污泥国内外处理现状

污泥国内外处理现状

一．污泥产生现状

随着城市进程的加快和生活质量的提高,公众对环境问题愈来愈关注,对环境质量的要求也逐渐提高,为防治水域污染、改善生态环境,我国城市污水处理率迅速提高。污水处理过程中,必然产生大量的污泥,污泥量占污水量的0. 3%～0. 5% (体积)或为污水处理量的1%～2% (质量) ,如果进行深度处理,污泥量会增加0. 5%～1%倍。目前我国污水处理量和处理效率虽然不高(4. 5% ) ,但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨,而且每年还以大约10%的速

度增长。

随着污水处理技术的推广,污泥产量的日益增加直接导致污泥问题的日益紧迫,据1998年不完全统计,城市污水处理厂已覆盖了全国23个省市自治区,已经也正在建设的城市污水处理厂共计近300座,日处理污水量达1. 0 ×105 m3。据有关预测,我国城市污水量在未来20年还会有较大的增长, 2010年污水排放量将达到440 ×108 m3 /d; 2020年污水排放量将达到536 ×108 m3 /d。

在我国城市污水处理厂中,传统的污泥处理工艺处理费用昂贵,约占污水处理厂总运行费用的20% ～50% ,投资占污水处理厂总投资的30% ～40%。而污水处理中的污泥处理和处置在我国还刚刚起步,在我国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1 /4,处理工艺和配套设备较为完善的还不到1 /10。并且有资料显示, 60%以上污泥未经处理直接农用,不符合污泥农用的卫生标准,将造成重金属污染等严重环境问题。

近年来,欧洲的污泥产量增长趋势明显,一方面是因为污水管网的服务人口不断增加,另

一方面是因为水质排放标准越来越严格。欧盟委员会根据增长趋势预计2005 年的干污泥年产量将达9. 4 ×106 t 。污泥量的增加给环境带来沉重的负担,而且极为严格的相关法规也加重了污泥的处理处置难度,欧洲正面临着进退两难的困境:一方面,为使污水厂出水水质更加安全的相关标准更为严格;另一方面,严格的污水处理法规也导致了污泥产量的明显增加,因此需要新建污泥处理处置设施或对现有设施进行改造。

当污泥投海的处置出路被越来越广泛地禁止后,其他处置方法所占份额有所增长,迄今为止土地填埋仍是较便宜的处置方法,然而相关的填埋限制和法令降低了其经济性。在欧洲,含有可生物降解有机物的固体废弃物将不允许填埋,丹麦、瑞士已分别于1997 年7 月1 日和2000 年1 月1 日实施了该项禁令,德国也将于2005 年6 月1 日实行该法令。欧盟于1999 年公布了固体废弃物土地填埋法令(于2006 年起实施) ,要求所有欧洲国家用于土地填埋的固体废弃物中有机物含量必须逐年递减,其中污水厂污泥也是该法令规定的固体废弃物种类之一。

填埋工艺不仅受到填埋场所的限制,而且产生的气体和渗滤液对环境影响较大。对于污泥的填埋在城镇垃圾技术规范附录B 中已有了相应的规定,其中对污泥填埋能力的评估规定了两类重要参数: ①强度参数,横向剪切强度> 25 kN/ m2 ,单轴压强> 50 kN/ m2 ; ②干固体中的有机物比例, I 类填埋场(惰性废物填埋场) 的灼烧减量< 3 % , II 类填埋场(生活垃圾填埋场) 的灼烧减量< 5 %。

对灼烧减量的规定意味着干燥污泥需进行焚烧才能满足填埋要求。近十年来,发达国家从环境安全与土地保护的角度对污泥填埋提出了更高的管理要求,包括选址、工艺和污染物处理标准等,这导致了污泥填埋成本的显著上升(超过了污泥的土地利用,为污泥焚烧成本的1/ 2 左右) 。另外,由于污泥中含有许多有害物质,在农用过程中可能会对土壤—植物系统、地表水、地下水系统产生影响,因此污泥农用的前景不容乐观。

根据欧盟1997 年的统计数据,36. 6 %的污泥用于农用,41. 5 %的污泥用于填埋,但是这两种主要出路在目前正面临着法规和公众的压力。相比之下, 焚烧作为减量化最大的处置方

