污泥的資源化處理

(天津科技大學 天津 300450)

污泥的資源化處理

王孟祺

(天津科技大學天津300450)

污泥經過微生物發酵后，其中的有機物質和有毒物質得到分解，其理化性質得到改善，且其中本身含有氮、磷。鉀等微量元素，這些都是農作物生長所必須的生長因子，因此可將污泥與秸稈、草炭、輸液、鋸末等植物殘體等混合，在潮濕的環境中好養發酵，借助其中微生物群落，將污泥中的有機物氧化分解，轉化為對農作物生長有利的肥料。

資源化；農林堆肥；建材利用

一、引言

傳統的對于污泥處理方法主要在于如何將其無害化，而隨著每年污泥量的不斷增長，單純地將其無害化越來越困難，而且容易造成環境的二次污染。所以許多研究者返現將污泥合理地處理利用，轉化為其他過程的原材料，實現其資源化才是污泥處理的根本出路。目前污泥的資源化利用方式主要有土地利用、建材利用、環保材料和能源利用等。

二、土地利用

土地利用污泥的某些特性，將其施用于農田、園林等，已達到降低育苗成本，提高土地生產力等目的，實現其資源化。主要分為農林堆肥和土地修復兩個方面。

三、農林堆肥

污泥經過微生物發酵后，其中的有機物質和有毒物質得到分解，其理化性質得到改善，且其中本身含有氮、磷。鉀等微量元素，這些都是農作物生長所必須的生長因子，因此可將污泥與秸稈、草炭、輸液、鋸末等植物殘體等混合，在潮濕的環境中好養發酵，借助其中微生物群落，將污泥中的有機物氧化分解，轉化為對農作物生長有利的肥料。經研究表明，對毛白楊、松樹和榆樹施用適量污泥，可促進其生長，林木高度、地徑大幅增加，同時還能促進灌木、草植被的生長。廣州、上海等地也已推廣在園林綠化上施用污泥堆肥。我國東西部地區由于土地資源豐富、農業較為發達，污泥堆肥技術比例達到50%以上。

陶先兵等人發明了一種城市生活污泥高效堆肥裝置及其處理方法，包括混料系統、快熟機、后熟倉、篩分機、造粒機、除臭系統、自控系統；堆肥物料在混料系統中破碎、混合均勻，輸送至快熟機中；快熟機內含攪拌、強制升溫、溫度傳感、通風模塊，堆肥物料進入快熟機經堆腐后的污泥輸送至后熟倉內腐熟、翻拋、除臭；所述除臭系統為植物除臭系統。后熟后污泥可以直接作為園林綠化用營養土，也可與殺菌劑、腐殖質整合劑、特定速效肥料等物料混合經造粒機制成肥料顆粒，作為有機肥施用。

四、土地修復

污泥中的大量有機物質和腐殖質除了可以作為農作物生長的肥料以外，還有作為良好的土壤改良劑，改善土壤結構的作用。礦區，采石場等生態嚴重破壞的地方，地表已經失去土壤正常特征，營養貧瘠，植物難以生長。而污泥具有一定的黏性和吸水性，可以改善土壤特性，防止水土流失；同時污泥中的負營養物質可以有利于微生物生長，提高土壤微生物活性，對于恢復植被有重要的作用。與傳統的耕地取土相比，污泥來源更加廣泛，價格低廉，可就地取材。但需要注意的是，由于污泥中含有大量鹽分、重金屬和有毒有害物質。

五、建材利用

污泥作為一種黏土質資源，含有大量金屬元素，將其干化、磨細后與黏土或粉煤灰按一定比例混合，在高溫下烘焙可使其穩定化，用于制作建筑材料，達到處理污泥和創造經濟效益的雙重目的。依據其利用的初始形態可分為以下三種情況。

六、污泥干化后的利用

污泥中40%以上是由有機物組成的，燒制陶粒時能顯著增加陶粒燒脹系數，獲得超輕陶粒。干化污泥能用做燒結磚部分原料，可以顯著提高燒結磚混合料的塑性指數，顯著降低燒結磚的熱導率。所以，適量污泥摻量可以提高水泥強度。同時，有研究表明污泥中的鈉鉀等堿金屬和銅鋅等金屬元素可以起到礦化劑和助熔的作用，一定程度上能改善水泥的易燒性。但污泥摻量過量也會對水泥易燒性造成影響。因此，干化污泥在水泥生產中的摻量較低。

