我國城市污泥處置技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展

蔡廑軒 魏明蓉

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣西桂林 541004)

1 引言

隨著我國城市人口的迅速增加，城市污水廠產(chǎn)生的污泥量也與日俱增，這些污泥如果得不到妥善的處置，可能會(huì)引起土壤、水源或者空氣的污染，破壞生態(tài)環(huán)境。近些年來，政府、各級(jí)部門和環(huán)境工作者對(duì)污泥處置問題的重視程度不斷提升，如何處置能夠更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)、更高效，也成為了環(huán)境治理的熱點(diǎn)問題。

2 城市污泥的常見三種處置技術(shù)

污泥處置的目的是使污泥達(dá)到穩(wěn)定化、無害化、減量和資源化，前提是維護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡和造價(jià)合理。國內(nèi)外常用的污泥處置技術(shù)有填埋、焚燒和資源化。其中資源化又可分為建材利用、土地利用、生物法制吸附材料以及制新型燃料等方式[1]。我國城市污泥的處置目前主要有填埋和農(nóng)用兩種方式，其中污泥農(nóng)用所占比例最大，約為44.3%；填埋次之，約占31%；其他方法約占11%；另有約13.7%污泥沒有經(jīng)過處置。

2.1 污泥填埋

污泥填埋的優(yōu)點(diǎn)在于采用少量的投資處理大量的污泥，并有見效快的效果[2]。污泥填埋按有沒有和其他物質(zhì)混合可分為混合填埋和單獨(dú)填埋，歐洲較多采用前者，即將脫水污泥與城市垃圾相混合，而美國的城市污泥處置則以單獨(dú)填埋更常用。單獨(dú)填埋對(duì)填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)要求較高，一旦污泥填埋厚度過高就會(huì)使底部污泥軟化，導(dǎo)致污泥在單獨(dú)填埋時(shí)的填埋量受到限制。混合填埋則與其相反，要求相對(duì)寬松，也更符合我國現(xiàn)狀。

2.2 污泥焚燒

焚燒是一種熱處理技術(shù)，指利用焚燒爐將污泥中的可燃成分與過量的空氣在高溫下進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，形成穩(wěn)定的灰渣。這種方法在日本得到了廣泛應(yīng)用[3]。

污泥焚燒又可分為直接焚燒和干化焚燒。直接焚燒是指加入一定量的煤或油等燃料后，將脫水污泥（含水率通常為75%-80%）直接放在焚燒爐中焚燒，這種方式投資較高。干化焚燒是先對(duì)脫水污泥進(jìn)行干化處理，使其含水率進(jìn)一步降低后再進(jìn)行焚燒，這種方式不用額外添加燃料，因而應(yīng)用更廣。

污泥焚燒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）可使污泥形成灰渣，從而使體積大幅度減小；（2）有機(jī)物最大程度被氧化分解，污泥中的病原體隨之被消滅；（3）處理效率高，且設(shè)備無需儲(chǔ)存。（4）燃燒的產(chǎn)物經(jīng)過處理后還可以用于制磚。

2.3 建材利用

污泥中的無機(jī)組分與建筑原料粘土等的成分相近，可以作為建筑的原材料。在我國利用脫水干化后的污泥制磚已在實(shí)際工程中有過一些成功的案例。除了制磚以外，用污泥來制造水泥和玻璃等也是可行的，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了廢棄資源的再利用，而且可以節(jié)約出因填埋或以粘土為原料而占用的土地，適于我國人口眾多，土地緊張的國情。

3 城市污泥常見處置技術(shù)的對(duì)比

下面從經(jīng)濟(jì)方面和環(huán)境保護(hù)方面對(duì)上述的三種處置技術(shù)進(jìn)行比較。

3.1 經(jīng)濟(jì)方面

（1）焚燒不僅處理污泥效率高，且設(shè)備無需儲(chǔ)存，對(duì)于遠(yuǎn)離填埋場(chǎng)的大城市而言可以降低造價(jià)，同時(shí)由于污泥熱值較高，還可以回收一部分能量用于發(fā)電供熱，一定程度上減輕了焚燒的費(fèi)用。但是焚燒的投資和操作費(fèi)用都較高，實(shí)施較為困難；⑵填埋在經(jīng)濟(jì)上投資少，處理容量大、同時(shí)處置迅速，是我國目前應(yīng)用最多的污泥處置方式。但是，填埋對(duì)于土力學(xué)性質(zhì)的要求較高，要找到大面積適宜的場(chǎng)地較為困難，也增加了相當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸費(fèi)用，隨著我國處置技術(shù)的提高，將會(huì)逐漸被淘汰；⑶建材利用在完成污泥無污染處理同時(shí)還能對(duì)污泥成分進(jìn)行循環(huán)利用，用于生活生產(chǎn)，具有可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益，但需要的設(shè)備費(fèi)用和水平較高，目前還不能廣泛推廣。