式,在各种处理工艺中具有较大优势,如焚烧后的剩余物质是很稳定的灰质、可适用于不同的规模等。

据美国环保署估计，1998年全美干污泥产量为6.9百万吨。在过去的20年，美国人口和开展市政污水处理的人口数量皆得到显著增加，而且自从1972年政府颁布水净化条例以来，污泥量得到了快速的增加。可以预计，随着人口水平的持续增加，污泥的产量还会增加，而且污泥产量的年增长速率会超过市政所能提供污水处理服务人口的增长速率。1986～1996年期间，美国只经过1级处理的污水流量减少了4％，而经过二级或更高级处理的污水流量增加了2％。假设这种趋势发展下去，根据市政所能提供污水处理服务人口的增长和污水二次处理以及污泥产量的轻微改变进行预测，到2005年美国干污泥产量将达到7.6百万吨，2010年将达到8.2百万吨。这就是说，从1998年到2010年，污泥产量将增加19％。

由此可见，污泥正日益已影响着人类的生存和生活环境，如何妥善处置污泥,使其无害化资源化、资源化已成为全球关注的课题。

二．污泥成分和危害

污泥的共同特点是水分高(一般98% ) ,体积庞大,不易处理。污泥成分复杂,含有大量的有机物质(主要为苯、氯酚等) ,有毒有害的重金属,病源微生物、寄生虫卵,盐类以及放射性核素等难降解物质,对动物、人类以及环境造成较大的危害。

我国城市污泥中有机物（VSS）含量约为55%～60％，而欧美等国可达70-80%（均指初次沉淀池污泥）。一般来说，新鲜污泥中有机物含量越高，消化分解的程度越高。污泥中有机养分和微量元素可以明显改变土壤理化性质、增加氮、磷、钾含量，改善土壤结构，促进团粒结构的形成，调节土壤pH和阳离子交换量，降低土壤容重，增加土壤孔隙和透气性和田间持水量和保肥能力等，城市污泥还可以增加土壤根际微生物群落生物量和代谢强度、抑制腐烂和病原菌[3，5～8]。污泥用作肥料，可以减少化肥施用量，从而减少农业成本和化肥对环境的污染。

不加稳定处理的污泥任意排放,污泥中较为丰富的有机质和N、P等营养物质将消耗水中的氧,造成水体水质恶化, 影响水生物的生存,以及生活、工农业用水。重金属不易降解,十分稳定,它们一旦进入水体,除了通过食物链在生物体内逐步积累外,只能被水中的悬浮粒子吸附沉入污泥。污水处理过程中70%～90%的重金属通过吸附或沉淀而转移到污泥中,这使得污泥中重金属含量较高。污泥中的重金属有Cu、Ni、Cd、Mn、Pb、Hg和Zn等,是污泥资源化利用的最主要障碍,各地污泥所含重金属的种类大同小异,但其含量相差

甚大。

为防止污泥造成水源水质恶化,污染土壤、农作物等必须对其进行适当处理排放。三．污泥分类与特点

污泥产生与工厂生产工艺、处理方式密切相关,性质上存在很大的差异. 按来源与处理方式大致可分成三类:

1. 初级污泥或化学污泥

指来自生产工艺过程聚集的污秽杂物,经由初步混凝后,以重力沉降或溶气浮除等初级废水处理分离所得的污泥. 其悬浮固体水合物与多数溶解性有机物尚未经微生物消化分解,污泥颗粒的絮凝形成主要靠化学絮凝药剂聚集等的化学处理,粒径相对较小( < 100 μm) 而致密。

2. 二级污泥或生物污泥

指由生物处理方法所产生的污泥. 主要由初级污泥在曝气槽与悬浮状态的好氧性微生物及污水中的溶解性有机物接触,摄取水中生物分解成分进行生长繁殖而形成,称为活性污泥. 此外还可以将微生物附着在固体基质上形成生物膜,这个过程中会产生少量的生物污

泥. 二级污泥结构松散,含水率极高,平均粒径在100～500μm 之间,脱水性差.

3. 三级污泥或消化污泥

初级化学污泥与二级生物污泥混合后在消化槽进一步处理所形成的污泥即为三级污泥或消化污泥. 在污泥的消化处理过程中,分解未能分解的有机物,破坏污泥的高比表面积结构,将吸附于其上的水分剥除成为自由水,改善沉降性与脱水性.

