城市污泥綠色資源化利用

摘要:探討了傳統污泥處理的方法，并評價了其優點和弊端;指出中國污泥處理與資源化過程中存在的問題，分析了其原因;解析了綠色化學、綠色資源化與循環經濟的概念，指出綠色化學和循環經濟要求城市污泥處理要走綠色資源化利用之路;總結現行的污泥綠色資源化技術，系統分析了其特點;得出綠色資源化利用是城市污泥處理的發展趨勢，并展望了其巨大的發展潛力。

關鍵詞:污泥處理;傳統方法;存在問題;綠色資源化利用

中圖分類號:S141.8文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.03.004

Urban Sludge Disposal——Green Recycling

XU Zhe，YU Xiao-man，ZENG Xiang-feng

(College of Urban and Environment Science，Tianjin Normal University，The Key Laboratory of Water Resources and Water Environment in Tianjin，Tianjin 300384，China)

Abstract:The traditional methods of sludge disposal were discussed in this paper and its advantage and irregularities were evaluated. The problems existed in procession of sludge disposal and use as resources in our country were pointed out and its reasons were analyzed. The conception of Green Chemistry and Circulation Economy was analyzed， the Green Chemistry and Circulation Economy requested the urban sludge disposal should use the method of Green recycling; the green recycling techniques were summarized and their characteristics were also analyzed. The green recycling would be the trend of urban sludge disposal， and its huge development potential was prospected.

Key words: sludge disposal;traditional methods;existed problem;green recycling

近年來，隨著社會經濟的快速發展，環境污染日益嚴重。作為水環境治理的重要組成部分——城市污水處理得到社會高度重視，新的污水處理廠不斷建設，污水處理率大幅提高。然而，在污水處理率不斷提高，有效地控制了水污染問題的同時，污水處理廠污泥的產生量也急劇增加，產生的越來越多的城市污泥給城市環境帶來了新的問題，如污染周圍環境和地下水資源等;同時，浪費了大量的資源，不能實現循環經濟。

1中國傳統污泥處理方法及其存在問題

1.1傳統污泥處理方式

目前，國內外針對污泥的處置與處理技術種類較多，但常用污泥的處置方式主要有:填埋、焚燒、倒海和農業利用等[1-4] 。

1.1.1衛生填埋城市污泥經過簡單的滅菌處理直接傾倒于低地或谷地制造人工平原是污泥填埋處置的基本方式。由于填埋占地多，導致資源的損失;同時，滲濾液污染地下水以及存在后處理費用等問題。

1.1.2投海投海是利用水體消納污泥。此法并不能從根本上解決環境問題，反而也造成了海洋污染，對海洋生態系統和人類食物鏈已造成威脅。

1.1.3焚燒處理 焚燒是利用污泥中有機成分較高、具有一定熱值等特點來處置污泥的。它存在以下弊端:投資和操作費用較高，計劃實施較困難，焚燒產生的氣體若控制不當可能會產生二次污染，污泥中的有用成分未得到充分的利用。

1.1.4土地利用[5]由于污泥中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等植物生長所需要的營養元素，因此，城市污泥土地利用是可行的。但城市污泥中含有大量病原體、寄生蟲卵以及Cu、As、Pb、Hg等重金屬和難降解的有機污染物等有害成分，因此土地利用有一定的風險。

1.2存在的問題[6]

1.2.1注重單純搞污染治理，強調達標，忽視經濟效益和社會效益中國大部分城市污泥中重金屬等污染物含量并不高，而頒布的《農用污泥污染物控制標準》卻過于嚴格，這不利于實現污泥的資源化，從而制約了經濟和環境的可持續發展。

1.2.2注重污染的末端治理，忽視從源頭削減和預防污染筆者總結了傳統污泥處理途徑后發現，以往的先污染后治理體制存在一定的問題，最根本有效的解決辦法還是源頭控制，這樣才能最大限度地實現城市污泥的資源化利用，實現經濟和環境的共同可持續發展。

1.2.3注重對污泥污染的治理，忽視對污泥的合理利用目前的相關研究過分強調了污染作用及其治理，而弱化了污泥的合理利用，這顯然偏離了資源循環利用的核心，違背了可持續發展原則。

2綠色化學和循環經濟要求污泥綠色資源化利用

綠色化學(Green Chemistry)又稱為環境無害化學(Environmentally Benign Chemistry)，是設計沒有或者只有盡可能小的環境負作用，并且在技術上和經濟上可行的化學品和化學過程。它包括:反應的綠色化學、原料的綠色化學、催化劑的環境化學、綠色溶劑、利用可再生資源合成化學品和產品的綠色化[7]。利用綠色化學原理來實現物質的資源化稱綠色資源化。

