市政污泥資源化利用研究

邱敬賢，劉君，黃安濤

（1.長(zhǎng)沙環(huán)保（服務(wù)）工業(yè)技術(shù)研究院，長(zhǎng)沙 410100；2.航天凱天環(huán)保科技股份有限公司，長(zhǎng)沙 410100）

引言

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的進(jìn)行、城市生活污水排放量的增多以及水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求的日益嚴(yán)格，污水處理設(shè)施建設(shè)得到了快速發(fā)展，但是隨之也產(chǎn)生了大量的污泥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國市政污泥年總產(chǎn)量已超過4000萬噸，預(yù)計(jì)到2020年我國市政污泥年產(chǎn)量將達(dá)到6000萬～9000萬噸。但是國內(nèi)水處理行業(yè)“重水輕泥”現(xiàn)象嚴(yán)重，使得污泥處置長(zhǎng)期欠賬，污泥處理率偏低，截至2016年全國污泥處理率僅達(dá)33%，遠(yuǎn)低于污水處理率。因此需要加大對(duì)污泥處置行業(yè)的投入。

污泥中由于含有大量苯、氯酚、多氯聯(lián)苯、多氯二苯并呋喃等有機(jī)物，以及寄生蟲卵等病原微生物，鎘、鉻、銅、鋅等重金屬，如處理不當(dāng)，易對(duì)水體、大氣、土壤等造成環(huán)境污染，進(jìn)而影響人類健康。除此之外，污泥中包含有潛在利用價(jià)值的有機(jī)物、N、P、K和各種微量元素等物質(zhì)，隨著資源短缺的加劇和資源化再利用行業(yè)的發(fā)展，對(duì)市政污泥進(jìn)行資源化利用受到了廣泛關(guān)注。因此，應(yīng)在實(shí)現(xiàn)污泥“減量化、穩(wěn)定化、無害化”的前提下，最大限度地對(duì)其進(jìn)行資源化利用，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。本文簡(jiǎn)述了目前國內(nèi)外有關(guān)污泥的傳統(tǒng)處置方法，主要論述了污泥資源化利用的相關(guān)研究進(jìn)展，包括能源化、建材化及材料化等，并對(duì)污泥資源化利用的發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 市政污泥的傳統(tǒng)處置

市政污泥傳統(tǒng)處置方法主要包括填埋、焚燒、投海和土地利用。這幾種方法在污泥處置中均起到了一定的作用，但隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，這些傳統(tǒng)處置方法逐漸出現(xiàn)了一些問題，不能適應(yīng)當(dāng)今的環(huán)保形勢(shì)。

1.1 污泥填埋

污泥填埋主要分為單獨(dú)填埋和混合填埋。單獨(dú)填埋是指在專用填埋場(chǎng)地對(duì)污泥進(jìn)行單獨(dú)填埋處置。在美國多采用污泥單獨(dú)填埋，有許多類似的實(shí)例?；旌咸盥袷侵笇⑽勰嗪蜕罾旌显谝黄疬M(jìn)行填埋，是一種通過填充、推平、壓實(shí)、覆蓋、再壓實(shí)和封場(chǎng)等工序處置污泥的方法。在我國，大部分采用的都是混合填埋。污泥采取何種方式填埋主要取決于填埋場(chǎng)地特性、污泥含水率及填埋后對(duì)環(huán)境的影響等因素。污泥填埋具有投資低、處理量大、運(yùn)行簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在如占地面積大、選址困難、運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn)，還可能導(dǎo)致滲濾液污染地下水及產(chǎn)生的沼氣發(fā)生爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。因此，目前已逐漸減少了以該種方法處理污泥。

1.2 污泥焚燒

污泥焚燒是指在一定溫度和氧氣條件下，利用污泥中有機(jī)成分高、可燃燒的特點(diǎn)來處置污泥。該種方法具有減量化和無害化程度高等優(yōu)點(diǎn)，使得污泥體積最大限度地減小以及病原微生物徹底被滅殺，處理較為徹底。但也存在處理成本高、設(shè)備復(fù)雜、操作要求高、焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生二英、焚燒飛灰易造成二次污染等缺點(diǎn)。這些都限制了污泥焚燒工藝的發(fā)展。