四.污泥对环境的污染

尽管污泥含有丰富的养分，但是也含有大量病原菌、寄生虫（卵），铜、锌、铬、汞等重金属、盐类以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物。这些物质对环境和人类以及动物健康有可能造成较大的危害。

1.污泥盐分污染

污泥含盐量较高，会明显提高土壤电导率，破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收，甚至对植物根系造成直接的伤害，而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失。

2.病原微生物

污水中的病原体（病原微生物和寄生虫）经过处理还会进入污泥。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种，其中危害较大的是寄生虫。Polan和Jones（1992）认为污泥中病原体对人类或动物的污染途径大致有4条：①直接与污泥接触；②通过食物链与污泥直接接触而感染；③水源被病原体污染；④病原体首先污染了土壤，然后污染水体。污泥农用引起的潜在疾病的流行，被认为主要与沙门氏菌和绦虫卵有关[10]。

3.氮磷等养分的污染

在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的污泥之后，当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时，N、P等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化，进入地下引起地下水的污染。所以N、P等养分迁移对环境影响是一个需长期监测研究的工作[9]。

4.有机物高聚物污染

城市污泥中主要的有苯、氯酚等。尽管目前国内外对城市污泥中有机污染物的研究并不多，但是一些国家对农用城市污泥中有机污染物的特征及其在农业环境中的行为、生态效应和调控措施等方面进行了一定的研究。西方发达国家对污泥中有机污染物的浓度进行了一定的限制，并对PCBs、PCDD／Fs等提出了一些限量建议，但是除苯并（a）芘制定了控制标准外，我国还未能制订出较完善的城市污泥有机污染物限制标准。迄今为止的试验研究表明，通过根部有效的吸收和在植物中转移的二噁英/呋喃及6种重要的PCB衍生物的量很少，即使土壤中PCDD／PCDF含量很高、污泥过量施用也不会显示出这些有机污染物的有害毒性。

5.重金属污染

在污水处理过程中，70％～90％的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水如镉、铬；一些重金属来源于家庭生活的管道系统如铜、锌等重金属。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难去除，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。

四．世界各国污泥处理处置方法

1.卫生填埋

卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强。但是其侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤和地下水污染。污泥卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥填埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等，

对处理技术标准要求越来越高（例如德国从2000年起，要求填埋污泥的有机物含量小于5％），许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约40％的污泥采用填埋处置，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，例如英国污泥填埋比例由1980年的27％下降到1995年的10％，预计到2005年将继续下降到6％。

据Biocycle杂志的调查表明：2000年美国大部分污泥被有效利用，21个州的50％以上的污泥被循环利用，4个州的50％以上的污泥被填埋，5个州的50％以上的污泥被焚烧。调查的40个州中，有5个州没有污泥陆地填埋处置，17个州没有污泥焚烧处理。由此表明：美国的污泥的主要处置方法是循环利用，而污泥填埋的比例正逐步下降，美国许多地区甚至已经禁止污泥土地填埋。据美国环保局估计，今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。这意味着填埋并不能最终避免环境污染，而只是延缓了产生的时间。

另外，自从1996年10月，英国对污泥陆地填埋处理征收一定的税收，结果污泥农用重新引起了人们的兴趣，因为它是一种经济可行的方法。

2．污泥农用

污泥农用投资少，能耗低，运行费用低，其中有机部分可转化成土壤改良剂成分，因此污泥土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式。这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。科学合理地土地利用，可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用是一条很有发展前途的利用方式，因为它不易造成食物链的污染。污泥还可以用于严重扰动的土地如矿场土地、建筑排废深坑、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地。这些污泥利用方式减少了污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥、又恢复了生态环境。

影响污泥农用的主要因素是重金属污染、病原体、难降解有机物及N、P的流失对地表水和地下水的污染。目前对重金属污染研究较多，主要集中在污泥农用后土壤耕作层重金属的变化，作物各部位富积量，存在形态及其影响等。大量的研究表明：近十几年来，城市污泥中重金属含量呈下降趋势，只要严格控制污泥堆肥质量，合理施用，一般不会造成重金属污染。

为提高污泥农用效率、减少有害物的含量可采取将污泥制成有机－无机复合肥料，适当添加钾肥以补充肥料中钾的不足，另外，在经济政策上应当给予生产污泥复合肥的单位和个人以优惠。

