城市污水廠污泥處置及資源化分析.docx

1、城市污水廠污泥處置及資源化分析黃喜茹陳佳明彭翠燕李思穎陳瑞煌（福州大學(xué)土木工程學(xué)院福建福州350108）摘要城市建設(shè)與社會環(huán)境休戚相關(guān)，隨著我國城市化建設(shè)進程的不斷推進，污泥處置的方式對環(huán)境的影響舉足輕重。本文基于傳統(tǒng)污泥的三種處置方式,分析污泥衛(wèi)生填埋、污泥焚燒及海洋傾倒對環(huán)境造成的潛在危害與影響，提出推行污泥資源化利用的必要性。污泥的資源化利用可分為堆肥利用與建材利用兩個方面，其中，污泥的堆肥利用常見有直接施用'制造有機無機復(fù)合肥及作為栽培與育苗的基質(zhì)三個用途?；仡檱鴥?nèi)外針對污泥堆肥利用的研究歷程，污泥的堆肥利用仍有待改進之處。污泥的建材利用主要用于制磚、陶粒及水泥，具有經(jīng)濟、環(huán)境

2、雙重效益。分析表明，傳統(tǒng)的污泥處置方式對社會環(huán)境具有較大的危害與影響,探索污泥的資源化利用勢在必然。關(guān)鍵詞污泥處置；資源化：堆肥利用；建材利用ReviewofMunicipalSludgeDisposalandResourceanalysisAbstract:Urbanconstructioniscloselyrelatedtothesocialenvironment.WiihthedevelopmentofurbanizationconstructioninChina,thewaysofsludgedisposalhaveasignificantimpaclontheenvironmentB

3、asedonthethreetraditionaldisposalmethodsofthesludge,thispaperanalyzesthepotentialharmsandimpactsofsludgesanitarylandfill,sludgeincinerationandmarinedumpingontheenvironment,andputsfonvardthenecessityofpursuingsludgeresourceutilization.Theresourceutilizationofsludgecanbedividedintocompostingutilizatio

4、nandbuildingmaterialsutilization.Thecompostingutilizationofsludgehasthreeuses:directapplication,manufactureoforganic-inorganiccompoundfertilizerandsubstrateforcultivationandseedingraising.Reviewing:heresearchofsludgecornpostutilizationathomeandabroad,sludgecompos!utilizationslillneedstobeimproved.Sl

5、udgeusedasbuildingniaierialsismainlyusedformakingsludgebrick,sludgeceramsiteandsludgecement,whichhasbotheconomicandenvironmemalbenefits.Analysisshowsthatthetraditionalsludgedisposalmethodshavegreatharmsandimpactsonthesocialenvironment,anditisnecessarytoexploretheresourceutilizationofsludge.Keywords:

6、sludgedisposal,resourceutilization,composiutilization,buildingmaterialsutilization0引言近年來，隨著污水處理標準的提高，污水廠所產(chǎn)污泥種類不斷增加，污泥處置情況不容樂觀。我國污泥處理設(shè)施建設(shè)較為緩慢，由于投入資金不足，常造成一些建成的污泥處理設(shè)施因運行費用問題而被閑置的局面。污泥本身是一種具有利用價值的資源，只有經(jīng)妥善處理的污泥才可進行資源化利用。由于當前我國污泥處理手段比較落后，處置方式偏于單一，且污泥處理量遠低于產(chǎn)量，污泥得不到有效處理而進入生態(tài)環(huán)境，易造成二次污染，威脅人體生命健康。因此，針對不同污泥的特性

7、，探索選取合理有效的污泥處理技術(shù)和工藝,有助于維護生態(tài)環(huán)境，推進解決環(huán)境污染與資源匱乏問題，具有重要的環(huán)保意義，1傳統(tǒng)污泥處置方法及其對環(huán)境的潛在影響分析1.!衛(wèi)生填埋法衛(wèi)生填埋法是發(fā)達國家早期處理污泥的一種方式，與傳統(tǒng)填埋法相比，該方法增加了地基防滲措施，需要大面積土地場所).冬加.衛(wèi)生境怦仍星殘?zhí)锏谆в〉?耍方式.基金項目:福州大學(xué)本科生科研訓(xùn)練計劃第26期S堆肥法污泥處置工藝優(yōu)化研究3(項目編號:26086);福州大學(xué)橫向課題£污泥處改技術(shù)適用性研究§(0050199916)作者簡介:黃喜茹(1999-)，女，福建泉州人，福州大學(xué)在讀本科生，給排水科學(xué)與工程專業(yè).但

