城市污水处理厂污泥资源化利用途径分析

城市污水处理厂污泥资源化利用途径分
析
摘要：随着现代化城镇一体化建设步伐的快速推进和工业化水平的不断提升，城市污水排放量越来越大，虽然污水处理技术不断革新，各类污染物被成功
分离，但随之产生了巨大的污泥量，在此背景下相关人员积极深入研究新型污泥
处置技术，以期能够在有效处理污水厂污泥基础之上，实现对污泥的资源化利用。

本文就主要针对传统污泥处置方法及其弊端和几种常见的资源化利用途径进行简
要分析。

关键词：污水处理厂；污泥；资源化；利用途径
1传统污泥处置方法及其弊端
1.1 填埋
填埋即将城市污水处理厂产生的污泥运动到其他需要的地区，然后采取摊铺
法和压实法进行填埋处理，最后在表层覆盖一层良好的土壤，也可在表面种植一
定的绿色植被。

污泥填埋处理技术在我国污泥处理中比较常见，这种处理方式操
作简便、投资少、见效快，但是易污染地下水环境，而且往往需要占用较大的土
地面积。

随着污泥量的持续增加，没有太多的填埋场地可供选择，这是制约该项
技术推广应用的一个关键性因素。

1.2 焚烧
焚烧是一种热处理技术，操作比较简便，焚烧过程有机物碳化作用还可以杀
死病菌，降低污泥量。

缺点就是机械脱水成本比较高，目前应用条件还不是特别
成熟[1]。

1.3 直接回用于土地
污水处理厂污泥中通常含有大量的磷、氮、钾等微量元素，可以作为农家肥
很好地改良土壤，提高土壤肥力，可以直接用于菜地、农田或者果园。

但由于污
泥来源复杂，其中含有一定的病原体、重金属和寄生虫，会污染地下水和土壤环境，所以不可直接回用于土地。

2城市污水处理厂污泥资源化利用途径
2.1 污泥堆肥
污泥堆肥处理技术在有效降解污泥的同时，不会降低其中各种微量元素的含
有量，比如：磷、氮及氨元素，处理后可作为非常不错的有机营养肥料。

污泥堆
肥技术应用过程最大的挑战就是病原体致病、重金属污染土壤、部分有毒有机物
难以降解、磷氮元素的流失使水环境富营养化，存在较大的二次污染风险，还有
就是其中的沙门氏菌风险也必须引起我们的高度重视。

在诸多污泥堆肥处置措施中，好氧高温堆肥是非常不错的一种无害化和减量
化途径，经过好氧高温堆肥处理的污泥既可当作有机肥，也可以用于改良土壤。

可是污泥堆肥过程由于NH3的排放会损失很大一部分氮，不仅降低了堆肥质量，
而且还会污染空气，导致这一现象出现的根本原因是污泥中的碳氮比相对比较低。

实际操作中通常会添加一些富含碳源的物质作为改良剂[2]，以提升基质碳氮比，改善污泥堆肥效果，常见的富碳改良剂有：甘薯、马铃薯、蔗糖、葡萄糖、生物
炭玉米秸秆和植物淀粉等，其中蔗糖和葡萄糖能够促进有机质的快速降解，提高
堆肥成熟速度，同时还可以降低NH3排放量，但成本较高，所以目前还在不断研
发新的替代品。

2.2 能源化利用
氢气无污染、热值高、可再生的气体，属于一种清洁能源，目前比较常见的
制氢方法包括天然气热裂解、焦炭气化、热分解及水电解等多种方式，但这些制
作方法都需要消耗大量的能源，对化石燃料依赖性比较大，会引发一系列环境问题。