1.3 污泥投海

污泥投海是指將污泥傾倒入海洋，利用其洋流作用對(duì)污泥進(jìn)行稀釋、擴(kuò)散的處理方式。美國、英國和日本等臨海國家曾多次采用該種方式處理污泥。但是由于其污染物沒有從根本上得到解決，投放到海洋后，會(huì)使得海洋生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，并且會(huì)隨著海水流動(dòng)導(dǎo)致全球性污染。因此，該方法已逐漸被全面禁止。

1.4 土地利用

市政污泥中由于含有大量的N、P、K等營養(yǎng)元素，可以作為土壤改良劑直接投入土地利用，不僅具有投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，而且可實(shí)現(xiàn)污泥變廢為寶，改良土壤。但由于污泥中還含有大量病原菌、重金屬、多氯聯(lián)苯等污染物，如不處理就直接投入土地利用，會(huì)導(dǎo)致土壤和水體等環(huán)境污染，使得土壤板結(jié)和重金屬在植物上富集，進(jìn)而影響人類健康。這在一定程度上限制了污泥在土地利用方面的應(yīng)用進(jìn)展。

2 市政污泥的資源化利用

根據(jù)市政污泥資源化利用產(chǎn)品的不同，可將其分為：能源化利用、建材化利用、材料化利用等。

2.1 能源化利用

2.1.1 污泥制沼氣

污泥制沼氣是指在厭氧條件下，由兼性菌和專用厭氧菌將污泥中的可生物降解有機(jī)物分解，生成甲烷、二氧化碳和水的過程。目前該方法是污泥資源化的研究熱點(diǎn)之一，主要研究如何通過改進(jìn)污泥預(yù)處理技術(shù)或添加某些物質(zhì)來提高污泥產(chǎn)沼效能。

王治軍等[1]通過研究發(fā)現(xiàn)，污泥經(jīng)過熱水解預(yù)處理后再進(jìn)行厭氧消化，可以明顯改善污泥的厭氧消化性能，提高沼氣產(chǎn)量，并且當(dāng)熱水解條件為170℃和30min時(shí)，效果最佳。王在釗等[2]考察了水熱預(yù)處理過程中處理時(shí)間、處理溫度和污泥固液比對(duì)污泥厭氧產(chǎn)沼氣性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處理時(shí)間為0.5h、處理溫度為160℃、污泥固液比為5%時(shí)，厭氧消化效率最高，最終累積產(chǎn)氣量最多。肖本益等[3]則從機(jī)理上闡述了熱處理對(duì)污泥厭氧消化的強(qiáng)化作用，并分析了影響熱處理強(qiáng)化污泥厭氧消化的主要因素，發(fā)現(xiàn)污泥性質(zhì)（污泥來源、污泥濃度）和熱處理?xiàng)l件（處理時(shí)間、溫度和方式）是主要影響因素，這將極大地推動(dòng)污泥熱水解強(qiáng)化制沼的應(yīng)用與發(fā)展。除了采用熱水解預(yù)處理外，還可以采用超聲波或組合工藝對(duì)污泥進(jìn)行破解預(yù)處理，提高污泥產(chǎn)甲烷量。張曉娜等[4]通過研究發(fā)現(xiàn)，污泥經(jīng)過單獨(dú)超聲和超聲-熱水解組合預(yù)處理后，污泥產(chǎn)甲烷量分別提高19.7%和40.1%，達(dá)284.02mL/gTS和332.5mL/gTS，大幅提高了污泥的厭氧消化產(chǎn)沼性能。

一些專家學(xué)者還研究了通過添加某些試劑如零價(jià)鐵、廢鐵屑、酸、堿、氧化鋅納米顆粒等來提高污泥產(chǎn)沼量。馮應(yīng)鴻等[5]通過投加零價(jià)鐵和生銹鐵屑來強(qiáng)化污泥厭氧消化，甲烷產(chǎn)量分別提高43.5%和29.5%，其原因可能是由于零價(jià)鐵提高了水解酸化酶的活性，并且富集了耗氫微生物，促進(jìn)了產(chǎn)甲烷的進(jìn)行；鐵屑中的三價(jià)鐵富集了加速有機(jī)物分解的鐵還原菌，為產(chǎn)甲烷提供了更多底物。郝曉地等[6]從鐵對(duì)厭氧微生物理化特性和涉及微生物酶活性的影響等方面分析論證了廢鐵屑強(qiáng)化污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷的可行性，其強(qiáng)化流程見下圖所示。不僅可以大幅降低CO2的產(chǎn)生量，而且廢鐵屑價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)上較為合理。