污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方法。英、美、法等许多国家城市污泥的农用率在70％以上，有的高达80％以上。下表为1998年世界各国污泥产量和处理状况。

注:“a”资料来源：赵丽君等，污泥处理与处置技术的进展，中国给水排水，2001，

V ol.17.No.6:23-25.）

由上表可以看出：大部分欧洲国家的污泥以填埋为主，美国和英国的污泥以农用为主，日本的污泥则以焚烧为主，而我国污泥处理处置大部分以农用、简易填埋处理为主。

总之，污泥农用和陆地填埋是大多数国家污泥处置的两种最主要方法。农用和陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制状况 ,同时也与国家的大小和农业发展情况有关。

近年来，随着污泥农用标准（如合成有机物和重金属含量）日益严格的趋势，许多国家，如德国、意大利、丹麦等污泥农用的比例不断降低，而污泥填埋的比例有增加的趋势。但也有一些国家，如美国、英国和日本等污泥农用的比例呈增加趋势，填埋呈减少趋势。

3．污泥焚烧

以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，有机物焚烧会产生二噁英等剧毒物质。自1962年德国率先建议并开始运行了欧洲第一座污泥焚烧厂以来的20年中，焚烧的污泥量大幅度增加。在国外，特别是西欧和日本已得到了广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60％以上，欧盟也在10％以上。

为防治焚烧产生二噁英等有害气体，要求焚烧温度高于850℃。焚烧后产生的焚烧灰可以改良土壤、筑路，制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等。此外，已经有一些公司正在开发将脱水污泥制成燃料以发电的新技术。在国内由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到应用。

4．污泥干化和热处理

污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少4～5倍，产品稳定、无臭且无病原生物，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。早在20世纪40年代，日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥，经过几十年的发展，污泥干化技术的优点正逐步显现出来。

由于污泥热干燥技术要求和处理成本较高，管理较复杂，所以这项技术直到20世纪80年代末期瑞典等国家的成功应用之后才在西方发达国家推广。污泥低温热处理技术无害化和减量化彻底，其地位已经逐渐增强，研究表明：低温热解是能量净输出过程，成本低于直接焚烧。

5.污泥堆肥

堆肥化技术是国际上从60年代迅速发展起来的一项新兴生物处理技术。70年代以后由于污泥产生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出，污泥堆肥技术引起了世界各国的广泛重视，并成为环保领域的一个研究热点，这时人们开始考虑利用堆肥化技术取代部分传统的物理化学方法。进入80年代之后，日本、韩国以及欧美一些国家相继研究开发出封闭式发酵系统，以机械方式进料、通风和排料，虽然设备投资较高，但是由于自动化程度高、周期短，日处理量大，污泥处理后质量稳定，容易有效利用，而且可以有效控制臭气和其他污染环境的因素，所以综合效应好，日本神户、大阪等地已经开发出多种发酵仓工艺系统。

各种堆肥工艺各有优、缺点，都在不断地完善和发展。美国20世纪80年代初开发了比较完善的Beltsville好氧堆肥法。污泥连续发酵工艺是目前国际上较为先进也是较为普遍使用的处理方法，已在美国、日本、欧洲广泛采用。在美国、德国、荷兰等发达国家，污泥堆肥大多由污水处理厂出资，国家资助并交专业公司承包产业化经营，污泥处理和处置按照市场经济规律运转，发展趋势良好。日本于1954年建立第一座污泥堆肥中心，到20世纪90年代末已建成了35座堆肥厂，许多大型的堆肥厂的发酵仓和生产线以及袋装产品很具规模，且机械化、自动化程度较高。美国1973年只有少数几家污泥堆肥厂，到目前为止美国已经建成数以百计的污泥堆肥厂。虽然国外将污泥堆肥处理后制成复合肥已经相当普遍，但是国内污泥堆肥的商品化生产正在蓬勃地发展中。我国的深圳、太原、石家庄、西安等地已经出现了污泥堆肥产品。

污泥循环利用主要当作肥料用于农业或林业。但是，对食品的清洁生产和人类无污染食品消费的关注可能会增加对污泥处理问题的争论。一方面，公众将鼓励循环利用计划，而另一方面，对洁净和健康食品的需求将会增加对污泥利用的限制。