城市污水处理厂污泥中含有丰富的脂质、碳水化合物和蛋白质，利用污泥制
氢不仅能消化大量的污泥，同时还能制氢、释放能量。

污泥制氢即利用产氢菌在厌氧条件下的发酵过程，主要包括水解、产氢产酸、产甲烷三个阶段：首先是水解阶段，即将一些高分子量物质水解为低分子量物质。

其次是产氢产酸阶段，基于产氢产酸菌发酵生成低分子可溶性碳水化合物[3]，
像丙酸、二氧化碳等。

再次是产甲烷阶段，产甲烷菌对前期生成的产物进行作用
生成二氧化碳和甲烷。

由此可以看出，氢气在最后的产甲烷阶段获取。

对污泥提前采取相应的预处理措施，能够大幅度提高产氢率，可以采取加碱、加酸、杀菌、加热或者超声波预处理方式。

研究发现，PH值、温度、有毒金属离子、碳氮比是影响厌氧发酵制氢的四个关键性因素。

2.3 建材利用
多数城市污水厂产生的污泥中含有一定的Al203、SiO2和CaO成分，经过加工处理后可以制造成水泥填料、砖块、生化纤维板等建筑材料，为建筑行业提供原
材料，降低建筑行业发展对黏土的需求量，同时将各类重金属有效固定于建材构
件中，避免其污染环境，是目前污泥资源化新途径中最具潜力的一种方式，但提
高产品强度、降低制造费用是目前迫切需要解决的两个问题。

下面就污泥在水泥、砖块陶粒制造中的应用进行简要分析：
（1）水泥。

向石灰干化污泥中添加适量的含钙低密度聚乙烯，加热至1400℃便可以制成熟料烧结性能良好的水泥，实现了污泥向水泥的成功转变。

（2）砖块。

很长一段时间以来，污水污泥都是困扰城市环境建设与发展的
一个问题，将污泥转变为制砖材料不仅帮助城市解决了污水污泥污染问题，同时
还为砖厂提供了丰富的原材料，结合污泥堆肥技术还可以提升砖块孔隙率、减轻
砖块重量、增强其隔音效果、降低运输成本和劳动力成本。

（3）制陶粒。

由于陶粒的透水性好、硬度高、保温性能好等诸多优势，受
到了诸多建筑单位的广泛喜爱。

利用污泥高温烧结制备陶粒，因为污泥中含有丰
富的有机物、可塑性强，所以有效提升了产品的饱水率和空隙率，而且重金属浸
出率完全符合国家相关标准，安全风险可控。

2.4 环保材料利用
污泥经过高温碳化和化学改性可以制成相应的环保材料，包括：可降解塑料、生物炭及生物絮凝剂等。

（1）可降解塑料。

传统普通塑料降解周期非常长，直接倒入海洋会造成严
重的环境污染，在此背景下迫切需要积极研发更加容易降解的塑料产品。

借助生
物技术可以将污泥中的有机质转变为氢气和甲烷等生物能源，也可以转变为挥发
性短链脂肪酸，进一步生产成易降解的塑料。

污泥中的细菌往往是羟基脂肪酸酯
良好的存储仓库，向其中添加适量的无机盐和碳源培养基便可以制成可降解塑料[4]。

（2）生物炭。

在处理污水厂污泥的同时，还能实现对污泥的资源化循环利用，便可以借助微波热解干化污泥，将其制成生物炭。

实际操作中，我们可以采
取多样化的制备方式，比较常见的生物炭制备方式主要包括两种，一种是低温水
热炭化方式（水温低于300℃），另一种是高温水热炭化方式（水温高于300℃）。

与此同时在制备过程中采取相应的改性操作，增大产品内部结构的孔
隙率，在水处理过程中很好地吸附重各类金属，避免重金属离子污染环境。

（3）生物絮凝剂。

利用污泥中的纤维素和蛋白质制成生物絮凝剂，实现污泥的资源化
利用。

结束语
总而言之，随着城市建设规模的不断扩大和人口的迅猛增加，各大污水处理
厂压力越来越大，污泥产生量持续增加，在保证不污染自然环境前提之下，实现
对污泥的科学处置，就必须探索全新的污泥资源化利用方式。

本文提出的污泥堆肥、建材利用、环保材料利用和能源化利用举措就非常不错，但未来我们还需进
一步深入研发更好的污泥资源化利用方法，促使城市污水处理行业不断向着更加
绿色环保方向发展，推进现代化城市的生态文明建设。

参考文献
[1]范艳艳，张东明.污水处理厂污泥的处理处置研究[J].节能与环保，
2020(08):92-93.
[2]薛宗锐.城市污水处理厂污泥重金属污染及处理研究[J].资源节约与环保，2020(07):121.
[3]李娟，李金香，杨妍妍.城镇污水处理厂污泥泥质监测及资源化风险评价[J].环境科学，2021，42(04):1956-1966.
[4]申翰彰.城市污水处理厂污泥处理过程中恶臭气体排放特征和净化研究
[D].北京林业大学，2020.
作者简介：
赵杨，1972.10.06，男，汉族，陕西定边人，硕士。

主要研究方向：城乡供水管理、污水处理及资源化、智慧水务。