城市污泥资源化利用与思考.doc

1、城市污泥资源化利用与思考摘要随着我国城市污水处理能力大幅提高，城市污泥问题也日益突出。污水污泥量显著增加，污泥填埋用地日益紧张，污泥处置带来的环境问题引起了普遍关注。通过分析国内外城市污泥的处置现状，明确资源化利用是解决污泥问题的关键和发展方向。在此基础上，就污泥在土地利用、建材利用、能源利用等方面的应用进行了描述，同时还分析了资源化利用存在的问题，认为污泥处理应该在政策、管理、经济及技术等多方面加以综合规划实施。只有这样，才能加快污泥资源化利用，实现可持续发展。 关键词污泥处理；污泥资源化；环境保护 中图分类号F292 文献标识码A 文章编号10065024（2013）09016404 污水

2、处理和污泥处理是解决城市水污染两个重要环节。目前我国仅仅在污水处理上发展较快，而污泥处理却严重滞后。我国十一五的污水处理能力，已经接近或达到发达国家水平，据住房和城乡建设部通报，截至 2012 年 6 月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂 3243座，污水处理能力达到 1.39 亿 m3/d。每年可产生含水率 80%的污泥约2500 余万吨。污水处理率已经接近发达国家水平，而污泥在减量化、稳定化、无害化和资源化处理应用却远远滞后。目前处置方式中，土地填埋占 63.0%、污泥好氧发酵加农用约占 13.5%、污泥自然干化综合利用占5.4%、污泥焚烧占 1.8%、污泥露天堆放和外运各占 1.

3、8%和 14.4%。县级城市都配备了污水处理设施，但对污水处理厂排出的污泥处理设施极为有限，甚至处于空白状态。土地填埋、露天堆放等不当的处置方式已经形成“污泥围城”现象，并且带来严重的二次污染，如不加以妥善处置，随着社会发展，就必然更多地产出污泥，带来更加严重的后果。因此，加强宏观管理，合理规划，增加污泥处理的投入力度，提高现有技术的应用，加强污泥科学处理与处置的研究已刻不容缓。 一、污泥处置趋势 污泥处置按有效利用分类为两种：一是作为废物处置，进行填埋、抛海和填海（抛海已经被国际海洋法所禁止） 、露天堆放。二是作为资源加以利用，主要包括土地利用、建材利用和能源利用等。 填埋是将污泥作为废弃物

4、处理，露天堆放则是城市污泥产量过大的无奈之举。该处置方式造成占用大量的土地资源，不少城市很难找到新的填埋场；由于多为露天填埋，经过雨水淋滤后，没有做好稳定化和无害化处理的污泥很快会恢复原形，污染附近的地下水，产生的恶臭气体等会对环境造成二次污染，带来安全隐患。 污泥填埋的比例大小和数量多少直接反映一个国家、一个区域或一个城市的经济水平、环保意识、环保管理和环保技术水平。从欧美日等发达国家看城市污泥已经作为资源被有效利用。德国循环经济法已从法律层面将污泥定义为资源物，通过法规限制污泥填埋以促进污泥资源化利用。填埋比例日渐减少，有的国家已经零填埋。我国是发展中国家，环保事业起步时间短，污泥填埋在相

5、当长的时间内还将是主要的处置方式，但必须在处理过程中进行稳定化、无害化处理以消除恶臭。无害化处理可以通过杀灭生物污泥中的虫卵及致病微生物、去除或转化合成有机物、重金属离子等有毒有害物质以达到长期安全无害。 污泥资源化利用是基于污泥中富含氮、磷、钾以及各种有机物，含有 ca、si、Al、Fe 等元素的矿物质等等，根据各污泥性质和地区经济条件以及环境条件，通过处理技术进行减量化、稳定化、无害化处理，有选择地用于土地改善、建材制造或能源利用等。 将城市污泥作为废弃物处置已造成诸多环境问题，令人堪忧。虽然，当前城市污泥资源化利用比例还很小，存在诸多方方面面的问题，但是随着全民环保意识提升、污泥综合管理

6、能力的提高及污泥资源化利用技术发展等，这一状况将逐步得到改变。这不仅满足社会需求，增加经济效益，还有利于建立循环经济以持续发展，是解决城市污泥问题的根本出路。 二、城市污泥资源化利用主要途径及存在问题 作为污水处理厂的伴生产物，经过恰当的工艺选择处理，可以变废为宝。对其进行合理利用是城市污泥处置未来发展的主要方向。污泥资源化技术不仅可以将污泥有效处置，还能达到循环经济的目的。污泥资源化利用主要包括土地利用、建材利用及能源利用等（见图） 。 根据污泥特性选择处置工艺和确定最终用途，在安全、环保的前提下实现污泥资源化利用。 （一）土地利用 按照国家相关标准，根据污泥的性质分析及用途要求，对污泥经过

