城市污水处理厂剩余污泥处置的资源化利用路径探索

麻占威

（贵州贵安新区绿兴环保有限责任公司，贵州 贵阳 550000）

引言

污泥是污水处理产生的副产物，近年来，我国城镇生活污水收集处理取得显著成效，但仍然存在“重水轻泥”的问题，剩余污泥处理成为环境治理难题之一。剩余污泥会对生态环境造成较大污染，但同时也可以通过技术加工成为社会生产的重要资源，做好剩余污泥的资源化处理，符合经济发展与环境保护并重的发展原则。我们在剩余污泥的处理过程中应当秉承“泥水共治”和因地制宜的原则，提高剩余污泥利用率，为建设美丽中国提供有力支撑。

1 污泥资源化利用的意义

首先，污泥资源化利用是生态环境保护的基本要求。剩余污泥中含有大量的重金属、寄生虫、病原微生物等，如果处置不当或任意排放将造成严重的环境污染与生态破坏。提高污泥利用率，完成污泥的价值转化，可以为环境保护提供保障。

其次，污泥的资源化利用可以更好地保障居民健康，污泥的不规范排放会破坏生态系统，进而诱发水环境污染、土壤污染等问题，影响人们的用水安全，同时动植物生长也会受到影响，在生物循环规律的影响下也会威胁居民的身体健康与正常生活。

最后，实施污泥资源利用是资源节约的潜在需求。剩余污泥产生量大，内含氮、磷、钾等丰富的有机和无机物质，不科学的处置是资源浪费的表现。

2 污泥资源化利用的前提

污泥资源化利用应坚持“泥水共治”，（1）完善城市污水收集管道，实现污水的集中处理。这既可以降低污水治理成本，提高污水治理效率，同时也可以保障污泥中可再利用的资源，如有机物、砂等处于较高的含量状态，为剩余污泥的资源化利用提供更多便捷。相关地区可以结合地方实际情况完善污水收集口，优化污水收集管网，进而更好地保障污泥泥质，提高污泥处理效率，控制污泥处理成本，实现集约化、集成化管理，更好地开发污泥价值[1]。（2）控制工业污水废水纳管排放。工业污水排放是污泥的产生诱因，尤其是近年来工业产业迎来了发展的黄金时期，污水排放量较大，同时受市场需求、企业市场定位等多重因素的影响，现阶段工业污水构成也较为复杂，这就导致剩余污泥中重金属、有机污染物等有毒有害污染物含量相对较高，这些污染物又会附着在污泥上，也使得污泥资源化利用过程中易出现二次污染。因此做好工业废水的管控、评估、分析十分必要，这可以进一步减少剩余污泥中有毒有害物质的含量，为其资源化利用提供更多保障。

3 污泥资源化利用路径

3.1 应用于农业

剩余污泥中含有较多的氮、磷、钾等成分，这些成分可以促进植物生长，因此农业应用成为剩余污泥资源化再利用的主要方向。通过去除剩余污泥中的有害物质，再结合植物生长需求添加菌种、粉煤灰等相应物质，可以生成有机复合颗粒肥或无机复合颗粒肥。

在资源化处理的过程中首先需要完成脱水处理，将含水率控制在50%～80%，落实有机物熟化处理，根据应用需求确定添加物质比例，并在脱水后的剩余污泥中添加粉煤灰、营养元素和添加剂，然后造粒、干燥、装袋生成肥料，再通过工艺手段去除剩余污泥中的病菌、虫卵、重金属元素等有害物质。

剩余污泥制成的肥料可以更好地改良土壤并实现量级生产，具有较高的可操作性。同时我国作为农业大国，剩余污泥制成的肥料市场前景相对较好，市场需求也相对较高[2]。剩余污泥制作的肥料除了可以为农业种植提供更多助力，提高农业生产效率，促进农业经济发展以外，也可以应用于林地种植中，为城市绿化、林业发展提供更多助力。收集林业种植和城市绿化过程中产生的树枝，将其粉碎后与污泥、木屑混合堆肥，可在有效控制污染物含量的基础上，将其再次应用于林业种植和城市绿化中。

3.2 应用于畜牧养殖业

剩余污泥中含有粗蛋白、纤维素、脂肪酸等物质，其中粗蛋白以氮氨酸、胱氨酸、苏氨酸为主要形式，可以为动物生长提供必要的氨基酸，且氨基酸比例平衡。因此剩余污泥经过处理可以应用于畜牧养殖，通过提取粗蛋白、纤维素、脂肪酸等相应物质制作饲料，可以降低畜牧养殖成本。

3.3 制作燃料

3.3.1 污泥低温热解制油

污泥低温热解制油是现阶段较为常用且较为先进的技术，该技术需要将温度控制在300～500 ℃的阈值范围内，在高压和缺氧环境下，利用污泥中的硅酸铝以及重金属成分完成脂类和蛋白质向碳氢化合物的转化，进而形成油炭、反应水等相应物质。该技术可以实现规模化生产，与城市污水处理厂剩余污泥产量大的特性较为契合[3]。

3.3.2 污泥直接油化

污泥热解制油需要脱水干燥处理，并控制相应的温度条件（250～350 ℃）和压力条件（5～15 MPa），在此之后还要做好催化剂的选择，并通过分解、缩合、脱氢、环化等技术工作的落实，实现有机物质向低分子油状物的转化。该技术对设施设备的要求相对较高，同时易产生较大的异味，因此针对该技术，还需要进行进一步的优化和研究。