8、其對土壤、地表水和地下水、大氣等周圍環(huán)境會產(chǎn)生一定程度的影響。污泥填埋材料中包含若大量有機物、重金屬、營養(yǎng)物質(zhì)、鹽類和病原微生物等，其中或金屬排放是土壤遭受環(huán)境污染的主要原因，而污泥中含有的鹽分物質(zhì)會使得土壤的電導(dǎo)率受到破壞,加速淋失土壤中的有效養(yǎng)分，使土壤變得貧瘠L.根橄伽脫：.”年ftWrjff>200MI8,j*ft200KAK>I>.2017鄉(xiāng)itfXJKti大塊仙的土Hl仁;H妨Hl堪會怵1.7ffl*.12.8小支染尸成H).201H牛,孩構(gòu)*州郵*坷區(qū)的土垠平灼含63.9mg/kg,蔬菜可食部分平均含神量:達0.74mg/kg.湖南省和河南省作為13前我國重要的

9、兩個糧食出產(chǎn)地，受重金屬污染的影響最為嚴重«1.2污泥焚燒法污泥焚燒法的工藝是將污泥脫水后置于焚燒爐中進行加溫、干燥。在焚燒爐的高溫作用下，大塊的污泥被燒成小量的灰燼，污泥中原有的病原體等有害物質(zhì)被高溫殺滅,有機物質(zhì)'水分也隨之消散，但污泥焚燒時，污泥中仍存有某些重金屬離子難以去除，殘存的重金屬是造成環(huán)境污染的重要原因。除了殘渣,污泥焚燒出爐時產(chǎn)生的煙氣也會威脅到周圍的環(huán)境。研究顯示，煙氣中含有微量有毒有害性污染物，包括鉛、鎘等垂金屬和多氯聯(lián)苯等有機物5)灰活豚頓脩"虬的定布仕代總英習(xí)：次污處物.R>t£慰茶居的期蒸.也恍號放人體的*成停支.危涉人體

10、彼廊.1»»年.比伸，作4場發(fā)牛了二8英，*與耶竹.閔卸公81牛產(chǎn)mtfW中*。俎標.=8英.十燈盼可4簧率下0.肉媽牛長HM.1.3海洋傾倒法海洋傾倒法，這是在沿海地區(qū)比較直接有效進行污泥處理的方法，但是未經(jīng)過處理的污泥中攜帶著大量的有害物質(zhì)，在傾倒進海洋之后，對海洋形成嚴重的污染，甚至破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。污泥傾倒入海洋后對海洋生物起直接生物毒性作用。研咒表明，污水污泥對魚類的孵化成功率利幼魚存活率都有較大的影響6L谿炫啊用不月舞弗皺褂#生*>H擰混出檸的生物，性檢m及夜出IMt金H臺分析.的果表MWitr甫的WttttX.MM入*ttl#撬中有毒物炭、。會4在;生構(gòu)

11、偉內(nèi)不析枳娜.徉外境.人慘皺埃及1：恣安全昇有較大的潛在風(fēng)險。由于海洋污泥傾倒量的不斷增加，海洋污染的問題也逐漸顯現(xiàn).2010年,岳文藝等人將從無錫市蘆村污水處理廠運來的約2700噸污泥傾倒至長江中，造成長江泰興市濱江鎮(zhèn)段團結(jié)閘水域水質(zhì)污染，宜接引發(fā)了灌溉團結(jié)河水的濱江鎮(zhèn)過船橋的大量水稻受災(zāi)、受損。2污泥的資源化利用隨看國家的大力發(fā)展與國民生活水平的逐步提高，人們對周圍環(huán)境提出了更高要求，傳統(tǒng)的污泥處置方式無法適應(yīng)當代社會發(fā)展，探究污泥的資源化利用勢在必然。將生活生產(chǎn)中的廢物作為原料加以利用，或?qū)U物加工進行再生利用，是循環(huán)經(jīng)濟中廢物資源化利用的重要內(nèi)容：污泥的資源化利用主要有污泥堆肥利用及污

