城市污水污泥资源化利用现状浅析论文

城市污水污泥的资源化利用现状浅析

摘要：针对城市污水污泥传统的处置方法如卫生填埋、焚烧及土地利用等存在的不足与弊端,指出了污泥资源化利用方式是今后污泥最佳处置方式,重点就目前研究较多的建材化利用等资源化利用技术及前景进行了分析,为今后污泥的资源化利用提供参考。 关键词：污泥；处置；资源化利用

中图分类号：[tu992.3] 文章标识码：a文章编号： 1 前言

城市污水污泥是污水处理过程中所产生的固态、半固态及液态的废弃物，污泥成分复杂，包括混入生活污水或工矿废水中的纤维、泥沙和动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各种胶体、有机质及吸附的金属元素、病菌、微生物及虫卵等物质的综合固体物质。如若这些污泥未经处理任意排放或处置不当会对周围环境造成严重的污染。因此,寻求经济有效的减量化、无害化和资源化污泥处理技术具有重要意义。

随着我国城市化进程的加快，城市污水处理厂的逐年增加，同时污水处理能力的逐步提高，污泥的产量也在急剧增加。据调查[1]，截至2010年9月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成污水处理厂2631座，日污水处理能力达到1.22×108m3，全国正在建设的城镇污水处理项目达1849个，总设计能力约0.466×108m3/日，按污泥产率3.8%计算，日排出的污泥约达6.4×106m3。多数污水处理厂的污泥处置方法是将污泥经适当浓缩运至垃圾填

埋厂或直接堆放,一方面极易造成二次污染,另一方面污泥中有用资源的流失,从而导致资源浪费[2]。

显然，随着城市污水处理厂的兴建，如何合理的处理处置污泥将显得越来越重要。目前，我国传统的污泥处置方法有填埋、焚烧、及土地直接利用等，这些处置方法均没有对污泥进行有效的资源化利用，且存在着很多社会及环境问题，不是污泥处置的最佳途径[3]。因此，寻求合适的资源化利用途径才是污泥处理处置研究的重中之重。

2传统的污泥处置方法

目前，污泥常用的主要处置方法是卫生填埋、焚烧处理、直接土地利用等,这些处置方法在实际应用中发挥了一定的作用,但随着环境标准的更加严格化,其存在的问题就暴露出来。 2.1 卫生填埋

污泥的卫生填埋开始于20世纪60年代，发展至今已成为一项比较成熟的污泥处置方法。它的优点是投资少、方法简单、见效快、处理量大；缺点是对填埋污泥的土力学性质要求较高，而且需要大面积的场地和大量的运输费用，同时为了防止其污染地下水，地基还需做防渗处理[4]。

然而，污泥的卫生填埋存在着很多问题。污泥中含有的各种有毒有害物质，经雨水的侵蚀和渗漏，会造成地下水、大气的二次污染。另外，由于城市污水污泥的大量产出，能够用于污泥填埋的场所也越来越有少。美国环保局预测[5]，未来几十年内6500个填埋

场中将有5000个被关停。 2.2 焚烧处理

污泥焚烧处理的最大特点在于可以实现污泥的无害化、减量化、资源化，是最“彻底”的处理方式。目前，美国、日本、法国、瑞士、德国等发达国家主要采用焚烧法处理污泥。近些年来，污泥焚烧技术已经逐步成为处理污泥的主流，越来越受到世界各国的青睐。但污泥在焚烧前必须进行脱水,就目前技术水平看,机械脱水成本比较高,自然脱水虽然成本低,但时间长,占地大,受气候影响,而且在晾晒期间污染周围空气。另外焚烧处理一般要求其热值在1000kj/kg以上,焚烧时产生二氧化硫、二恶英等有害气体,污泥中的重金属也会随着烟尘的扩散而污染空气;焚烧成本是其他处理工艺的2~4倍[2]。 2.3 直接土地利用