廢鐵屑強(qiáng)化污泥厭氧消化流程及作用

2.1.2 污泥制氫

氫氣是一種可再生的清潔能源，具有較高的熱值，是替代化石燃料的理想能源。利用污泥制氫不僅可以解決污泥污染，還可以產(chǎn)生氫氣，緩解能源危機(jī)，具有極大的發(fā)展?jié)摿?。目前污泥制氫主要有生物制氫、高溫氣化制氫和超臨界水氣化制氫等技術(shù)，其中生物制氫中的厭氧發(fā)酵制氫應(yīng)用最為廣泛。湯桂蘭等[7]研究了溫度、pH值、葡萄糖濃度3種因素對(duì)熱預(yù)處理污泥厭氧發(fā)酵制氫效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種因素對(duì)污泥制氫的效率具有明顯影響，并且當(dāng)溫度為45℃、pH值為6.0、葡萄糖濃度為5g/L時(shí)累積產(chǎn)氫量最大。王園園等[8]則從基質(zhì)污泥和產(chǎn)氫菌兩方面總結(jié)了污泥預(yù)處理對(duì)產(chǎn)氫效能的影響。研究發(fā)現(xiàn)熱、酸、堿等預(yù)處理基質(zhì)污泥均可以提高產(chǎn)氫效能；而產(chǎn)氫菌富集的熱、酸、堿等預(yù)處理則能有效抑制嗜氫菌活性，從而提高產(chǎn)氣效率。

每種污泥制氫技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，有時(shí)需要根據(jù)技術(shù)優(yōu)劣的不同選擇適宜的方法進(jìn)行制氫。丁兆軍等[9]通過系統(tǒng)分析和模糊綜合評(píng)價(jià)等手段構(gòu)建了污泥制氫技術(shù)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并對(duì)幾種污泥制氫技術(shù)的優(yōu)劣進(jìn)行了排序：污泥高溫氣化制氫＞污泥超臨界水氣化制氫＞污泥發(fā)酵制氫，為污泥制氫技術(shù)在實(shí)際中的選擇應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

2.1.3 污泥熱解制油

污泥制油是近年來興起的一種污泥資源化利用技術(shù)，主要分為直接液化制油和低溫?zé)峤庵朴蛢煞N。

污泥直接液化制油是指污泥在水中先生成水溶性中間體，然后再經(jīng)過反復(fù)聚合、水解、脫氫、環(huán)化等一系列反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為低分子油狀物的過程。反應(yīng)過程中雖然需要高溫高壓，但是對(duì)污泥含水率要求不高，不需要干燥，能量剩余量高。李桂菊等[10]對(duì)污泥直接液化制油的工藝和影響因素進(jìn)行了總結(jié)歸納，指出污泥種類、反應(yīng)條件和催化劑等因素是影響污泥直接液化制油的主要因素，并且說明直接液化制油將成為污泥油化的發(fā)展方向。

污泥低溫?zé)峤庵朴褪抢梦勰嘤袡C(jī)質(zhì)在小于400℃時(shí)加熱發(fā)生部分熱裂解，產(chǎn)生活性衍生燃料的技術(shù)。雖然溫度壓力都無需很高，但是污泥需要脫水干燥，使含水率達(dá)5%以下，增加能耗。邢英杰等[11]以大連市馬欄河污水處理廠污泥為低溫催化熱解對(duì)象，考察了不同熱解條件對(duì)污泥產(chǎn)油率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在催化劑Na2CO3用量為4g/100g污泥和反應(yīng)終溫為270℃條件下熱解75min時(shí)，污泥產(chǎn)油率最高，其中油的成分為苯系物、脂肪酸、烴類等。涂瑩瑩等[12]通過GC-MS表征對(duì)市政污泥低溫催化熱解制油的成分和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱解油的主要成分為脂肪族化合物、酰胺、氰類及少量苯系物等物質(zhì)，推測(cè)污泥熱解制油過程中發(fā)生了脂肪族化合物的蒸發(fā)和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