12、泥建材利用兩個方面。2.I污泥堆肥利用污泥堆肥技術(shù)足土地利用的主要形式，同時也是區(qū)別于傳統(tǒng)污泥處理的資源化利用.污泥若未經(jīng)有效處理，極易產(chǎn)生二次污染，對人類造成危害。污泥的堆肥化利用，不但可以實現(xiàn)污泥無害化，更是發(fā)揮了污泥的利用價值，2.1.1污泥堆肥的常見用途污泥堆肥的常見用途大致分為三種：直接施用'制造有機無機復(fù)混肥以及做為栽培與育苗基質(zhì)孔岫"郵顆由岫+土”壤所需的N、P、K等微量元索種類較為齊金，該方式能夠增加土壤的緩沖容景,提高其各個方面的協(xié)調(diào)能力，使作物更好生長；制造有機無機復(fù)混肥是將污泥堆肥與無機化肥混合，使混合肥的養(yǎng)分更加全面，不僅減少了無機化肥的使用量，同時切

13、實達到增產(chǎn)、增收的效果；將污泥堆肥作為栽培基質(zhì)的主要原材料，可以使污泥資源化，降低成本,減少不可再生資源如草炭、褐煤等的不必要使用。此外，這種基質(zhì)的肥效也有所提高。圖I污泥堆肥的常見用途A,霸特2翱皚似上驊要采用厭氧發(fā)酵技術(shù),通過該方式可以收集Clh等生物能源，但其綜合效果并不理想，傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵工藝巳不能跟上時代要求。在60年代初期，我國開展了污泥自然通風(fēng)堆肥的相關(guān)試驗,好氧發(fā)酵技術(shù)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位.其他國家也相繼開展相關(guān)研究，開發(fā)出常規(guī)條垛堆肥化工藝、充氣條垛堆肥化工藝及靜態(tài)垛充氣堆肥化工藝，大大增強了污泥的處理效果。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，堆肥化工藝也不再局限于傳統(tǒng)的設(shè)計，而逐步向工業(yè)

14、化、系統(tǒng)化靠攏。在80年代，許多發(fā)達國家利用不同發(fā)酵裝置開展封閉式的污泥發(fā)酵工藝試驗。德國人提出了反應(yīng)槽封閉充氣式肥化系統(tǒng)，日本致力于機械化堆肥研究，目前己經(jīng)開發(fā)出多種發(fā)酵倉系統(tǒng)的堆肥化工藝，并投入使用8L在我國，有關(guān)污泥堆肥利用的研究也在不斷進行著，通過實驗數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的分析等方式，最大限度實現(xiàn)污泥的資源化利用。堆肥天數(shù)Compostingdays圖2污泥堆肥不同通風(fēng)條件卜揮發(fā)性硫化物累枳釋放量劉瑞婉等人通過研究通風(fēng)量對污泥堆肥過程中硫素轉(zhuǎn)化和揮發(fā)性硫化物釋放的影響，以提高堆肥產(chǎn)品中可直接被植物吸收的有效硫含量，充分發(fā)揮污泥的資源化利用，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.B)2為化物的枳肝校H.查金等人的

15、研究表明污泥堆肥可.以改善礦山廢棄地的土壤理化性質(zhì)，快速恢復(fù)植被，重建生態(tài)功能。研究顯示，當施用污泥堆肥75l/hm2后,土壤中NO,-和P03-離，子的含量均增加3070倍,N、P、K的含量平均提高1.4倍以上等。不難得出，污泥堆肥對酸、堿性土壤的理化性質(zhì)都有-定程度的改蓋（-I0J.RK所示為真IM士HHS：州國住m暮供礦山俊并地T化可花”1（明相彌偵3年麗的機祛生,情況"比.）修夏前（b）修岌3年后圖3美國亞利桑那州圖森市某銅礦山廢棄地干化污泥修復(fù)前和修夏3年后的植被生長情況對比侯磊等人的研究顯示，添加堆肥產(chǎn)物會增加基質(zhì)的容重、降低總孔隙、提高保水性能、提高基質(zhì)磷鉀含量、降低貌