3.3.3 污泥消化制沼气

污泥消化制沼气需要经过两个阶段，通过厌氧消化的方式液化、气化有机物，同时去除污泥中的病菌、虫卵等有害物质。第一阶段为酸性消化阶段，引入胞外酶，完成有机物的酸化和水解；第二阶段为碱性消化阶段，专性厌氧菌将消化过程第一阶段由兼性厌氧菌产生的中间产物和代谢产物分解成二氧化碳、甲烷和氨。制成的甲烷可以为污水处理厂提供能量，具有较高的综合利用价值[4]。

3.4 制造建材

3.4.1 制造水泥

利用剩余污泥焚烧成灰后的产物以及下水道污泥可生产水泥，该类水泥被称为生态水泥。经过实验检测，将焚烧后的剩余污泥添加于水泥熟料中，虽然会在一定程度上降低水泥的强度，但是在与熟料反应的过程中，其有害物质、重金属元素得到了有效消化，同时该类型水泥的稳定性也相对较强。建筑施工对水泥的需求量相对较大，因此可以利用这一特质发挥生态水泥的优势，在降低城市污水处理厂运营成本的同时，为建筑施工提供稳定性强且价格相对较低的原材料[5]。

3.4.2 制造陶粒

污泥制陶粒是将粉末状物料加热到熔点以上，使一部分物料变成液相物质，之后固化成型。这种轻质陶粒可作为路基材料、混凝土骨料或花卉覆盖材料，也可作为污水处理厂快速滤池的滤料，代替常用的硅砂、无烟煤。剩余污泥制造陶粒过程中需要有效控制所产生的烟气及剩余污泥中重金属元素的影响。

3.4.3 制砖

污泥可通过直接干化或焚烧的方式制成砖块，这种方法制成的砖块具有轻质地等优势，同时具有高抗压强度，相较于传统砖块制作方法，这种制作方法可以节约黏土资源，实践应用过程中需要控制污泥的含水率及掺入量，使其不影响砖块的性能和强度[6]。

3.4.4 制造纤维板

污泥中含有30%～40%的粗蛋白，可以应用于纤维板的制作中，粗蛋白能溶于水、稀酸、稀碱、中性盐等相应溶液，可以在碱性条件下通过加温、干燥、加压的方式改变其理化性质，进而形成活性污泥树脂，即纤维板制作过程中所需的蛋白胶，并配合纤维胶形成纤维板。

3.4.5 制作环保材料

剩余污泥可以制作活性炭和粘结剂。剩余污泥中的碳含量相对较高，可以达到50%左右，可以将剩余污泥高温碳化或引入硫酸催化生成活性炭，为有机废水处理提供更多的资源。其次，可以利用剩余污泥中的蛋白质、脂肪、多糖等有机物，发挥其黏结性能，通过高温气化炉形成型煤粘结剂。将剩余污泥应用于环保材料制作，既可以有效降低成本，也为其普及应用提供了可靠保证，同时也可以较好地避免出现二次污染问题，因此剩余污泥制作环保材料的应用前景相对较好[7]。

4 建议

目前污泥处理环节存在违规处置和非法转移等违法违规行为，造成二次污染的环境风险突出。污泥资源化利用过程应强化源头管控，加强排污许可管理，加强监管执法，从源头上防止有毒有害物质进入市政污泥，确保污泥泥质符合控制指标要求。因此政府等相应社会职能部门需要加强法律法规建设，结合地方实际情况以及在污泥资源化利用过程中存在的问题和排污许可管理需求完善规章制度，做到有法可依、有迹可循，提高监督力度和执法强度，有效解决违法违规行为频出的问题。

其次，相关部门应强化运输储存管理，污泥运输储存是连接污水处理厂和污泥最终处置设施的关键环节，相关部门应提升全流程管理水平，落实污泥处理处置转运联单跟踪制度，加强对污泥运输环节的管控，有效避免随意倾倒等不良行为。此外，还需要从污泥处理的全过程出发，完善工作流程并建立工作标准，并结合其资源化利用方向对技术标准、工作标准做出有效调整，使其更好地与其应用需求对接，为污泥资源化利用的产业化、规模化建设提供更多助力。

最后，相关部门及人员还需加强技术研究，做好技术开发，推动技术优化。就现阶段来看，经济社会的发展，尤其是工业产业的发展，让污泥构成变得越来越复杂。在污泥资源化利用的过程中，我们必须保障技术方法选择的针对性、科学性和有效性，做好污泥分析，了解污泥的理化性质，结合不同产业的发展需求明确污泥资源化利用方向。在此基础上，通过技术优化、方法优化有效降低污泥资源化利用所带来的负面影响，最大化开发污泥的利用价值。同时建设网络平台，利用网络技术信息交互的便捷性优势，做好市场数据调查，根据污泥理化性质分析其应用方向，并与相关产业进行对接，在降低下游产业生产运营成本的同时，提高污泥价值转化率和利用率。

5 结语

相比于污水处理设施，我国污泥处理设施建设总体滞后，许多污水处理厂面临污泥积压、无处可去的难题。填埋及焚烧不是根治污泥污染的有效途径，资源化利用是未来的重点发展方向。实施污泥资源化利用应强化技术支撑、完善价费机制、拓宽融资渠道、完善生产标准，鼓励采用政府购买服务方式推动污泥无害化处理和资源化利用，打破机制壁垒，激发内生动力。同时，污泥处理工作应多部门协同推进，共同助力美丽中国的建设。