7、选择浓缩、稳定、脱水、灭菌、干化、堆肥等工艺的组合处理后，用于农田、林地和园林绿化，土地的复垦以及沙化或荒漠化土地的改良等。 污泥堆肥是土地资源化利用的主要方法。堆肥与化学肥料相比，氮、磷、钾含量较低但有机物含量高，肥效慢但持续时间长。污泥可以作为土壤调节剂，改善土壤的通气性，提高对酸碱的缓冲能力，提供养分交换，可以有效地改善植物的生长状况。在污泥性质稳定的前提下确定合理的工艺条件，原理上堆肥几乎可以杀死所有病原菌，大量细菌被降解成可以利用的有机质，重金属元素也得到较好的稳定处理，肥效增加，挥发分减少，显著降低对土壤和农作物的不利影响。但是实际应用中，堆肥自动化程度低、周期长、效果不稳定，造成

8、堆肥过程中散发臭味、蚊蝇产生等，污染周围环境。我国城市污泥本身显示具有重金属含量高且种类繁多并含有各种致畸致癌的有机化合物的特性。处理后的部分有害物质残留会通过食物链在人体内富集。基于对污泥成分复杂性和不确定性以及相关农产品对人体健康带来的隐患考虑，农业堆肥利用还有许多研究工作要做。 由于我国尚没有系统、科学的管理办法和农用控制标准，污泥在土地利用时无害化处理不到位，使不少土地被污染。污泥土地利用的安全性受到质疑。在国际上，对于污泥土地利用存在着争论。争论的焦点是按当今的无害化处理后，污泥中仍然稳定存在的内分泌干扰物、多溴化灭火剂的分解产物等等将会带来何种环保后果。但是，基于当前科学研究对污泥

9、无害化处理的认知，综合比较其他污泥处置利用技术、经济及效果等方面，土地利用具备优势。60%以上的欧盟成员国污泥处理处置方式中土地利用占到了 50%以上，其中爱尔兰、芬兰达到近 80%。美国在 20世纪 90 年代以前，其污泥处理处置方式中土地利用仅占 30%，而到 2005年这个比例已经增长到 66%。可以预见，我国在相当长时间内，土地利用将是污泥资源化利用的最主要方式。 （二）建材利用 污泥建材利用是污泥资源化利用的重要途径。污泥中含有 2045%的无机物，含有重金属离子，如 cu，Pb，cd，zn，cr，Ag 和 Ni 等有害有毒重金属；经过处理的污泥能够用于烧制建筑材料，在不同的建材生产

10、中参入不同比例的污泥而得到资源化利用；在燃烧过程中，有毒重金属被固溶封存在产品中，有害细菌及微生物被全部杀死而达到无害化；污泥中的有机物也参与燃烧而减少能源的消耗。污泥建材利用主要有污泥制沥青、砖、陶粒、混凝土、生态水泥、生化纤维板等。从综合需求看，污泥合理处置是环境保护的迫切要求，城市发展需要大量的建材，污泥作为建材原料无疑是一种可持续发展的资源化利用方式。 当前，日本在污泥建材利用方面比较成功，不少工厂运行多年并产生良好的经济效益，这也佐证了污泥建材若被利用在恰当的工艺就能够满足环保要求，该处置方法能够达到可持续发展目的。我国以及许多西方发达国家在污泥建材利用发展方面大多还处于研究及尝试阶

11、段，还存在标准制定不完善，技术、工艺不成熟以及推广应用等方面问题，还有很长的一段路要走。如果在政策上、资金上给予大力支持，加强该领域现有技术的应用和科学研究，那么可以肯定污泥建材资源化将会成为污泥处置的主要手段之一。 （三）能源利用 污泥能源化利用是在获取其中热质的同时，对其干化和焚烧，实现稳定化、无害化、减量化。能源利用主要有污泥厌氧消化产生沼气发电和污泥燃料燃烧发电。 厌氧消化产生沼气发电是通过污泥厌氧发酵，产生的沼气在燃气内燃机的气缸内燃烧做功，把化学能转换成机械能，最终产生电能和热能。这种方法无需对污泥进行脱水处理，经厌氧罐发酵后，能消化一定比例的污泥，剩余的沼渣经脱水稳定化无害化处理

12、后，可制成有机肥；污泥消化可以抑制病菌，改善污泥的卫生状况；脱水后的消化污泥还可作为发电厂或水泥厂的辅助燃料。沼气发电以其低排放、低污染、节约能源、废物资源化等优点而倍受关注。青岛麦岛污水处理厂充分利用污泥消化产生的沼气发电，显著减少污水处理厂市场电能消耗，消化后的污泥体积能减少 30%，北京高碑店污水厂沼气发电可满足厂内 20%的用电需求。但是也存在基础投资和运行成本较高，污泥经厌氧消化后只能减量不到一半，大量剩余污泥残渣需要通过其他技术进行处理。产生的消化液 COD浓度相当高，需建立配套的污水处理设施或返回到污水处理厂处理等等问题。 污泥燃料（包括污泥与煤粉、重油等燃料混合形成的、污泥与城

