型燃料等方式[1]。我国城市污泥的处置目前主要有填埋和农用两种方式，其中污泥农用所占比例最大，约为44.3%；填埋次之，约占31%；其他方法约占11%；另有约13.7%污泥没有经过处置。

2.1 污泥填埋

污泥填埋的优点在于采用少量的投资处理大量的污泥，并有见效快的效果[2]。污泥填埋按有没有和其他物质混合可分为混合填埋和单独填埋，欧洲较多采用前者，即将脱水污泥与城市垃圾相混合，而美国的城市污泥处置则以单独填埋更常用。单独填埋对填埋场的设计要求较高，一旦污泥填埋厚度过高就会使底部污泥软化，导致污泥在单独填埋时的填埋量受到限制。混合填埋则与其相反，要求相对宽松，也更符合我国现状。

2.2 污泥焚烧

焚烧是一种热处理技术，指利用焚烧炉将污泥中的可燃成分与过量的空气在高温下进行氧化燃烧反应，形成稳定的灰渣。这种方法在日本得到了广泛应用[3]。

污泥焚烧又可分为直接焚烧和干化焚烧。直接焚烧是指加入一定量的煤或油等燃料后，将脱水污泥（含水率通常为75%-80%）直接放在焚烧炉中焚烧，这种方式投资较高。干化焚烧是先对脱水污泥进行干化处理，使其含水率进一步降低后再进行焚烧，这种方式不用额外添加燃料，因而应用更广。

污泥焚烧技术的优点有：（1）可使污泥形成灰渣，从而使体积大幅度减小；（2）有机物最大程度被氧化分解，污泥中的病原体随之被消灭；（3）处理效率高，且设备无需储存。（4）燃烧的产物经过处理后还可以用于制砖。

2.3 建材利用

污泥中的无机组分与建筑原料粘土等的成分相近，可以作为建筑的原材料。在我国利用脱水干化后的污泥制砖已在实际工程中有过一些成功的案例。除了制砖以外，用污泥来制造水泥和玻璃等也是可行的，这样不仅实现了废弃资源的再利用，而且可以节约出因填埋或以粘土为原料而占用的土地，适于我国人口众多，土地紧张的国情。

3 城市污泥常见处置技术的对比

下面从经济方面和环境保护方面对上述的三种处置技术进行比较。

3.1 经济方面

（1）焚烧不仅处理污泥效率高，且设备无需储存，对于远离填埋场的大城市而言可以降低造价，同时由于污泥热值较高，还可以回收一部分能量用于发电供热，一定程度上减轻了焚烧的费用。但是焚烧的投资和操作费用都较高，实施较为困难；⑵填埋在经济上投资少，处理容量大、同时处置迅速，是我国目前应用最多的污泥处置方式。但是，填埋对于土力学性质的要求较高，要找到大面积适宜的场地较为困难，也增加了相当的运输费用，随着我国处置技术的提高，将会逐渐被淘汰；⑶建材利用在完成污泥无污染处理同时还能对污泥成分进行循环利用，用于生活生产，具有可持续发展的经济效益，但需要的设备费用和水平较高，目前还不能广泛推广。

3.2 环境保护方面

（1）焚烧处理过程中会产生毒性较强的飞灰、含有二恶英等剧毒物质的烟气和炉渣，若处理不当会造成二次污染，在早期技术不成熟时不被长期推行。可近年来，随着对焚烧技术研究的提高，以及设备的不断完善，原先的环境污染问题不再成为其限制条件，发达国家近些年采用焚烧的比例增加，其前景也越来越被看好。（2）填埋场的容量有限，使得污泥填埋量被限制，填埋场卫生处理不当也会造成二次污染，并且填埋并没有将污泥中的污染物去除或净化掉，只是将污染过程减缓而已，同时由于占地大、土力学要求高等缺点，未来将逐渐被其他工艺所取代。（3）建材利用将废弃的污泥进行了资源再利用，还可以节省粘土等不可再生的建筑原材料的用量，若能彻底解决污泥干化过程中的能耗问题，降低干化成本，那么污泥建材利用将会拥有广阔前景。

4 城市污泥的其他处置方法

4.1 土地利用

污泥中含有数量可观的氮、磷等元素和一些微量元素，是一种天然的有机肥料，施用于农田，可以改良土壤结构，促进作物生长[4]。但因为我国在实施的过程中对污泥的处理和施用过于简单随意，一些病原菌会在环境中传播而破坏环境；重金属和一些难降解有机物在植物体内富集，可以通过食物链进入到人畜体内，最终危害人类的身体健康。

4.2 制吸附材料

生物处理法中的排放的剩余污泥有机物含量高，对其进行高温活化处理，可以形成吸附性能良好的多孔结构，可作为制作活性炭等吸附剂的主要材料[5]。由于各城市的污泥的性质不相同，制备出的活性炭性能也存在差异。余兰兰[6]等以污泥为原料，ZnCl2与H2SO4为活化剂，制得吸附剂的碘吸附值为488mg/g，比表面积为144m2/g，效果良好。

4.3 制新型燃料

污泥在低温缺氧的环境中可以在避免产生二恶英的条件下炭化生成炭，并能保留下泥化炭中的可燃性气体，使其发热量达到4000大卡左右。剩余的灰渣可作为肥料或者灰渣砖材料。这种处置技术目前还不成熟，还在研究阶段，未得到推广应用[7]。

5 结论

5.1 我国污泥处置技术起步尚晚，比起发达国家还有很大差距。经过对以上三种主流的污泥处置技术在经济效益和可持续发展的比较，结合我国目前的现状和问题来看，污泥填埋这一技术将仍是我国目前处置技术的首选。

5.2 我国各城市的发展水平不同，不少技术先进的大城市已在推广污泥焚烧技术和建材利用。从可持续发展的角度来说，焚烧技术优于填埋，在将来可能会成为我国更常用的污泥处置技术，而建材利用由于实现了资源的循环利用，也会在将来在我国受到推广和提升。

[1]余杰,田宁宁,王凯军,等.中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨分析[J].环境工程学报,2007,1(1):82-86.

[2]周少奇.城市污泥处理处置与资源化[M].广州:华南理工大学出版社,2002.

[3] HARA K, M INO T. Environmental assessment of sew age sludge recyclingoptionsandtreatmentprocessesinTokyo [J].WasteManagement, 2008,28(12):2645-2652.

[4]杨小文，杜英豪.污泥处理与资源化利用方案选择[J].中国给水排水,2002,18（4）：31-33.

[5]胡爱军,丘泰球,刘石生.应用超临界技术进行废水处理[J].水处理技术,2003,29(1):8-11

[6]余兰兰,钟秦.活性炭污泥吸附剂的制备研究[J].环境化学,2005,24(4):401-404.

[7]尹军,谭学军.污水污泥处理处置与资源化利用.北京：化学工业出版社,2005.1.