6．海洋倾倒

海洋倾倒操作简单、对于沿海城市来说其处理费用较低，但是，随着生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥海洋倾倒对海洋生态环境可能存在的影响。美国于1988年已禁止污泥海洋倾倒，并于1991年全面加以禁止。日本对污泥的海洋投弃作了严格的规定。中国政府于1994年初接受3项国际协议，承诺于1994年2月20日起不再海上处置工业废物和污水污泥。海洋倾倒在英国尤其流行，因为与其他方法相比，其费用相当低。但是从1998年底，欧共体城市废水处理法令（91／271／EC）已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥。

7．污泥处理处置费用分析

污泥处理及处置费用是昂贵的，约占全部基建费用的20～50%，甚至为70%。在我国城市污水处理厂中，传统的污泥处理工艺处理费用约占污水处理厂总运行费用的20%～50%，其投资占污水处理厂总投资的30%～40%。

欧洲国家花在污泥管理方面的费用超过100亿欧元，其中15亿欧元花在污水处理厂污泥以及数目不详的类似污水污泥的工业污泥处理上。由于污泥农业利用难度的增加，所以有必要建设一些焚烧厂，从而使处理费用升高3～4倍。

限制污泥农用的经济后果是相当大的。如果依靠限制的可供选择的处理方法，处理成本将由农用的75欧元／吨上升到焚烧的400欧元／吨。据德国的数据显示：污泥热处理费用将达到600欧元／吨。因此，排除有问题的化合物可能是经济的解决办法。

总之，各国应当根据自己的地理位置、环境状况，经济实力、交通等因素来综合确定哪一种处理方法较为适合。

五．世界污泥处理处置标准

制定污泥利用标准应当根据土地利用情况、取样深度以及土壤pH值等因素进行调整。欧美国家根据各自具体情况制定了城市污泥土地利用技术标准。

英国的标准主要包括污泥中各项有毒有害物质、pH指标、污泥无害化、卫生化、稳定化

处理后各项指标值，土地类型及其性质的测定，处理后污泥的土地使用范围。

美国联邦政府对城市污泥土地利用有严格的规定，在《有机固体废弃物（污泥部分）处置规定》中，将污泥分为A和B两大类：经脱水、高温堆肥无菌化处理后，各项有毒有害物质指标达到环境允许标准的为A类，可作为肥料、园林植土，生活垃圾填埋覆盖土等；经脱水或部分脱水简单处理的为B类污泥，只能林业用土，不直接用于改良粮食作物耕地。自从1992年以来美国没有污泥倾倒入海洋，这是符合1988年制订的禁止污泥海洋倾倒公约的，结果许多将污泥倾倒入海洋的城市与其他城市联手将污泥制成土壤调理剂和肥料，以便用于农业土地和庭院。但是，为了避免污泥的负面效应，对应用于土地的污泥中化学物质进行了一些限制。这些限制源于化学物质从修复的土壤向植物、动物、和人类迁移的14条途径的冗长的风险评价。As、Cd、Pb、Hg和Se的浓度是为防止直接吸入污泥的儿童患病而制订的。对于这些元素，其他到达人类的途径和对动物和植物的所有影响都作为这些化学物质的浓度上限。对Cr、Cu、Ni、Zn的浓度限制是为防止其对作物的毒性而制订的。部分有机物的限制也加以考虑，因为这些物质已经被美国禁用或者被调查监测到已经超过了接受限。

由表2说明：欧共体的成员国污泥利用标准是不同的。1986年6月12日，欧共体通过了“欧洲议会环境保护、特别是污泥农用土地保护准则”。目前，欧洲委员会正在考虑对重金属和可能的有机污染物进行限制，但是，这将会限制污泥循环利用的潜力。几个成员国已经建立了更为严格的污泥重金属含量的限制，一些国家已经引进了污泥中有机污染物含量的限制。

德国1972年6月通过了第一部废物处置法，于1982年1月15日在废物处置法下通过了一项有关农业、林业及园艺用地上使用污泥的法律条令，1992年4月15日对其进行了修改，1994

年7月8日又通过了物质循环管理－垃圾法，并于1996年9月生效。

目前我国关于污水处理厂污泥处理处置国家标准只有“农用污泥质量标准”（GB4284－84），此外还有部级标准“城市污水处理厂污水污泥排放标准”（GJ3025－93）。