2.1.4 污泥制合成燃料

污泥中由于含有大量的有機(jī)質(zhì)等可燃部分，可用來合成燃料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化，有效解決污泥的出路問題，而且實(shí)現(xiàn)了資源化，很大程度上解決了部分能源問題。而由于污泥本身的熱值較低，需要與其他如生活垃圾、煤、油、秸稈、木材等物質(zhì)混合制備合成燃料，實(shí)現(xiàn)污泥的能源化。趙劍鋒等[13]研究了不同比例的煤、污泥和干化劑混合后燃料的熱值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)三者的比例為36︰59︰5時(shí)，合成燃料的熱值最高，達(dá)到了12,762kJ/kg，可以作為一種低成本的燃料供電廠使用。張長(zhǎng)飛等[14]對(duì)利用脫水污泥直接制備合成燃料的制備條件和性能進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將污泥（含水率為 80%）、飛灰、木屑、Fe3+、Ca2+質(zhì)量比為40：10：1：0.24∶0.8的混合燃料在1.2MPa壓強(qiáng)下壓濾1h時(shí)，可制備無刺激性氣味的熱值為2568.2kJ/kg的合成燃料。尹龍曉等[15]利用熱分析技術(shù)對(duì)污泥和稻稈混合物的燃燒特性進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了污泥摻混稻稈燃燒是可行的，并且當(dāng)?shù)径挼膿交毂壤秊?0%時(shí)，合成燃料的熱值可達(dá)到12,532kJ/kg。目前，我國市政污泥合成燃料技術(shù)已完成中試，并有一些示范工廠進(jìn)入投產(chǎn)運(yùn)營，保證了污泥處置實(shí)現(xiàn)減量化、無害化、資源化，符合當(dāng)前污泥處理的發(fā)展趨勢(shì)。

2.1.5 污泥發(fā)電

污泥發(fā)電主要分為三種方式：污泥焚燒發(fā)電、污泥制沼發(fā)電和污泥微生物燃料電池產(chǎn)電。前兩種發(fā)電方式均是通過將污泥制備的合成燃料或沼氣等能源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能再轉(zhuǎn)化為電能的形式進(jìn)行發(fā)電，而微生物燃料電池產(chǎn)電則是直接將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為電能，具有極大的應(yīng)用潛力。楊芳等[16]對(duì)污泥微生物燃料電池的產(chǎn)電性能進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，污泥穩(wěn)定產(chǎn)電期間微生物燃料電池的最高電壓為0.467V，最大功率密度為39.20mW/m2，并且對(duì)污泥經(jīng)過熱、堿預(yù)處理后能顯著提升污泥的產(chǎn)電能力，其中堿處理的效果優(yōu)于熱處理，最大功率密度最高可達(dá)到65.99mW/m2。張偉賢等[17]對(duì)零價(jià)鐵強(qiáng)化污泥MFC產(chǎn)電能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同形態(tài)零價(jià)鐵的強(qiáng)化效果存在差異，其強(qiáng)化效果的順序?yàn)榧{米鐵粉＞還原鐵粉＞廢鐵屑，除強(qiáng)化產(chǎn)電能力之外，零價(jià)鐵還對(duì)污泥中有機(jī)污染物的去除具有強(qiáng)化作用。

