污泥处理处置综述

污泥处理处置技术的研究综述

摘要：随着我国污水处理厂的大量建成并投入运行，城市污水排放量不断增长，污水处理产生的污泥也不断增加。如果未经一定处理和处置的污泥直接进入环境，将会给环境造成二次污染，容易对生态环境和人类活动构成严重威胁。因此，如何合理地处理、处置污泥，已成为城镇污水处理厂和相关部门必须重视的问题。本文介绍了污泥的多种处理处置技术，并分析了不同技术的优缺点，还介绍了一些资源化利用的一些方法和其他一些研究中的污泥处理处置技术及展望。

关键词：污泥；处理处置技术；土地利用；综合利用

污泥是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等。如不加妥善处理，直接排放会给环境带来严重的二次污染。污水处理产生的污泥经减容处理后，进入处理处置阶段才能实现无害化、资源化的目的。目前，污泥处理处置的方法多种多样，大体可分为抛弃型和资源型两类。抛弃型主要有卫生填埋和海洋投弃，资源型主要有土地利用、焚烧、堆肥、消化、干化和综合利用等。

1 卫生填埋

卫生填埋是指把污泥运到土地填埋场的限定区域内压实，再在其上覆上土壤，种植绿色植物。该方法始于20 世纪60 年代，目前已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，它在传统填埋的基础上，

从保护环境的角度出发，经过了科学选址，采取必要的场地防护措施，配备渗滤液和填埋气体导出及处理系统，且具有严格的管理制度。其优点是投资省、见效快、方法简单、处理量大；缺点是污泥填埋需要占用大量的土地资源，对污泥的土力学性质要求较高，地基需做防渗处理。由于污泥含水率高或经雨水淋溶，若填埋不当或防渗措施不完善可能会由于渗滤液的渗出而对地下水和土壤造成污染。此外，还应采取适当措施处理产生的温室气体———甲烷，防止引起火灾或爆炸以及环境污染。卫生填埋并没有最终避免环境污染，它只是延缓了污染产生的时间，其应用比例将会逐渐减少。但对于不能资源化而须从使用循环中排出的废物，填埋仍是目前唯一的最终处置途径。

2 海洋投弃

海洋投弃是利用海洋容量和稀释、自净能力来处置污泥。污泥一般不需要进行严格的无毒无害化

处理，直接将液态污泥投入投海区，对那些靠近海岸的大型污水处理厂来说, 是一种方便而经济的污泥处置方法。但投海会导致海洋污染，对海洋生态系统和人类食物链造成威胁。美国和欧共体分别从1991 年和1998 年12 月31 日全面禁止污泥投向海洋，我国于1994 年2 月20 日起不再在海上处置工业废物和污水污泥［1］。

3 土地利用

污泥土地利用是指将经稳定化和无害化处理后的污泥通过深耕、播撒等方式施用于

土壤中或土

壤表面的一种污泥处置方式。污泥中含有大量的有机质、N、P、K、Ca、Mg、Mo、B 等植物生长所需的矿物质和微量元素，可改善土壤结构，增加土壤肥力，增加透气性，促进植物生长，是很好的土壤改良剂。污泥的土地利用类型主要有农业利用、园林绿化、林地利用、土壤修复及改良等。

3.1 农业利用

污泥农业利用是指将污泥作为肥料或土地调节剂而用于农业方面。污泥中的氮、磷、钾和微量元

素对农作物有增产作用，有机质、腐殖质是良好的土壤改良剂，污泥经适当的浓缩、脱水后可作为农肥。周立祥等［2］通过动态监测和田间试验系统地研究了污泥的组分特征、性质以及不同用量污泥对蔬菜产量、卫生品质、土壤的影响。结果表明：污泥富含有机质和氮、磷等矿质养分，使用未消化的生活污泥可明显提高蔬菜产量，但会提高蔬菜内锌的含量，加剧耕作层土壤钙、镁的流失，且土壤明显酸化。王强等［3］以20%污泥代替草炭制作作物基质，用于培养小油菜和草本花卉，结果发现，既能提供速效养分，又能保持较好的水分环境，可明显促进作物生长。在现行的复混肥生产工艺条件下，又利用20%的自然晾晒风干污泥代替糠醛渣生产作物专用复混肥进行了试验，结果证明不仅可提高成粒率，增加产量，节省投资，而且可以提高抗压强度和肥料颗粒表面光洁度。污泥施用时应注意不同作物的施用量、施用时间和污泥种类，尤其是施用于蔬菜地更要严格控制。

3.2 园林绿化

园林绿化是指将污泥用作景观林、花卉和草坪等的肥料、基质和营养土。污泥中矿化的有机质和营养物质可提供丰富的腐殖质和可利用度高的营养物质，可改善土壤结构和组成，并使营养物质更易为植物吸收。广州市园林研究所把污泥与木屑混合堆肥，作为育苗和花卉基质，效果不亚于用泥炭土开发的花卉基质［4］。唐鸣放等［5］用10%~20%的改性粉煤灰处理的污泥为基质种植佛甲草，发现不仅有利于光合作用，促进植物生长，而且叶色浓绿，色泽鲜艳，提高了景观效果，在改性粉煤灰钝化污泥重金属的基础上，植物又修复了污泥重金属，起到了进一步固化的作用。

