生态水泥—污泥资源化的新途径

生态水泥——污泥资源化的新途径*

吴卫红谢正苗陈建军

（杭州电子科技大学机电工程学院，浙江杭州310018 ）

摘要随着城市的发展，新的污水处理厂的不断建立，污泥的排出量越来越大. 由于污泥中含有重金属、有毒有机物和病原微生物等成分，污泥的大规模土地资源化利用因此受到限制，如何妥善处置污泥成为污水处理工作中的一个难题。污泥灰分的成分和化学特性与粘土成分接近，理论上污泥可替代30％的粘土原料参与水泥生产。利用水泥窑不仅可以完全氧化污泥中的有机污染物、消灭病原体，还可将重金属固定于熟料晶格中，减少了污泥的二次污染。以污泥为配料生产生态水泥可实现资源、能源的充分利用，对于重金属含量偏高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式，是变废物为再生资源的另一有效途径，

关键词污泥生态水泥资源化利用

Advanced technology on reusing of sludge：eco-cement Wu Weihong, Xie Zhengmiao,Chen Jianjun (School of Mechatronical Engineering , Hangzhou Dianzi University , Hangzhou Zhejiang 310018) Abstract: The production of sludge increased greatly with expansion of development of city and with increase of percentage and deepening of degree of treatment for sewage. The sewage sludge contained organic pollutants, pathogen, and heavy metal, which made land application of sludge limited. How to deal with sludge effectively would become an important concern in sewage treatment. The composition and chemical prosperities of sludge ash content was closed to those of clay, therefore, sludge could be used as processed material for cement and substituted for 30 percent of clay theoretically. Using cement kiln to handle sludge could oxidize organic pollutants wipe out pathogen and fix heavy metal into lattice of clinker. Using sludge to produce eco-cement would be an effective way for sludge treatment especially for the sludge with high content of heavy metal, which would aggrandize the sources of raw materials and reduce the consumption of natural resources.

Keywords: Sewage sludge Eco-cement Comprehensive utilization

污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的固体废弃物。随着我国城市的发展，污水处理工作的普及和深化，污泥排放量大幅度地增长。我国在污泥的处理和处置上，过去一般采取填埋、排放和倾倒等处理方法。这些方法不仅占用了大量田地，而且由于其中的有害物质并未清除，仍然会带来二次污染。使得城市工业污染向农村蔓延，导致农村生态环境恶化。因此合理有效地处置污泥不仅成为城市环境保护的重要内容之一，也是创造农村经济可持续发展良好生态环境的重要举措。

1 污泥成分和危害

由于污泥含有丰富的N、P、K等营养元素和有机质以及农作物所必需的硼、锰、锌等微量元素，污泥堆肥后施用于农田可供给植物养分，提高土壤有机质含量，改善土壤的物理性质和生物学性质[1]，而且从生态平衡和经济的观点来看,污泥的农用处置途径不需填埋容积，因此污泥土地利用被认为是目前污泥最终处置和再利用的最经济可行的办法[2]，近

第一作者：吴卫红，女，1971年生，博士，高级工程师，从事环境化学与污染控制研究。

*浙江省教育厅资助项目（No.KYG011205012）；硅酸盐材料工程教育部重点实验室项目课题（No.KYZ010605001）。

年来主要集中利用于农田施用、林地施用、园林绿化建设应用、受损土壤的改良和修复等方面。但由于污泥中存在多种毒性污染物，因此在污泥农用过程中具有一定的生态风险。

（1）重金属

虽然污泥的化学组成因污水来源而异,但一般都或多或少地含有一定量的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等重金属元素。由于我国城市污水中工业废水比重较大（2002年浙江省全省废水排放总量达25.9亿t，其中工业废水16.8亿t，占废水总量的64.9%），经二级处理后，相当一部分重金属转移到污泥中去，使污泥中重金属含量接近或者超过我国《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—88)。

（2）有毒有害有机污染物

美国环境工作者在污泥中检测到了杀虫剂三氯苯氧基乙酸和ＤＤＴ(二氯二苯三氯乙烷)[3]和二恶英。国内在桃浦污泥中检测到了8种我国环境优先污染物：苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、氯苯、苯酚、硝基苯、苯胺。不同类型污水的污泥中有机污染物的分布不同,工业污水中包含大量石油烃类的化工废水,因而含工业污水的污泥中有机污染物的种类和含量明显比生活污水的污泥多[4]。

（3）病原体

污泥中存在相当数量的病源微生物和寄生虫卵。从新鲜的污泥夏秋季样品共检出12 种细菌[4]：大肠埃希菌、嗜水气单胞菌、产碱普罗威登斯菌、产酸克雷伯菌、肺炎克雷伯菌、奇异变形杆菌、少动鞘氨醇单胞菌、假单胞菌、沙门氏菌、摩氏摩根菌、奇异变形杆菌、阿氏肠杆菌，这些病菌中多数属于肠道和呼吸道传染病菌,能引起肠胃炎及生物中毒。病毒有脊髓灰质炎病毒，肝炎病毒、艾柯病毒和柯萨奇病毒等。寄生虫卵主要为蠕虫，以线虫卵和绦虫卵最为常见[5]。

从我国具体情况来说污泥的土地利用是最为可行、最为现实的利用方法，目前有直接施用和间接施用两种方式[6]。直接施用是把未经处理的污泥直接施用于农田,显然这种方式忽视了污泥中存在的污染物而导致的潜在环境问题,。间接施用是指污泥消化、堆肥或制成复合肥料后施用[7]，其中污泥堆肥作为一种资源化处理方式，是目前最受欢迎的污泥处理方式。污泥堆肥过程可使有机污染物降解,达到农用标准[8]，可消除污泥恶臭，有效杀灭其所含病原体及虫卵。堆肥过程中还可以使重金属的生物有效性发生变化,水浸提态重金属的含量减小[2,9]，但重金属总量并不减少，施入土壤后仍然存留在土壤中，长期施用有环境重金属超标的危险。我国现行的控制标准只对污泥农用的污染物浓度作了限制(GB 4284—88),但对污泥施用地中最多能容纳多少污染物却没有明确的规定，如果无限期过量施用也可能会对土壤性质和生态环境造成一定危害[10]。因此我国规定施用符合污染物控制标准的农用污泥每年不得超过30 t/hm2，且连续施用不得超过20年（GB 4284—84）。

鉴于以上原因，世界各国的污泥农用率不高，英国、瑞士、荷兰也仅为40%~50％[8]，德国污泥农用的比例从20世纪70年代中期的38%明显地降低到1997年的27%[11,12]。除了污泥农用外，在污泥无害化、资源化和能源化的过程中，人们一直在寻求开发更为经济有效、