2.2 建材化利用

2.2.1 污泥制磚

污泥制磚是在制磚原料組分中加入一定比例的污泥，利用污泥替代部分黏土進(jìn)行制磚的方法，既可以解決污泥問題又可以節(jié)約黏土，是一條合理的污泥處置方法。污泥制磚主要包括干化污泥直接制磚、污泥飛灰制磚以及濕污泥制磚三種方法。每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中利用干化污泥制磚具有節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)，但也存在泥磚表面不平整，容易產(chǎn)生裂縫的缺點(diǎn)；飛灰制磚雖然可以節(jié)約大量的黏土，但會(huì)使磚的表面產(chǎn)生泛霜或長(zhǎng)苔蘚等現(xiàn)象，影響磚的使用效果；濕污泥制磚時(shí)污泥的摻入量不會(huì)太高，否則會(huì)導(dǎo)致磚坯烘干后開裂，并且在制磚過程中會(huì)有臭味產(chǎn)生，在實(shí)際制磚過程中需根據(jù)情況不同而選擇合適的制磚方法。顧愛軍等[18]利用污泥和黏土為原料制備污泥黏土磚，并考察了污泥摻量、燒結(jié)時(shí)間和燒結(jié)溫度對(duì)磚性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污泥摻入量為5%、燒結(jié)溫度1000℃下燒結(jié)6h時(shí)，所制磚的抗壓強(qiáng)度最大，為污泥制磚的實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

2.2.2 污泥制水泥

由于污泥中的主要化學(xué)成分為二氧化硅、氧化鐵和氧化鋁等物質(zhì)，與制備水泥的原料相近，常將污泥替代部分水泥原料生產(chǎn)水泥，既可減少黏土原料的消耗，又可解決市政污泥的處理處置問題，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化和能源化利用。目前利用污泥及其焚燒產(chǎn)物制備水泥，主要是利用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)處理污泥，在緩解環(huán)境壓力的同時(shí)提高市政污泥資源再生水平，已經(jīng)成為污泥的主要處理方式之一，并在歐美等國家得到了普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。寶志強(qiáng)等[19]利用污泥配料燒制水泥熟料，并考察了不同煅燒溫度和污泥摻量對(duì)制備的水泥熟料的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)煅燒溫度為1400℃、污泥摻量為2.5%時(shí)，對(duì)熟料的易燒性和強(qiáng)度的改善效果最為明顯，可使熟料的煤耗下降2.5%，抗折強(qiáng)度達(dá)到9.0MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)60.0MPa，重金屬浸出值滿足浸出液中危害成分濃度限值，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。俞剛等[20]結(jié)合江蘇某水泥窯協(xié)同處置企業(yè)的工藝路線、運(yùn)行參數(shù)的特點(diǎn)等，考察了市政污泥的投加對(duì)水泥制備的影響，發(fā)現(xiàn)投加市政污泥后，尾氣中NOx的排放量有所提高，質(zhì)量濃度范圍在197～205mg/m3，但未超排放質(zhì)量濃度限值，并且對(duì)水泥熟料品質(zhì)沒有明顯影響，一定程度上為水泥窯協(xié)同處置市政污泥技術(shù)的優(yōu)化與推廣提供了參考和借鑒。

2.2.3 污泥制備微晶玻璃

目前利用污泥制備微晶玻璃主要包括兩個(gè)方面：以污泥焚燒后的污泥灰為原料制備微晶玻璃和污泥作為添加劑制備微晶玻璃，兩者中前者的研究相對(duì)較多。趙博研等[21]利用微波熱解的污泥灰為主要原料制備了以鈣長(zhǎng)石和硅灰石為主晶相的微晶玻璃，同時(shí)微晶玻璃中重金屬的浸出毒性遠(yuǎn)低于污泥灰中的重金屬浸出量，表明了微晶玻璃在制備過程中對(duì)重金屬有固化作用。陳東東等[22]利用污泥微波高溫?zé)峤夂蟮奈勰嗷覟橹饕?，同時(shí)添加二氧化硅和氧化鈣，制備以鈣長(zhǎng)石和透輝石為主晶相的微晶玻璃，研究發(fā)現(xiàn)，在核化溫度820℃下保溫1h、晶化溫度1000℃下保溫2h時(shí)，微晶玻璃的性能最好，同時(shí)其重金屬的浸出率低于國家標(biāo)準(zhǔn)，表明重金屬在微晶玻璃中是穩(wěn)定的，有助于微晶玻璃的制備和工業(yè)化應(yīng)用。如何提高污泥灰的利用率和降低制備成本將是利用污泥制微晶玻璃未來的研究重點(diǎn)。

