.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 陸 源 林慶凱 陳洋芳 張秋月 劉文偉 劉常青

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剩余污泥的處理處置*

1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；2.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 陸 源1林慶凱2陳洋芳2張秋月2劉文偉1劉常青2

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快以及污泥處理率的提高，剩余污泥的產(chǎn)量也越來越大，如何將這些污泥無害化并進(jìn)行有效的利用，是世界各國共同重視的一個問題。該文總結(jié)了污泥的主要處理處置方法，且對國內(nèi)外的污泥處理處置現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并提出污泥的處置方向——厭氧消化。

剩余污泥 填埋 焚燒 土地利用 厭氧消化

1 我國污泥產(chǎn)生現(xiàn)狀

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，廢水處理的達(dá)標(biāo)率要求日益嚴(yán)格，城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急劇增加。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2012年2月公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2011年9月底，全國設(shè)市城市、縣累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠共3077座，處理能力達(dá)到1.36億m3/d；全國正在建設(shè)的城鎮(zhèn)污水處理項目約1300個，處理能力近3100萬m3/d[1]。如果按80％污泥含水率計算，目前我國的污泥產(chǎn)量超過3000萬t/a。然而，我國在污泥處理處置中存在的“重水輕泥”思想十分嚴(yán)重，對污泥處理處置的重視和投入不夠，80%的污泥還沒有得到穩(wěn)定的處理處置。

污泥成分復(fù)雜，不僅含有大量氮、磷、有機(jī)質(zhì)和多種微量元素等可利用成分，也含有有毒、有害、難降解的有機(jī)物、重金屬、病原菌及寄生蟲（卵）等物質(zhì)，而且其中污染物的種類也越來越復(fù)雜、含量也越來越大，如果處置不當(dāng)，將對生態(tài)環(huán)境和人類自身造成極大危害。因此，實現(xiàn)我國城市污泥的減量化、無害化及資源化已經(jīng)成為一個迫在眉睫的任務(wù)。

2 污泥處理處置的主要方法

目前，污泥處理處置方法主要有填埋、焚燒、土地利用、海洋處置、厭氧消化以及一些小范圍的綜合利用（包括污泥制磚、污泥制生化纖維板、污泥制陶粒等）。

2.1 衛(wèi)生填埋

污泥的衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，具有投資少、處理容量大、見效快、操作簡單等優(yōu)點。但也存在一些問題：（1）合適的場地不宜尋找，污泥運輸和填埋場地建設(shè)費用較高；（2）因污泥含水量高，且滲瀝水屬高濃度有機(jī)污水，必須收集處理以防止二次污染；（3）填埋場壓實機(jī)械工作難度加大；（4）填埋場的衛(wèi)生狀況惡劣[2,3]。污泥的衛(wèi)生填埋并不能最終避免環(huán)境污染，而只可能延緩污染的發(fā)生時間?！渡罾盥駡鑫廴究刂茦?biāo)準(zhǔn)（GB16889-2008）》規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置，從而增加了污泥填埋的成本。此外，歐共體已經(jīng)明令禁止有機(jī)物含量超過4%不能進(jìn)入垃圾填埋場。據(jù)美國環(huán)保局估計，今后十幾年80%的填埋場將關(guān)閉。因此，污泥衛(wèi)生填埋不會成為污泥最終處置的發(fā)展方向[4]。

2.2 污泥焚燒

污泥焚燒是一項比較成熟的污泥處理技術(shù)，越來越多的發(fā)達(dá)國家采用這種技術(shù)，日本63%的污泥采用焚燒法處理污泥。焚燒主要利用污泥的有機(jī)成分較高，具有一定熱值等特點來處置污泥。焚燒的技術(shù)優(yōu)勢在于其處理的徹底性，減量率可達(dá)到95％左右，其有機(jī)物被完全氧化，重金屬(除汞外)幾乎全被截留在灰渣中。缺點在于投資和操作費用高，焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰、爐渣和煙氣中含有重金屬和二噁英等有毒有害物質(zhì)，形成二次污染，而且還需要解決污泥焚燒后的固體殘渣處置問題[5,6]。

2.3 污泥干化

污泥干化和熱處理是指利用熱和壓力破壞污泥的膠凝結(jié)構(gòu)，并對污泥進(jìn)行消毒滅菌。污泥干化能使污泥顯著減容、產(chǎn)品穩(wěn)定，無臭且無病原生物。干化處理后的污泥產(chǎn)品用途多，可以用作肥料、土壤改良劑、替代能源等[7]。污泥干化技術(shù)具有工廠化操作、占地少、自動化程度高、易操作等優(yōu)點，但是成本和技術(shù)要求很高，并不是一個經(jīng)濟(jì)的處理方法[8,9]。

2.4 海洋處置

投海操作簡單，對于沿海城市來說其處理費用較低，但是隨著人們生態(tài)環(huán)境意識的加強(qiáng)，人們越來越多地關(guān)注污泥投海對海洋生態(tài)環(huán)境可能存在的影響[10]。美國于1988年已禁止污泥向海洋傾倒。從1998年底，歐共體城市廢水處理法令已經(jīng)禁止其成員國向海洋傾倒污泥。中國政府于1994年初接受3項國際協(xié)議，承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業(yè)廢物和污水污泥。