16、素含量，基質(zhì)復(fù)配后理化性狀整體協(xié)調(diào)。往水稻育苗基質(zhì)加入一定含量的污泥堆肥產(chǎn)物，與未加污泥堆肥產(chǎn)物的對照組相比,幼苗的莖粗、葉齡、植株高度、根部長度及干物質(zhì)積累量，分別增加圖4不同配比基質(zhì)對水稻種了萌發(fā)的影響傳統(tǒng)的污泥處理方式忽視了污泥的利用價值，旦極易造成環(huán)境污染。相較于傳統(tǒng)的污泥處理方式，污泥堆肥技術(shù)可實現(xiàn)污泥的資源化利用，有利于解決污水廠污泥的二次污染問題，推動污水處理行業(yè)的發(fā)展。針對有機肥產(chǎn)品不足的問題，污泥堆肥技術(shù)提高了土地的有機物含量及土壤微生物的活性、多樣性,能夠促進農(nóng)作物生長，以達增產(chǎn)、增收的效果。同時，污泥堆肥技術(shù)能夠有效固定土壤中的有機碳，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。

17、當污泥用作栽培與育苗基質(zhì)時，污泥堆肥產(chǎn)物的加入可以改變基質(zhì)的理化性質(zhì)，如保水性能、氮磷鉀的含覓等，使幼苗達到更好的生長效果，污泥用作栽培與育苗的基質(zhì)對于規(guī)模化、工廠化育苗具有重大意義。此外，污泥的堆肥化利用能夠快速恢復(fù)植被，重建生態(tài)功能,對恢復(fù)礦山廢棄生態(tài)具有積極作用，2.1.3污泥堆肥利用仍需改進我國的污泥堆肥化技術(shù)現(xiàn)仍處于模仿與探索的階段。盡管污泥堆肥技術(shù)在我國發(fā)展迅速，但仍有其不足之處，需不斷創(chuàng)新進步。為使污泥堆肥更加適用于土地的利用，優(yōu)化污泥堆肥工藝，向污泥堆肥中加入調(diào)理劑，有助解決由于污泥固有特性而不利于單獨作為肥料的問題。目前，我國常用秸稈'稻殼等農(nóng)業(yè)廢棄物作為活性調(diào)理劑。

18、活性調(diào)理劑的加入可以增強堆肥微生物的活性，提升污泥堆肥的效果，更加有效解決農(nóng)林業(yè)廢棄物處置的問題。但秸稈、稻殼等常用的活性調(diào)理劑受季節(jié)、氣候等自然條件變化的影響較大，供給地理位置的分散也導(dǎo)致其運輸費用等成本增加。相較于活性調(diào)理劑,惰性調(diào)理劑在污泥堆肥過程中的用量較少。生物灰作為近年較為熱門的惰性調(diào)理劑，它是對生物質(zhì)資源化利用優(yōu)越的一種污泥堆肥調(diào)理劑。添加生物炭的污泥堆肥產(chǎn)品總含氮量增加，能夠增加污泥中微生物的代謝活性，顯著提高微生物的醇活性。此外，添加生物炭的污泥堆肥在改良土壤肥力方面具有較大潛力，目前，污泥堆肥技術(shù)仍在不斷地優(yōu)化與改善，污泥堆肥可使廢棄物資源化，對人類生態(tài)發(fā)展產(chǎn)生積極作用，但