3.3 林地利用

林地利用是指将污泥施用于密集生产的经济林，如薪材林或人工杨树林等。污泥使用在森林土壤中，一方面污泥中营养成分和微量元素可促进树木生长；另一方面污泥林地使用不会进入食物链，不会对人类造成危害。一般林场、森林等地区位于非人口密集区并且面积较大，使用也较为安全。

3.4 土壤修复

土壤修复及改良是指将污泥用作受到严重扰动土地的修复和改良土，从而恢复废弃土地或保护土壤免受侵蚀，可采用污泥直接施用或与其它肥料混合施用的方式。由于污泥中含有大量氮、磷、钾和

有机质，具有较强的粘性和吸水性，根据水土保持的基本原理，可利用城市污泥改良土壤，用在采煤场、取土坑、露天矿坑和垃圾填埋场等地。实践证明，污泥直接施用可改良与培肥土壤，表现为容重下降，水稳定性团粒增加，有机质和速效氮、磷含量提高。应注意污泥用于土壤修复及改良时污泥含固率应提高至80%~95%。污泥在含有大量营养成分的同时，还含有As、Pb、Hg 等重金属和放射性核素，多环芳烃、

多氯联苯、二恶英等难降解的有毒有机化合物，以及一些病原菌、寄生虫卵等。因此，污泥土地利用前必须进行稳定化和无害化处理，根据利用方式使污泥泥质符合一系列标准要求，以免造成二次污染。

4 污泥焚烧

污泥焚烧是一种最彻底的处理方式。它是将污泥置于焚烧炉内，在一定温度和过量空气条件下，

分别经过蒸发、热解、气化和燃烧等阶段，进行完全焚烧，使有机物全部碳化，生成CO2和H2O 等气相物质，无机组分形成炉灰、炉渣等固相惰性物质。从而最大限度地减小了污泥体积，对污泥的最终处置极为便利。该方法处理速度快，有机物可完全被氧化，余热可用于发电或供热［6-8］。焚烧主要是在焚烧炉中进行，有单独焚烧和混合焚烧两种方式。单独焚烧采用最多的是流化床焚

烧炉，混合焚烧可与生活垃圾、水泥原料及热电厂掺煤等混烧。待焚烧的污泥应预先脱水或干燥，污泥焚烧时会产生大量废气、飞灰和灰渣。废气中含有SO2、硫氢化物、NOX、碳氢化合物、CO、重金属烟雾、酮、醛、呋喃、悬浮的未燃烧或燃烧的废物以及环境敏感污染物二恶英［9］。因此，必须严格控制焚烧条件，避免二次污染。除尘设备收集的飞灰应妥善收集、储存，经检验重金属含量不超标时，方可进行综合利用，如用于制水泥、造砖、工程建设的回填土等，否则需进行安全处理。灰渣中富集了大部分重金属元素，应按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》

（GB5085.3-1996）的要求鉴别其毒性，若不属于危险废物可按照一般固体废物进行处理，否则应按照危险废物进行处理。由于污泥焚烧设备复杂、耗资大、对操作人员的素质和技术水平要求较高，对社会经济水平要求也较高［10］，因此在我国应用不多。主要的应用领域只限于小规模和特殊行业。

5 综合利用

5.1 建筑材料

污泥中一般含有20%~30%的无机物，主要是硅、钙、铝、铁等，与许多常用建筑材料的原料成分

相近。俞锐等［11］对污泥的热值、热失重、焙烧后的化学成分等进行了分析测试，并进行了不加助熔剂和添加助熔剂的两种焙烧试验。结果表明污泥具有建材化利用的价值。目前，建筑材料的利用主要有污泥制砖，生化纤维板，生态水泥，玻璃态集料、轻集料等。污泥熔融制得的熔融材料可以做路基、路面、混凝土骨料及地下管道的衬垫材料，微晶玻璃类人造大理石及污泥作为主要辅助材料制陶粒等。其中，污泥制砖又可分为干化污泥直接制砖、污泥灰渣制砖和焚烧灰制砖3 种。污泥的材料利用多存在烧损量大以及含杂质、重金属的问题，应用时需控制污泥的投加比例及污染物的浸出。

5.2 污泥碳化制燃料

在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料，可用于工业和生活

锅炉。其燃烧稳定，燃烧释放的有害气体远低于焚烧过程。张长飞等［12］利用含水率80%的污泥、Fe3+、Ca2+、飞灰、木屑按照质量比为40∶0.24∶0.8∶10∶1 的比例，在1.2 MPa 压强下制成无刺激性气味的污泥合成燃料，热值为2 568.2 kJ/kg，若以煤粉代替木屑，则热值为3 462.3 kJ/kg。试验结果表明，污泥燃烧效果均非常