3.2 環(huán)境保護(hù)方面

（1）焚燒處理過程中會(huì)產(chǎn)生毒性較強(qiáng)的飛灰、含有二惡英等劇毒物質(zhì)的煙氣和爐渣，若處理不當(dāng)會(huì)造成二次污染，在早期技術(shù)不成熟時(shí)不被長期推行。可近年來，隨著對(duì)焚燒技術(shù)研究的提高，以及設(shè)備的不斷完善，原先的環(huán)境污染問題不再成為其限制條件，發(fā)達(dá)國家近些年采用焚燒的比例增加，其前景也越來越被看好。（2）填埋場(chǎng)的容量有限，使得污泥填埋量被限制，填埋場(chǎng)衛(wèi)生處理不當(dāng)也會(huì)造成二次污染，并且填埋并沒有將污泥中的污染物去除或凈化掉，只是將污染過程減緩而已，同時(shí)由于占地大、土力學(xué)要求高等缺點(diǎn)，未來將逐漸被其他工藝所取代。（3）建材利用將廢棄的污泥進(jìn)行了資源再利用，還可以節(jié)省粘土等不可再生的建筑原材料的用量，若能徹底解決污泥干化過程中的能耗問題，降低干化成本，那么污泥建材利用將會(huì)擁有廣闊前景。

4 城市污泥的其他處置方法

4.1 土地利用

污泥中含有數(shù)量可觀的氮、磷等元素和一些微量元素，是一種天然的有機(jī)肥料，施用于農(nóng)田，可以改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物生長[4]。但因?yàn)槲覈趯?shí)施的過程中對(duì)污泥的處理和施用過于簡(jiǎn)單隨意，一些病原菌會(huì)在環(huán)境中傳播而破壞環(huán)境；重金屬和一些難降解有機(jī)物在植物體內(nèi)富集，可以通過食物鏈進(jìn)入到人畜體內(nèi)，最終危害人類的身體健康。

4.2 制吸附材料

生物處理法中的排放的剩余污泥有機(jī)物含量高，對(duì)其進(jìn)行高溫活化處理，可以形成吸附性能良好的多孔結(jié)構(gòu)，可作為制作活性炭等吸附劑的主要材料[5]。由于各城市的污泥的性質(zhì)不相同，制備出的活性炭性能也存在差異。余蘭蘭[6]等以污泥為原料，ZnCl2與H2SO4為活化劑，制得吸附劑的碘吸附值為488mg/g，比表面積為144m2/g，效果良好。

4.3 制新型燃料

污泥在低溫缺氧的環(huán)境中可以在避免產(chǎn)生二惡英的條件下炭化生成炭，并能保留下泥化炭中的可燃性氣體，使其發(fā)熱量達(dá)到4000大卡左右。剩余的灰渣可作為肥料或者灰渣磚材料。這種處置技術(shù)目前還不成熟，還在研究階段，未得到推廣應(yīng)用[7]。

5 結(jié)論

5.1 我國污泥處置技術(shù)起步尚晚，比起發(fā)達(dá)國家還有很大差距。經(jīng)過對(duì)以上三種主流的污泥處置技術(shù)在經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展的比較，結(jié)合我國目前的現(xiàn)狀和問題來看，污泥填埋這一技術(shù)將仍是我國目前處置技術(shù)的首選。

5.2 我國各城市的發(fā)展水平不同，不少技術(shù)先進(jìn)的大城市已在推廣污泥焚燒技術(shù)和建材利用。從可持續(xù)發(fā)展的角度來說，焚燒技術(shù)優(yōu)于填埋，在將來可能會(huì)成為我國更常用的污泥處置技術(shù)，而建材利用由于實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，也會(huì)在將來在我國受到推廣和提升。

[1]余杰,田寧寧,王凱軍,等.中國城市污水處理廠污泥處理、處置問題探討分析[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2007,1(1):82-86.

[2]周少奇.城市污泥處理處置與資源化[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2002.

[3] HARA K, M INO T. Environmental assessment of sew age sludge recyclingoptionsandtreatmentprocessesinTokyo [J].WasteManagement, 2008,28(12):2645-2652.

[4]楊小文，杜英豪.污泥處理與資源化利用方案選擇[J].中國給水排水,2002,18（4）：31-33.

[5]胡愛軍,丘泰球,劉石生.應(yīng)用超臨界技術(shù)進(jìn)行廢水處理[J].水處理技術(shù),2003,29(1):8-11

[6]余蘭蘭,鐘秦.活性炭污泥吸附劑的制備研究[J].環(huán)境化學(xué),2005,24(4):401-404.

[7]尹軍,譚學(xué)軍.污水污泥處理處置與資源化利用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.1.