循環經濟是實現國民經濟長期可持續發展的良性循環需要[6]。推行循環經濟模式，實現污泥綠色資源化是中國經濟、社會、環境可持續發展的必由之路。綠色資源化最根本的解決辦法是控制污染源;同時注意合理利用，并加強施用管理，控制用量和年限，以保證污泥資源的可持續利用和經濟、環境的可持續發展。

3目前污泥綠色資源化利用發展現狀

3.1污泥堆肥土地利用

污泥成分復雜，含有一些對環境和生物有害的物質，主要含Cd、Pb、As、Cu和Zn等重金屬元素。長期大量使用污泥可顯著增加土壤和植物可食部分重金屬含量，嚴重時甚至會造成植物的死亡，并對地下水和動植物造成二次污染[8];同時污泥中含有較多病原微生物、寄生蟲卵和毒性有機物，通過各種途徑傳播，污染土壤、空氣和水源，影響人畜健康[9]。

堆肥是一種降低污泥中重金屬活性的簡單有效的方法。堆肥是一個腐殖化的過程，有機質在微生物的作用下進行礦化分解，同時合成新的更穩定的有機物。此過程中廢棄物中重金屬活性被鈍化，有效降低其生物有效性[10]。通過園林綠地施用堆肥污泥對環境的影響以及污泥農田、綠化、園林利用等研究，結果表明:污泥堆肥土地綜合利用具有合理性、科學性[11]。

3.2建材利用

以污泥作為配料建材利用，可將其中的有毒有害物質分解或固化，使“二次污染”的風險降至最小，又可實現資源、能源的充分利用，對于重金屬含量偏高、不宜農用的污泥是一種有效的處理方式，是變廢物為再生資源的另一有效途徑，具有很廣闊的前景。

3.2.1制磚利用污泥制成的磚被稱為“生態磚”，在粘土中加入10%的污泥，并在900 ℃條件下燒制。此法不僅處理了污泥，還在燒制過程中將有毒重金屬都封存在磚中，殺死了有害細菌和有機物，而且這種磚沒有異味且抗壓強度達到國家特等磚標準(GB5101-98)[12]。

3.2.2制輕質陶粒輕質陶粒可作路基材料、混凝土骨料或花卉覆蓋材料使用。日本將制成的陶粒作為污水處理廠快速濾池的濾料，由于其空隙率大，不易堵塞，反沖次數少且沖洗流失量少，濾料補充量和更換次數比普通濾料要少[13]。

3.2.3制水泥近年來，日本利用污泥焚燒灰為原料生產“生態水泥”。這種類型水泥的原材料中約60%為廢料，水泥燒到溫度為1 000～1 200 ℃，因而燃料用量和CO2的排放量也較低。這種水泥不需預處理，有機物能全部清除，不產生水泥、煙塵、NOX等的二次污染[14]。

3.2.4制生化纖維板利用污泥中蛋白質的變形作用，在堿性條件下將其加熱、干燥、加壓后，可制成活性污泥樹脂，再與漂白、脫脂后的廢纖維膠合起來，壓制成板材，即生化纖維板，可以達到國家三級硬質纖維板的標準[15]。

3.3能源利用

3.3.1生產沼氣 污泥發酵產生的污泥氣既可作為燃料，又可做化工原料消化池所產生的污泥氣能完全燃燒，保存運輸方便，是一種清潔燃料。污泥沼氣發熱量為20 850～25 020 kJ/m3，1 m3氣體約相當于1 kg煤[16]，污水廠用污泥氣發電可降低電耗和運行費用。

3.3.2低溫熱解制衍生燃料近年來，國內外發展了污泥的熱處理技術，這一方法是將污泥在熱環境下進行分解，從而制得一些有用物質，如可燃氣體、油等。此技術是一個能量自給有余的過程，并可有效的控制重金屬的排放，有可觀的應用前景[17]。

3.3.3污泥燃燒發電美國Hyder環保公司提出了一種將污泥(已經機械脫水過)首先進行熱干燥，然后再在沸騰爐中燃燒產生高壓蒸汽，推動蒸汽機發電的綜合系統。和焚燒系統相比，全年處理9.5萬t干污泥，可節省資金60%[18]。

3.4其他利用

近年來，隨著人們對污泥處理的重視，一些新的污泥處理方法不斷問世，如:污泥改性制吸附劑、可降解塑料、污泥構筑濕地、制備蛋白質泡沫滅火劑等[19，20]，但這些方法還不成熟，需要進一步實踐和驗證。

4展望

污泥綠色資源化利用既能實現污泥的資源價值，又不會對環境產生危害，實現了資源的循環利用，符合綠色化學和循環經濟的要求，有很高的環境價值、生態價值、經濟價值和社會價值。因此，污泥綠色資源化利用將成為污泥處理的發展趨勢，被進一步重視和推廣。

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