13、市有机垃圾混合形成的、污泥干化后形成的污泥燃料） 。污泥燃料燃烧所释放出的热能通过热回收系统和发电系统实现能量转化。污泥焚烧技术可将污泥中水分和有机质完全去除，并杀灭病原体，只得到少量污泥灰烬，而且可以利用热能发电，是最具发展潜力的污泥处置技术。污泥焚烧发电既实现了无害化又实现了资源化。污泥协同焚烧是污泥热处理的发展趋势之一，但存在污泥焚烧过程二次污染，苯酚类有毒有机物在金属氧化物的催化作用下就会形成二 f 英。焚烧还会带来悬浮的未燃烧或部分燃烧的粉尘与重金属污染，以及臭气。污泥焚烧发电时产生的腐蚀性会对发电站设备产生影响，焚烧污泥的能源利用率不高。 三、污泥处理与处置的几点思考 （一）污泥的

14、处置与利用是当前环境科学中的重要课题，更是人类能否良性繁衍生息的大课题，涉及到人类生存空间和生存所需资源 要认真地客观地分析过去、现在，正视过去“重水轻泥”造成的污泥处置的种种乱象，从战略高度系统规划未来污泥科学处置方案。健全污泥处置法律法规、制定和完善污泥处理处置标准；明确各级政府责任，建立和促成污泥处理处置政策链、管理链、技术链、资金链的形成，使得各个环节操作能有序合理地进行。 （二）污水处理和污泥处理应该纳入统一系统加以统筹规划，在政策、法规、经济、管理和技术上协调统一 污泥的处理与处置要在综合环境生态效益、处理成本、经济效益与综合投入之间动态均衡。污泥的产出量、污泥资源化处置能力之间动

15、态均衡。只有这样，才可能在污水处理得到飞跃发展的同时，使得产出的污泥也得到同步妥善处置，实现当前技术经济条件下的资源最大化利用。（三）建立科学的运营管理机制 在加大各级公共财政投入基础上，积极吸收各类社会资本，扩大污泥处理投入，弥补过去的欠账。建立多元化的投资融资和运营管理机制，鼓励通过特许经营等方式引导社会资金参与污泥处理处置设施建设和运营。将污泥处理成本逐步纳入污水处理成本并计入缴费范围，解决污泥处理处置费用不足问题。对污泥处理单纯从经济角度衡量得与失是不恰当的，应该综合考虑污泥处置的社会效益和环保效益。制定相应的扶持政策给予支持，如以污泥为原料或作为辅助燃料生产的电量给予补贴或优惠上网，

16、对污泥处理处置生产用电执行优惠电价等等措施，以强化污泥资源化利用。 （四）与发达国家比较，在技术上我们尚有较大的差距，因此，引进、消化、吸收国外先进技术非常必要 要加强如脱水技术、高温好氧堆肥技术和厌氧消化等关键技术研究；加强如污泥干燥、焚烧和热解过程中传热传质、燃烧过程自动控制、热能回收利用、烟气/尾气一体化净化控制等设备开发。实现污泥处理处置装备国产化、成套化和产业化。鼓励因地制宜研发和推广高效率、低成本、低能耗的处理技术及设备。 （五）综合考虑本地区污泥泥质特征、自然环境条件、经济社会发展水平等因素，因地制宜地制定科学合理的污泥处理处置专项规划或实施计划 对人口密集、用地紧张的发达城市，

17、以污泥干化焚烧等资源化利用为主，有机质含量较高的污泥可用于土地施用，如用作肥料、回填土等；有机质含量较低或重金属含量高的污泥适用于建筑生产，制造陶粒、地砖、水泥等；污泥热值较高的，可用于制油、制煤等。 （六）尽可能在有条件的污水处理厂将工艺延伸到污泥处理环节上，进行减量化、稳定化处理 这样不仅仅利于管理，还可以显著减少污泥处理环节，减少污泥处置过程设施的投入，降低成本，降低能耗以及降低环节的二次污染等。如厌氧消化产生沼气发电和余热可直接用于污水厂，消化液易返回污水处理工艺环节再处理。既获取了能源亦达到了减量化、稳定化和无害化结果。污泥半干化和干化处理可以减少运输量和对处理过程中产生的污水再处理

18、。 （七）严把企业污水排放关，企业污水必须经过预处理达到城市排污标准方可排入城市污水管网，避免污水超标排放 对偷排或超标排放应给予严厉的处罚，从源头上减少或杜绝有毒有机物和无机物进入污水处理厂，保持城市污泥性质具有相对的稳定性，使污泥处置方式保持稳定，处理工艺设备得以稳定长期的适用。 四、结语 “十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划中，明确提出污泥无害化处理处置目标为：到 2015 年，直辖市、省会城市和计划单列市的污泥无害化处理处置率达到 80%，其他设市城市达到 70%，县城及重点镇达到 30%。并按照“安全环保、节能省地、循环利用、经济合理”的原则，加快污泥处理处置设施建设。这表明，国家对污泥处理与处置日益重视，虽然，当前在污泥处理与处置的政策、相关标准、资金投入以及技术等方方面面存在这样那样的问题，但我们有理由相信污泥资源化利用必定得到长足发展。污泥资源化利用，不仅满足社会需求，而且是未来解决城市污泥问题的唯一出路。 责任编辑：凌昊