欧盟成员国污泥污染调查结果显示：重金属使用越少，污泥污染越小，因此，越有利于污泥的循环利用。增加污泥的作为肥料的施用需要考虑农业土地污染不会影响食物质量、也不能导致环境破坏。

最近好的迹象显示：由于丹麦、德国、法国以及芬兰采用了更有效的污水处理技术，所以重金属含量下降了，而氮、磷的含量增加了。

六．污泥资源化技术简介

污泥处理技术大致可归结为两大类：一是抛弃型技术，污泥作为废物不利用；二是资源化技术，充分利用污泥中的有用成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，有利于建立循环型经济，近年来得到广泛关注。

1.污泥堆肥

污泥中含有大量的有机质、氮、磷、钾等植物需要的养分，其含量高于常用牛羊猪粪等农家肥，可以与菜籽饼、棉籽饼等优质的有机农肥相媲美。但是污泥中往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法。

堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善（如水含量降低，呈疏松、分散、粒状），便于贮存、运输和使用；高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。

我国农村利用杂草、秸秆等和禽兽粪便混合，制成有机肥料的做法已有很长的历史，但这种堆肥过程主要靠自然通风或表面扩散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作为大规模处理处理、生产高质量堆肥产品的手段。现代堆肥化制好氧快速堆肥过程，污泥堆肥过程的主要技术措施比较复杂，主要包括：调整堆料的含水率和适当的C/N比；选择填充料改变污泥的物理性状；建立合适的通风系统；控制适宜的温度和pH值等。

2、污泥消化制沼气

污泥厌氧消化不仅是现在，而且也是未来应用最为广泛的污泥稳定化工艺。厌氧消化较其他稳定化工艺获得广泛应用的原因是它具有如下优点：

（1 ）产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需的能量；

（2）使最终需要处置的污泥体积减少30%~50%；

（3）消化完全时，可消除恶臭；

（4）杀死病原微生物，特别是高温消化时

（5）消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。

但当处理厂规模较小，污泥数量少，综合利用价值不大时，也可采用污泥好氧消化。它的主要优点是：运行操作比较方便和稳定、处理过程需排出的污泥量少。但运行费用大、能耗多。在具体工程实践中，污泥处理采用哪种工艺，厌氧消化还是好氧消化，应视具体情况而定，如污泥的数量、有无利用价值、运转管理水平的要求、运行管理与能耗、处理场地大小等。有机污泥经消化后，不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且污泥数量减少（在厌氧消化中，按体积计约减少1/2左右），污泥的生物稳定性和脱水性能大为改善。这样，有利于污泥再作进一步的处置。

3.污泥燃料化技术

随着污泥量的不断增加及污泥成分的变化，现有的污泥处理技术逐渐不能满足要求，例如燃

烧含水率80%的污泥，每吨污泥（干基）的辅助燃料需消耗304~565L重油，能耗大；污泥填埋必须预先脱水到含水率至少小于70%，而达到这样的含水率目前的污泥脱水技术需要消耗大量的药剂，既增加了成本，也增加了污泥量；土地还原是目前污泥消纳量最大的处理方法，但很多工业废水中含有重金属和有毒有害的有机物，不能作肥料或土壤改良剂。因此寻找一种适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现减量化、无害化、稳定化和资源化的污泥处理技术，是当前污泥处理技术研究开发的方向。污泥燃料化被认为是有望取代现有的污泥处理技术最有前途的方法之一。

污泥燃料化方法目前有两种，一种是污泥能量回收系统，简称HERS法（Hyperion Energy System），第二种是污泥燃料化法，简称SF法（Sludge Fuel）。

（1）、HERS法

HERS法工艺流程如图1所示。它是将剩余活性污泥和初沉池污泥分别进行厌氧消化，产生的消化气经过脱硫后，用作发电的燃料。混合消化污泥林、离心脱水至含水率80%，加入轻溶剂油，使其变成流动行浆液，送入四效蒸发器蒸发，然后经过脱轻油，变成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。轻油再返回到前端做脱水污泥的流动媒体，污泥燃料燃烧产生的蒸汽一部分用来蒸发干燥污泥，多余用来蒸汽发电。

HERS法所用的物料是经过机械脱水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸发法一般是用蒸发干燥法，不能获得能量收益，而采用CG法可以有能量收益；污泥能量回收两种方式，即厌氧产生消化气和污泥燃烧产生热能，然后以电力形式回收利用。

