我國城市污泥處置技術與可持續發展

蔡廑軒 魏明蓉

(桂林理工大學環境科學與工程學院 廣西桂林 541004)

1 引言

隨著我國城市人口的迅速增加，城市污水廠產生的污泥量也與日俱增，這些污泥如果得不到妥善的處置，可能會引起土壤、水源或者空氣的污染，破壞生態環境。近些年來，政府、各級部門和環境工作者對污泥處置問題的重視程度不斷提升，如何處置能夠更環保、更經濟、更高效，也成為了環境治理的熱點問題。

2 城市污泥的常見三種處置技術

污泥處置的目的是使污泥達到穩定化、無害化、減量和資源化，前提是維護環境生態平衡和造價合理。國內外常用的污泥處置技術有填埋、焚燒和資源化。其中資源化又可分為建材利用、土地利用、生物法制吸附材料以及制新型燃料等方式[1]。我國城市污泥的處置目前主要有填埋和農用兩種方式，其中污泥農用所占比例最大，約為44.3%；填埋次之，約占31%；其他方法約占11%；另有約13.7%污泥沒有經過處置。

2.1 污泥填埋

污泥填埋的優點在于采用少量的投資處理大量的污泥，并有見效快的效果[2]。污泥填埋按有沒有和其他物質混合可分為混合填埋和單獨填埋，歐洲較多采用前者，即將脫水污泥與城市垃圾相混合，而美國的城市污泥處置則以單獨填埋更常用。單獨填埋對填埋場的設計要求較高，一旦污泥填埋厚度過高就會使底部污泥軟化，導致污泥在單獨填埋時的填埋量受到限制。混合填埋則與其相反，要求相對寬松，也更符合我國現狀。

2.2 污泥焚燒

焚燒是一種熱處理技術，指利用焚燒爐將污泥中的可燃成分與過量的空氣在高溫下進行氧化燃燒反應，形成穩定的灰渣。這種方法在日本得到了廣泛應用[3]。

污泥焚燒又可分為直接焚燒和干化焚燒。直接焚燒是指加入一定量的煤或油等燃料后，將脫水污泥（含水率通常為75%-80%）直接放在焚燒爐中焚燒，這種方式投資較高。干化焚燒是先對脫水污泥進行干化處理，使其含水率進一步降低后再進行焚燒，這種方式不用額外添加燃料，因而應用更廣。

污泥焚燒技術的優點有：（1）可使污泥形成灰渣，從而使體積大幅度減小；（2）有機物最大程度被氧化分解，污泥中的病原體隨之被消滅；（3）處理效率高，且設備無需儲存。（4）燃燒的產物經過處理后還可以用于制磚。

2.3 建材利用

污泥中的無機組分與建筑原料粘土等的成分相近，可以作為建筑的原材料。在我國利用脫水干化后的污泥制磚已在實際工程中有過一些成功的案例。除了制磚以外，用污泥來制造水泥和玻璃等也是可行的，這樣不僅實現了廢棄資源的再利用，而且可以節約出因填埋或以粘土為原料而占用的土地，適于我國人口眾多，土地緊張的國情。

3 城市污泥常見處置技術的對比

下面從經濟方面和環境保護方面對上述的三種處置技術進行比較。

3.1 經濟方面

（1）焚燒不僅處理污泥效率高，且設備無需儲存，對于遠離填埋場的大城市而言可以降低造價，同時由于污泥熱值較高，還可以回收一部分能量用于發電供熱，一定程度上減輕了焚燒的費用。但是焚燒的投資和操作費用都較高，實施較為困難；⑵填埋在經濟上投資少，處理容量大、同時處置迅速，是我國目前應用最多的污泥處置方式。但是，填埋對于土力學性質的要求較高，要找到大面積適宜的場地較為困難，也增加了相當的運輸費用，隨著我國處置技術的提高，將會逐漸被淘汰；⑶建材利用在完成污泥無污染處理同時還能對污泥成分進行循環利用，用于生活生產，具有可持續發展的經濟效益，但需要的設備費用和水平較高，目前還不能廣泛推廣。

