城市污泥資源化應(yīng)用途徑與發(fā)展

劉叢

[摘要]本文介紹了污泥的性質(zhì)及資源化利用的各種方法，主要有污泥制取活性炭、污泥的土地利用、污泥消化制沼氣、污泥燃料化技術(shù)、污泥的建材利用及污泥的其他幾種資源化處理方法，以其處置以減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化為目的有利于污泥處理效率的提高和環(huán)境的改善。

[關(guān)鍵詞]污泥 資源化 活性炭 農(nóng)田利用 消化制沼氣

[中圖分類號] X5 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-341-2

污泥是污水廠處理污水過程的必然產(chǎn)物。據(jù)記載[1]， 一個(gè)城市污水處理廠每天產(chǎn)生的污泥量的體積為污水處理量的0.5%～1.0%， 但處理污泥所需的費(fèi)用卻與污水處理大致相當(dāng)。此外， 隨資源短缺危機(jī)的加劇， 人們不得不尋找新的資源， 污泥由于含有大量的有機(jī)物、營養(yǎng)元素（氮、磷等）， 受到了越來越多的關(guān)注。 如何解決污泥對環(huán)境的污染問題，使其化廢為寶， 是擺在環(huán)境科學(xué)與工程界的一個(gè)重要課題。本文就污泥的性質(zhì)及資源化應(yīng)用發(fā)展的問題進(jìn)行了討論。

1污泥的基本特征

1.1污泥的性質(zhì)

含有機(jī)物多，性質(zhì)不穩(wěn)定，易腐化發(fā)臭；

顆粒較細(xì)，比重接近1；

含水率高，呈膠狀結(jié)構(gòu)，不易脫水；

易用管道輸送；

含較多植物營養(yǎng)素，有肥效；

含病原菌和寄生蟲卵，流傳病學(xué)上不安全。

1.2污泥的分類

按產(chǎn)生的來源，污泥可分為以下幾類：

初次沉淀污泥：來自初次沉淀池，其性質(zhì)隨廢水的成分而異。

腐殖污泥：來自生物膜法的二次沉淀池。

剩余活性污泥：來自活性污泥法的二次沉淀池。

熟污泥：初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥經(jīng)消化處理后即成為熟污泥或消化污泥。

生污泥：需經(jīng)消化處理的污泥在處理前稱為生污泥。

化學(xué)污泥：用化學(xué)法如中和、混凝等法處理廢水所產(chǎn)生的污泥稱為化學(xué)污泥。

2污泥的資源利用途徑主要有：

2.1污泥制取活性炭

活性污泥法是作為一種城市污水、有機(jī)工業(yè)廢水的高級處理技術(shù)發(fā)展起來的較有效的生物處理方法。

活性炭的制造方法大體上可分為藥品活化法和氣體活化法。藥品活化法是將化學(xué)藥品加入原料中，在惰性介質(zhì)中加熱，同時(shí)進(jìn)行炭化的方法。工業(yè)上主要使用的活化藥品有ZnCl2、H2SO4和K2S，在日本廣泛使用ZnCl2作活化劑，有三分之一的活性炭是用ZnCl2制造的[6]。

污泥中含有較多的碳，具備了制備活性炭的客觀條件。污泥制取活性炭吸附劑作為一種新興的技術(shù)，越來越廣泛的得到應(yīng)用。其基本的工藝流程如圖1所示。

制成的活性炭對難處理的農(nóng)藥廢水，COD的去除率也可達(dá)到63.25%。日本以脫水污泥濾餅為原料，開發(fā)出了高性能活性炭。在500℃～600℃下碳化脫水，經(jīng)酸洗除雜質(zhì)，再用堿活化。該法制得的活性炭其細(xì)孔的比表面積是市售品的1.8倍以上，吸附能力大大增強(qiáng)。

2.2污泥堆肥化

污泥的土地利用資源化；污泥的土地利用污泥的土地利用已有多年歷史，主要包括污泥農(nóng)用，污泥用于森林與園藝、廢棄礦場等場地的改良等。污泥中含有豐富的有機(jī)物和N，P，K等營養(yǎng)元素以及植物生長中必需的各種微量元素Ca，Mg，Zn，Cu，F(xiàn)e，等，尤其是城市生活污水處理產(chǎn)生的生物污泥含有各種肥分，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長。在美國約有40%，左右的污泥采用土地利用的方式進(jìn)行處置[8]。但污泥土地利用同時(shí)也存在病原菌擴(kuò)散和重金屬污染的危險(xiǎn)，因此在土地利用之前，必須對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理，挪威早在1995年就開始強(qiáng)制要求污泥必須經(jīng)過無害化、穩(wěn)定化后才能適用于農(nóng)田[9]。但是污泥堆肥形成的肥料不宜長期使用，堆肥中的絮凝劑不僅影響土壤的=>值，而且使土壤出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象；長期使用污泥肥料，土壤中過剩的0，1會隨水土流失造成水體的二次污染，還會引起土壤的有害有機(jī)質(zhì)的污染及油類物質(zhì)污染[10]。為此各國政府先后頒布并不斷修改農(nóng)用污泥重金屬濃度標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的無害化要求，并對單位面積土地污泥的應(yīng)用量有嚴(yán)格的限制[11]。

2.3污泥消化制沼氣

有機(jī)污泥經(jīng)過消化后，不僅有機(jī)污染物得到進(jìn)一步的降解、穩(wěn)定和利用，而且污泥數(shù)量減少（在厭氧消化中，按體積計(jì)約減少二分之一左右），據(jù)有關(guān)資料顯示，污泥經(jīng)過生物處理然后進(jìn)行高溫好氧消化，污泥量可減少75%[12]。污泥的生物穩(wěn)定性和脫水性大為改善，有利于污泥再作進(jìn)一步的處置。污泥消化在廢水生物處理廠中是必不可少的，它同廢水處理組合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的處理系統(tǒng)，才能充分達(dá)到有機(jī)物無害化處理的目的。污泥厭氧消化不僅現(xiàn)在是，而且未來仍將是應(yīng)用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化工藝。污泥消化過程產(chǎn)生的消化氣除了用于消化池?cái)嚢柰?，更是一種經(jīng)濟(jì)的能源，它可用作熱水鍋爐、內(nèi)燃機(jī)及焚燒爐的燃燒。處理采用哪一種工藝較好，厭氧消化還是好氧消化，應(yīng)視具體情況而定，如污泥的數(shù)量、有無利用價(jià)值、運(yùn)轉(zhuǎn)管理水平的要求、運(yùn)行管理與能耗、處理場地的大小等。

2.4污泥用做建筑材料

污泥中的大量灰分，尤其是運(yùn)用混凝法處理廢水的污泥中含有大量的鋁、鐵成分，是建筑材料中不可缺少的添加劑.把污泥干化，磨細(xì)后添加一定量的石灰，再進(jìn)行高溫焚燒制得熟料，磨細(xì)后即是“水泥”，污泥可用于制磚、陶粒、纖維板以及鋪路等?？芍苯佑酶苫勰嘀拼u，或用污泥焚燒灰制磚。污泥制造纖維板是由污泥中的蛋白質(zhì)經(jīng)變性作用和一系列物化性質(zhì)的改變后，與預(yù)處理過的廢纖維一起壓制而成 。

污泥的建材利用大致可以歸結(jié)為以下方法：制輕質(zhì)陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產(chǎn)水泥等，制磚已經(jīng)很少使用。直接利用污泥作原料生產(chǎn)各種建材的技術(shù)已開發(fā)成功。