七、污泥焚燒后的灰渣利用

污泥經過焚燒處理后具有一定的火山灰活性，非常適合作為水泥混合材料或混凝土的摻合料。但由于不同來源的污泥焚燒灰渣的化學組成差異極大。因此，污泥焚燒成的灰渣在水泥混凝土中摻量并不高，還有研究者嘗試將污泥焚燒灰渣用于制備輕質保溫隔熱材料等。

八、脫水污泥直接利用

即利用一些建材生產過程中的加熱或鍛造工藝，不需要另增加干化或焚燒工藝，可直接利用高含水率的脫水污泥。

在水泥生產中，可利用本身生產產生的高溫熟料直接干化脫水污泥。如將脫水污泥直接密閉輸送如高溫傾倒區干化，冷卻后進入熟料儲倉，再和熟料一起分磨成水泥；也有將脫水污泥縣送入水泥生產中的分解爐下部煙室，再與預熱的生料一起送入水泥回轉窖，鍛造成熟料。

在陶粒、磚瓦以及陶瓷燈燒土制品制坯時通常還需要混合料中有一定的含水率和塑性，采用含水率較低的黏土原料時，即可膠乳少量脫水污泥，這對制品生產工藝和性能不會造成明顯的影響，尤其是采用頁巖等含水率非常低的原料時，脫水污泥加入量則可以比較高。

九、環保材料

污泥經過一定人工途徑之后能制成吸附劑、絮凝劑、黏結劑以及可降解塑料等環保材料，為生化污泥的處置和利用提供更多的新途徑。

其中，其制得的吸附劑可用于除去污水中的懸浮物和有機物，COD去除率高，是一種性能良好的有機廢水吸附劑，而且，當其吸附飽和之后，還可以在一定條件下用作燃料進行燃燒，污泥中有害成分被徹底氧化分解。例如通過向污泥中加入化學藥品，然后在充入惰性氣體的條件下，使原料同時發生碳化和活化，最終得到多孔碳的活性炭。

由于污泥中含有的大量有機物質，使其具有相當的黏結性和熱值，即可作為制備黏結劑。例如在污泥作為黏結劑將無煙粉煤加工成型煤的同時，污泥在汽化爐中被分解，防止了二次污染，其次，它還能改善煤內部孔結構，提高碳的轉化率。

PHAs是一種利用大量細菌合成的聚合物，具有可降解性，是一種可替代化石塑料的環保產品。而從剩余活性污泥中挑選培養大量微生物合成PHAs，既實現了污泥的資源化又促進了環保，但由于其成本的高昂，相對限制了其發展。

十、能源利用

污泥含有大量的熱值，因此在污水處理廠內設置消化池，利用污泥發酵產生的沼氣可作為燃料，能完全燃燒,是一種清潔燃料；將沼氣凈化后，還可作為化工原料，制成多種化工制品相當于1kg煤，既可實現污泥熱值的利用，又降低了電耗和運行費用。國外一些學者還研究了以剩余污泥為燃料，利用微生物燃料電池將污泥中的化學能轉化成電能。

十一、其他利用

城市污泥還有一些其他方面的應用，例如Aharon等人污泥中提取出了再生纖維(主要是纖維素嫌惡)，這樣既能獲得相應的所需原材料，又能降低污泥的污染。

[1]陳曉娟,呂小芳.淺談城市污泥的處理、處置與資源化利用[J].蘇州市環境科學研究所,2012,41(5):41-45.

[2]王菲,楊國錄,等.城市污泥資源化利用現狀及發展探討[J].南水北調與水利科技,2013,11(2):99-103.

[3]徐杰,高定,等.城市污泥土地利用的國際發展趨勢與展望[J].中國給水排水,2012,28(20):28-30.

王孟祺(1992.11-)，男，漢族，四川成都人，碩士研究生，天津科技大學生物工程學院，發酵工程專業，研究方向現代釀造技術。