污泥中含有大量的有机物和植物所需的营养成分，是非常有价值的资源，可将污泥用作土地利用的资源。污泥土地直接利用具有投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,主要应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。但污泥成分及来源相当复杂,在含有营养成分同时,不可避免的也会含有一些有害成分,如含有大量病原菌、寄生虫(卵),以及铜、砷、铅、锌、铝、汞等重金属和多氯联苯、二恶英等难降解的有机化合物及放射性核素等,如不经处理就利用,将会导致土壤或水体污染[2]。

3污泥的资源化利用途径 3.1 建材化利用

污泥中除了有机物外，通常还含有20％～30%的无机物，主要是钙、硅、铁和铝等，污泥建材化是一种充分利用污泥中无机物的有效方法。 3.1.1 烧砖

一研究小组将10%～30%的下水道污泥掺入粘土砖中，并在900℃条件下烧成了普通的建筑用“生态砖”。 这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌、分解了有毒有机物，而且这种砖没有任何异味[6]。浙江大学翁焕新教授在主持省重点项目“污水处理中污泥资源的开发与利用研究”时，通过大量试验研究获得各种技术参数的基础上，利用污泥具有热值高和质地轻的特点，成功研发出了一种轻质砖。这种轻质砖的主要指标达到普通烧结砖的国家标准，具有抗压强度高、节省能耗10%、重量轻于同体积的普通砖，并节省了10%～15%的黏土资源等优点[1]。因此，将污泥用于烧砖不仅实现了废物利用，还缓解了污泥处理的压力，为污泥的综合利用开辟了一条新道路。

3.1.2 烧水泥

1997年日本秩父小野田公司用下水道污泥和垃圾焚烧飞灰等为主要原料生产出了高强度水泥，并建设了世界上第一座生态水泥厂[7]。日本还研究了利用城市污水处理厂产生的脱水污泥为原料制

造水泥技术。它的原材料中约60%为废料，焙烧温度为1 000～1 200℃，因而燃料用量和co2的排放量也较低，有利于城市垃圾的减量化、无害化和资源化，该水泥也被称为“环保水泥”。用污泥烧制水泥时，无须预处理污泥，同时高温可分解清除其中全部有机物，不会产生氮氧化物、烟尘等的二次污染[8]。因此，将污泥用于烧制水泥也是一种行之有效的综合利用方法。 3.1.3制轻质陶粒

昆明某陶粒公司引进国内先进技术，以滇池污泥作为原材料，研制出优质的人造轻骨料——陶粒和陶粒空心砖。其中污泥占原材料的比例高达30％～40％[1]。将这种陶粒空心砖代替普通黏土烧结实心砖，不仅节约了土地，而且节约能源及和钢材，同时也减少滇池污染，从而提高了综合效益，变废为宝。 3.1.4替代沥青细骨料

日本东京都下水道局经过大量实验研究表明，掺入污泥灰的沥青混合物的各方面性与传统材料制成的混合物等同。这种方法处理等量的下水道污泥焚烧后的灰同以往只将其作为生产水泥的原料的方法相比，新方法平均每年能节省1000万日元的成本，同时每年还可少排放9吨二氧化碳[1]。 3.1.5其他建材利用

将污泥熔融成熔融石材：将干燥后的污泥饼定量送入表面熔融炉内燃烧（温度达1300℃)，产生的炉渣经冷却固化呈玻璃质，然后在结晶炉进行热处理，使熔渣从玻璃质改性为结晶质[1]。这种

熔融石材可替代碎石、石材等，用做路基、路面、混凝土骨料及下水道的衬垫[3]。还有研究将污泥取代部分砂，用于制备混凝土。研究表明[9,10]，将经干燥、破碎、筛析处理的管沟污泥取代适量的砂直接用于制备混凝土，并不会影响混凝土的力学性能和耐久性。

3.2 燃烧发电

美国一家环保公司提出一种将污泥(经机械脱水)首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电的综合系统。同焚烧系统相比，全年处理9.5万吨干污泥，可节省资金60%[11]。由此可见，将污泥燃烧发电也是污泥综合利用的一种有效途径。