2.5 污泥厭氧消化

污泥消化是在無氧的條件下，利用兼性菌和專性厭氧細(xì)菌進(jìn)行厭氧生化反應(yīng)，降解污泥中有機(jī)物的一種污泥處理工藝。厭氧消化是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化及資源化的主要環(huán)節(jié)，不僅解決污泥的污染問題，還可以產(chǎn)生清潔能源。但同時也存在缺點，主要是厭氧消化效率低，產(chǎn)氣不穩(wěn)定，而且目前厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣主要以產(chǎn)甲烷為主[11-12]。

2.6 土地資源化利用

土地利用越來越被認(rèn)為是一種積極、有效、有前途的污泥處置方式。這種方式主要是將污泥用于農(nóng)田等的施肥，墾荒地、貧瘠地等受損土壤的修復(fù)及改良，園林綠化建設(shè)，森林土地施用等[13]。污泥中含有豐富的有機(jī)營養(yǎng)成分（如氮、磷、鉀等）和植物所需的各種微量元素（如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等），其中有機(jī)物的濃度一般為60%~70％，其含量高于普通農(nóng)家肥，因此能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，促進(jìn)作物的生長[14]。它具有能耗低、可回收利用剩余污泥中營養(yǎng)物質(zhì)等優(yōu)點。但是，剩余污泥中含有大量的病原體、寄生蟲、重金屬元素以及一些難降解的有毒有害物質(zhì)，剩余污泥的土地利用會帶來土壤和水體的二次污染問題[15]。

3 國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀

3.1 國外污泥處理處置

目前國外污泥處置方法主要有污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、土地利用。根據(jù)本國的國情，對污泥處理處置方法的選擇各有自己的側(cè)重點。美國污泥的處置方式主要是土地利用，上世紀(jì)80年代末以填埋為主，約占42％，1998年土地利用急劇上升至59％；日本由于國土面積較小，采用焚燒處置為主，其次是土地利用；歐洲各國主要是以農(nóng)用和填埋為主，瑞士、丹麥、英國和法國等主要是以污泥農(nóng)用為主，盧森堡、德國、愛爾蘭及芬蘭主要是以填埋為主[16-18]。

3.2 我國污泥處理處置

污水處理中的污泥處理和處置在我國起步較晚，早期污泥產(chǎn)量低且成分簡單, 經(jīng)簡單處理后作為農(nóng)肥。20世紀(jì)90年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，我國隨即展開污泥處理處置方案研究，現(xiàn)已有了污泥衛(wèi)生填埋、土地利用、厭氧消化和焚燒等傳統(tǒng)處理處置方法。目前，我國城市污水處理廠污泥主要還是以衛(wèi)生填埋為主，少部分污泥以堆肥后作為肥料使用[19-20]。

通過調(diào)查表明，福建省目前對污泥的處理方式還是以衛(wèi)生填埋為主。廈門污水處理廠及二廠的污泥有少量作為園林綠化用肥[21]，廈門市杏林污水處理廠把產(chǎn)生的污泥堆肥后作為肥料使用，莆田市污水處理廠有部分污泥開始進(jìn)行堆肥化利用研究，其余的污水廠產(chǎn)生的污泥基本進(jìn)入填埋場進(jìn)行衛(wèi)生填埋。

3.3 處理處置的方向

在目前，污泥的厭氧發(fā)酵處理已經(jīng)越來越成為一種普及的處理方式。由于污泥含水率高、含有較高有機(jī)物質(zhì)、散發(fā)惡臭等原因，造成處理處置困難，成本過高，產(chǎn)生二次污染等問題，但厭氧發(fā)酵處理方法可以較好地改善此類特性。例如改善脫水特性，并可以去除部分的有機(jī)物質(zhì)[22]。通過污泥的厭氧發(fā)酵處理，可以產(chǎn)生氫氣、甲烷等能源物質(zhì)。隨著人們對能源和資源需求的提高，污泥中所含的大量有機(jī)物及營養(yǎng)物質(zhì)正是可以開發(fā)利用的重要資源，而污泥的厭氧發(fā)酵處理正是實現(xiàn)污泥減量化、無害化、資源化的合理途徑。

污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫主要存在的問題是水力停留時間長、消化效率低，其主要限速步驟是污泥的水解過程[23]。為了提高污泥厭氧消化的效率，許多學(xué)者提出將污泥進(jìn)行預(yù)處理，如熱處理、酸堿處理、超聲波處理等，其作用原理是預(yù)處理使污泥的細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物溶出、溶解、水解，從而提高污泥生物降解能力及厭氧消化能力的同時縮短水力停留時間[24]。大量的試驗及文獻(xiàn)表明，污泥預(yù)處理不僅可以增強(qiáng)污泥的融胞作用，提高污泥中的可溶性有機(jī)物成分，同時還可以抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，從而達(dá)到有效提高污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫效率的目的[25~27]。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)和城市的發(fā)展和污水處理率的提高，城市污泥產(chǎn)量必然越來越大。選擇合理有效的污泥處置方法，應(yīng)該兼顧到環(huán)境生態(tài)效益與處置成本、經(jīng)濟(jì)效益之間的平衡。污泥是一種很有利用價值的潛在資源，為了利用這種資源，減少對環(huán)境的污染，國外許多國家都朝著污泥資源化利用的方向發(fā)展。相對于其他國家，我國污泥處理處置技術(shù)還比較落后，同時考慮到我國是一個農(nóng)業(yè)大國，將經(jīng)過厭氧發(fā)酵等穩(wěn)定化、無害化的污泥進(jìn)行土地循環(huán)利用，應(yīng)該是我國污泥實現(xiàn)資源化利用的一種有效方式。

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基金項目：福建省科技廳重點項目（2011Y00181）；福建省教育廳B類科研項目。