3.2 環境保護方面

（1）焚燒處理過程中會產生毒性較強的飛灰、含有二惡英等劇毒物質的煙氣和爐渣，若處理不當會造成二次污染，在早期技術不成熟時不被長期推行。可近年來，隨著對焚燒技術研究的提高，以及設備的不斷完善，原先的環境污染問題不再成為其限制條件，發達國家近些年采用焚燒的比例增加，其前景也越來越被看好。（2）填埋場的容量有限，使得污泥填埋量被限制，填埋場衛生處理不當也會造成二次污染，并且填埋并沒有將污泥中的污染物去除或凈化掉，只是將污染過程減緩而已，同時由于占地大、土力學要求高等缺點，未來將逐漸被其他工藝所取代。（3）建材利用將廢棄的污泥進行了資源再利用，還可以節省粘土等不可再生的建筑原材料的用量，若能徹底解決污泥干化過程中的能耗問題，降低干化成本，那么污泥建材利用將會擁有廣闊前景。

4 城市污泥的其他處置方法

4.1 土地利用

污泥中含有數量可觀的氮、磷等元素和一些微量元素，是一種天然的有機肥料，施用于農田，可以改良土壤結構，促進作物生長[4]。但因為我國在實施的過程中對污泥的處理和施用過于簡單隨意，一些病原菌會在環境中傳播而破壞環境；重金屬和一些難降解有機物在植物體內富集，可以通過食物鏈進入到人畜體內，最終危害人類的身體健康。

4.2 制吸附材料

生物處理法中的排放的剩余污泥有機物含量高，對其進行高溫活化處理，可以形成吸附性能良好的多孔結構，可作為制作活性炭等吸附劑的主要材料[5]。由于各城市的污泥的性質不相同，制備出的活性炭性能也存在差異。余蘭蘭[6]等以污泥為原料，ZnCl2與H2SO4為活化劑，制得吸附劑的碘吸附值為488mg/g，比表面積為144m2/g，效果良好。

4.3 制新型燃料

污泥在低溫缺氧的環境中可以在避免產生二惡英的條件下炭化生成炭，并能保留下泥化炭中的可燃性氣體，使其發熱量達到4000大卡左右。剩余的灰渣可作為肥料或者灰渣磚材料。這種處置技術目前還不成熟，還在研究階段，未得到推廣應用[7]。

5 結論

5.1 我國污泥處置技術起步尚晚，比起發達國家還有很大差距。經過對以上三種主流的污泥處置技術在經濟效益和可持續發展的比較，結合我國目前的現狀和問題來看，污泥填埋這一技術將仍是我國目前處置技術的首選。

5.2 我國各城市的發展水平不同，不少技術先進的大城市已在推廣污泥焚燒技術和建材利用。從可持續發展的角度來說，焚燒技術優于填埋，在將來可能會成為我國更常用的污泥處置技術，而建材利用由于實現了資源的循環利用，也會在將來在我國受到推廣和提升。

[1]余杰,田寧寧,王凱軍,等.中國城市污水處理廠污泥處理、處置問題探討分析[J].環境工程學報,2007,1(1):82-86.

[2]周少奇.城市污泥處理處置與資源化[M].廣州:華南理工大學出版社,2002.

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

[4]楊小文，杜英豪.污泥處理與資源化利用方案選擇[J].中國給水排水,2002,18（4）：31-33.

[5]胡愛軍,丘泰球,劉石生.應用超臨界技術進行廢水處理[J].水處理技術,2003,29(1):8-11

[6]余蘭蘭,鐘秦.活性炭污泥吸附劑的制備研究[J].環境化學,2005,24(4):401-404.

[7]尹軍,譚學軍.污水污泥處理處置與資源化利用.北京：化學工業出版社,2005.1.