19、污泥堆肥對于生態(tài)環(huán)境的負面影響亦尚未完全解決。2.2污泥建材利用根據(jù)E20研究院的數(shù)據(jù)（見圖5）,2019年中，城鎮(zhèn)產(chǎn)出濕污泥的量多達5000萬噸,近乎為2010年的兩倍。污水處理時有3050%的污染物會被轉(zhuǎn)移到污泥中，附著有重金屬、有機污染物等有毒有害物質(zhì)的污泥具較高的二次污染風(fēng)險rl2.KXfi.笏*內(nèi)3叫再洗木花禁二種&污花村吸為JtMiS行利用的主要彩K.資料來源:枝0研究院技019中國污泥處理處置行業(yè)市場分析報告務(wù).國海證券研無所膈圖52010-2019年城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生敏與濕污泥產(chǎn)生量2.2.1污泥制磚污泥磚是將污泥經(jīng)過處理、篩選后，與其他原料或外加劑混合、加壓、燒焙后制得的。

20、通?？蓪⒏苫奈勰嘀苯佑糜谥圃煳勰啻u，也可將其燃燒成灰再制磚，各種制磚的生產(chǎn)工藝過程基木相同，對于城市污泥來說,其本身具有一定熱值，降低了制作過程的能源消耗,促進循環(huán)經(jīng)濟模式的發(fā)展。污泥制磚見圖6。2.2.2污泥陶粒陶粒足-種具有重量輕，強度高及較好保溫特點的人造工業(yè)粗骨料,極具發(fā)展?jié)摿?，受到廣泛關(guān)注。污泥陶粒以污泥為主要原料，并以爐渣和粘土為輔料，經(jīng)焙燒、制粒成形后，制成了污泥陶粒，具有硬度和吸附性能，可作為廢水的處理濾料，污泥陶粒見圖7。2.2.3污泥水泥目福，水泥窯制水泥有了廣泛應(yīng)用。通常而言，利用污泥制備水泥有以下三種基本工藝：(1) 將污泥脫水，直接利用；(2) 人工干燥污泥再利用；

21、(3) 將污泥焚燒轉(zhuǎn)化為灰燼再利用。研究顯示，將水泥窯技術(shù)制造的水泥與普通硅酸鹽水泥作對比分析，水泥窯制水泥的很多性能更為優(yōu)越I?私艮*恥&2.2.4污泥建材化利用的效益?zhèn)鹘y(tǒng)的污泥處理方式容易造成環(huán)境的二次污染,而污泥的建材化利用可以有效避免這種情況：(1) 利用污泥制磚、制陶粒時，高溫燒培的環(huán)境能夠殺死有害細菌及病原體，而其中有毒的重金屬則被固存于磚坯、陶粒之中.(2) 利用水泥窯技術(shù)制造水泥，水泥窯燃燒爐溫度高、處理量大，高溫處理下的污泥殘渣順勢作為水泥熟料的一部分，無需再對殘余灰燼進一步處理.除環(huán)境效益外，污泥的建材化利用也具有經(jīng)濟效益：(1) 污泥磚面量輕、孔隙多，具有一定隔音

22、、隔熱等優(yōu)點；(2) 利用污泥燒制陶粒，污泥中的有機物質(zhì)及無機成分均得到了充分利用：(3) 污泥可以原料和燃料的形式生產(chǎn)，在改善水泥原料的易燒性、替代粘土燒制水泥方面有較大效用“。3結(jié)語污泥姑城市污水處理過程的必然產(chǎn)物，其中包含大量病原體、微生物，以及污水處理過程中無法降解的重金屬等有害物質(zhì)。倘若污泥不能得到有效的處理，將造成二次污染,其對環(huán)境的危害更是難以預(yù)料。就污泥的資源化利用而言，不同污泥處置方式各有其優(yōu)缺點，在選擇處理方法時需綜合考慮各種有利的應(yīng)用范圍。選取合適的污泥處置方式是減少其對環(huán)境產(chǎn)生負面影響的重要手段，希望在不久的將來，污泥處置.技術(shù)可以逐步過渡,實現(xiàn)無害化、穩(wěn)定化與資源化.參考文獻吳妍.污泥處置路線圖JL新經(jīng)濟導(dǎo)刊,2012,(10):61.(2 王社平，程曉波，劉新安,李立軍，王怡，王同悅.污水處理廠污泥處理過程中的潛在危害分析J.市政技術(shù),2015,33(02):164T6&'蔡保松'陳同斌&