2.2.4 污泥制備陶粒

陶粒是一種建筑用輕骨料，以其質(zhì)輕、保溫、環(huán)保等特性而受到廣泛關(guān)注，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦徒ú?。目前，我國陶粒主要以黏土陶粒為主，生產(chǎn)中會(huì)浪費(fèi)大量黏土原料，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，有學(xué)者利用市政污泥為主要原料，加以一定量的輔料，經(jīng)過脫碳和燒脹制備輕質(zhì)陶粒，不僅可以處理市政污泥，改善環(huán)境污染，而且對(duì)重金屬進(jìn)行固定化，避免了污泥的二次污染，實(shí)現(xiàn)了污泥的變廢為寶，符合我國固廢處理的無害化、減量化和資源化原則，具有廣闊的市場(chǎng)前景。山東某新能源環(huán)保公司以市政污泥為主要原料，摻以黏土和少量固體燃料替代河道淤泥或部分黏土燒制輕質(zhì)陶粒獲得成功，具有較好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

污泥制備的陶粒除了做建筑材料外，還可以用作園藝花卉種植和水處理。陶粒具有多孔、質(zhì)輕、表面強(qiáng)度高的特殊結(jié)構(gòu)，用于園林綠化可滿足植物對(duì)水的需求，并也滿足了透氣的要求，因此陶粒已越來越多地應(yīng)用于觀賞植物的種植。

陶粒作為濾料已被用于處理生活污水，不僅可起到吸附水體中的有害物質(zhì)和細(xì)菌，以及礦化水質(zhì)的作用，而且是活性生物降解有害物質(zhì)效果最好的濾料及生物濾池中最好的生物膜載體。李仁波等[23]利用以污泥為主料、黏土和粉煤灰為輔料燒制的陶粒濾料處理生活污水，研究發(fā)現(xiàn)污泥陶粒是一種性能良好的水處理填料，并且其浸出液中幾種重金屬濃度均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》中規(guī)定的最高允許濃度，但不適合處理飲用水。

2.2.5 污泥制生化纖維板

污泥制生化纖維板，主要是利用污泥中含有的粗蛋白和球蛋白等蛋白質(zhì)在加熱加壓下凝固變性可將纖維膠合起來的性質(zhì)，在堿性條件下對(duì)污泥進(jìn)行加熱、干燥、加壓后使其變性從而制備活性污泥樹脂，再與漂白、脫脂后的廢纖維膠合，壓制成板材，即生化纖維板，可達(dá)到國家的三級(jí)木質(zhì)纖維板的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 材料化處理

2.3.1 污泥制備活性炭

污泥中因含有大量的有機(jī)物，含碳量較高，可被用來制備污泥活性炭。污泥制活性炭的想法首先由Beekmans和Park兩位學(xué)者于1971年提出，P.C.Chiage于1987年證明了其可行性，隨后國內(nèi)外學(xué)者對(duì)污泥制備活性炭進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)污泥活性炭的制備易受污泥種類、活化方法和添加劑等因素的影響。趙晶晶等[24]以市政污泥為原料，花生殼為添加劑，采用化學(xué)活化法制備活性炭，并對(duì)污泥基活性炭的制備條件和吸附性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)花生殼添加比為20%、活化劑濃度為3mol/L、固液比為0.4時(shí)，在600℃活化溫度下活化45min所得的污泥基活性炭性能最佳，具有豐富的空隙結(jié)構(gòu)，并且污泥基活性炭在吸附劑投加量為1g/L，廢水pH值為6.5，吸附時(shí)間90min時(shí)，對(duì)100mg/L的孔雀石綠廢水的去除率可達(dá)97.6%，吸附后的污泥基活性炭可以通過熱法再生。張俊杰等[25]對(duì)影響污泥活性炭制備的污泥來源、炭化方式、活化方式以及添加劑種類等因素進(jìn)行了討論，同時(shí)還對(duì)污泥活性炭在吸附染料、重金屬離子、抗生素、酚類物質(zhì)、SOx、NOx等污染物方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究，為污泥活性炭的優(yōu)化制備及應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

2.3.2 污泥制備絮凝劑

污泥中微生物的胞內(nèi)、胞外含有大量多醣和蛋白質(zhì)等有機(jī)成分，并且一些胞內(nèi)物質(zhì)還具有一定的絮凝活性，可用來制備生物絮凝劑，具有一定的利用價(jià)值。以剩余污泥作為原料制備生物絮凝劑，既可顯著降低生物絮凝劑的生產(chǎn)成本，又可對(duì)污泥進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化。王聰?shù)萚26]以污水處理廠未脫水的生化污泥為原料制備生物絮凝劑，考察了超聲波法、堿解法和凍融法對(duì)絮凝劑絮凝活性及絮凝率的影響，研究發(fā)現(xiàn)3種方法均可以制得生物絮凝劑，其中堿解法制備的絮凝劑活性最高，對(duì)油田廢水懸浮物的絮凝率可達(dá)97.89%，且在制備相同量絮凝劑的情況下，堿解法的能耗最低。王爽等[27]利用污泥提取液制備生物絮凝劑，并對(duì)產(chǎn)絮菌污泥培養(yǎng)條件進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)污泥在pH=12堿解，然后添加8g/L葡萄糖后滅菌的條件下，產(chǎn)絮菌可正常最優(yōu)產(chǎn)絮，絮凝率可達(dá)91.55%，這為降低生物絮凝劑的制備成本和實(shí)現(xiàn)污泥資源化提供了基礎(chǔ)。

2.3.3 污泥合成可降解塑料

聚羥基脂肪酸酯（PHAs）是一種具有較好發(fā)展前景的可完全生物降解塑料，具有類似化學(xué)合成塑料的理化性質(zhì)，且無毒無害，可代替塑料應(yīng)用，但PHAs極高的生產(chǎn)成本影響了PHAs的應(yīng)用。污泥中由于含有豐富的微生物資源，并且在其厭氧消化過程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸VFAs，可用來生產(chǎn)PHAs。張艷萍等[28]利用SBR反應(yīng)器馴化的活性污泥合成PHAs，并對(duì)其合成條件進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在乙酸∶丙酸=1：2的400mg/LCOD和pH=7的條件下，污泥合成PHAs的能力較優(yōu)，最高產(chǎn)率可達(dá)60.27mg/g，并且多次投加碳源優(yōu)于單次投加。赫曉地等[29]總結(jié)了利用活性污泥法合成生物可降解塑料PHAs的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)工藝運(yùn)行條件和底物組成對(duì)合成PHAs的影響進(jìn)行了說明，表明利用多種底物活性污泥合成PHAs更具有實(shí)際可行性。

2.3.4 污泥做黏結(jié)劑

市政污泥中含有大量的蛋白質(zhì)、多醣和腐殖質(zhì)等有機(jī)物，這些物質(zhì)均具有黏結(jié)性，可以作為黏結(jié)劑使用，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。王愛民等[30]以城市污泥作為型焦黏結(jié)劑，考察了活性劑和活化條件對(duì)型焦性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)活化劑為磷酸，且磷酸濃度為30%、浸漬比為5.3g/mL、浸漬時(shí)間為24h時(shí)，制備出的型焦性能最佳，其中生塊和熟塊的抗壓強(qiáng)度均大于5000N，熟塊的耐水性能為3015N大于生塊的2575N，可能是由于磷酸鹽的高溫固化作用使型焦顆粒表面以及縫隙內(nèi)形成了大量的晶體結(jié)構(gòu)，從而提高了熟塊的耐水性能。污泥還可替代白泥作為型煤的黏結(jié)劑，不僅可以改善高溫下型煤的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，提高型煤的氣化反應(yīng)性，而且可以提高炭的轉(zhuǎn)化率，降低灰渣中的殘?zhí)俊?/p>

3 展望

市政污泥既是污染物，又是一種可利用的資源，如處理不當(dāng)，不僅會(huì)造成水、土壤、大氣等環(huán)境污染，還會(huì)造成資源浪費(fèi)，不利于生態(tài)文明的建設(shè)。污泥的資源化利用需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，在考慮環(huán)境效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也要考慮經(jīng)濟(jì)效益，因地制宜實(shí)現(xiàn)污泥的變廢為寶和資源化利用。