图1 HERS法工艺流程

（2）、SF法

SF法工艺流程如图2所示。它将未消化的混合污泥经过机械脱水后，加入重油，调制成流动浆液送入四效蒸发器蒸发，然后经过脱油，变成含水率约5%、含油率10%以下，热值为

23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流动介质重复利用，污泥燃料燃烧产生蒸汽，作为污泥干燥的热源和发电，回收能量。

图2 SF法工艺流程图

HERS法与SF法不同，一是前者污泥先经过消化，消化气和蒸汽发电相结合回收能量。后者不经过污泥热值降低的消化过程，直接将生成污泥蒸发干燥制成燃料；二是HERS法使用的污泥流动媒体是轻质溶剂油，黏度低，与含水率80%左右的污泥很难均匀混合，蒸发效率低，而SF法采用的是重油，与脱水污泥混合均匀。三是HERS法轻溶剂油回收率接近100%，而SF法重油回收率较低，流动介质要不断补充。

4.污泥的建材利用

污泥中除了有机物外往往还含有20~30%的无机物，主要是硅、铁、铝和钙等。因此即使污泥焚烧去除了有机物，无机物仍以焚烧灰的形式存在，需要做填埋处置。如何充分利用污泥中的有机物和无机物污泥的建材利用是一种经济有效的资源化方法。

污泥的建材利用大致可归结为以下方法：制轻质陶粒、制熔融资材和熔融微晶玻璃，生产水泥等，制砖已经很少应用。过去大部分以污泥焚烧灰作原料生产各种建材，近年来，为了减少投资（建设焚烧炉），充分利用污泥自身的热值，节省能耗，直接利用污泥作原料生产各种建材的技术已开发成功。

污泥制轻质陶粒的方法按原料不同可分为两种，一是用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结。这种方法20世纪80年代已趋向成熟，并投入应用。利用焚烧灰制轻质陶粒需要单独建设焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了直接从脱水污泥制陶粒的新技术。

污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料及地下管道的衬垫材料。但是以往的技术均以污泥焚烧灰做原料，投资大，污泥自身的热值得不到充分利用，成本高，阻碍了进一步推广应用。近年来开发了直接用污泥植被熔融材料的技术，大大降低了投资和运行成本，提高了产品附加值。

我国是世界水泥第一生产大国，对照国外经验，利用生产水泥消纳废物的潜力很大。目前我国水泥工业利用废物例还不到10%。水泥生产中利用废物主要是高炉水渣、粉煤灰，副产品石膏、炉渣烟尘、旧橡胶轮胎等。近年来，日本利用城市垃圾（污泥）焚烧灰和下水道污泥为原料生产水泥获得成功，用这种原料生产的水泥叫生态水泥，2001年已建成第一座生态水

泥厂，年生产能力为11万吨。一般认为污泥作为生产水泥原料时，其含量不得超过5%，按此估算，日本东京都污水处理厂的污泥可年产200万吨生态水泥。由此可知，污泥生产水泥既是污泥资源化利用的重要途径，也是行之有效的方法，已引起国内外的高度重视。

5.活性污泥做黏结剂

据不完全统计，我国现有城市污水处理厂日处理能力约为600万吨，每年产生的污泥量约为100多万吨。再加上大型企业和石化厂的污水处理装置，全国每年产生的污泥量十分可观。而与此同时我国有数千家小型合成氨厂，其中绝大多数采用黏结性较强的白泥或石灰做气化型煤黏结剂。通常将这类黏结剂制成的型煤成为白泥型煤或石灰炭化型煤。石灰炭化型煤气化反应性好，但成型工艺复杂，石灰添加量较多、成本也高，影响工厂经济效益。白泥型煤生产工艺较简单，制成的型煤强度高，但型煤气化反应性差，灰渣残炭高，蒸汽耗量大，是困扰生产厂家的一大难题。为此寻找一种黏结性高、成本低、型煤气化反应好的黏结剂一直是化肥厂的一个重要课题。污泥本身含有有机物，如蛋白质、脂肪和多糖，具有一定的热值，又有一定的黏结性能。活性污泥做黏结剂将无烟粉煤加工成型煤，而污泥在高温气化炉内被处理，防止了污染；污泥作为型煤黏结剂，替代白泥可改善在高温下型煤的内部孔结构，提高了型煤的气化反应性，降低了灰渣中的残炭，提高炭转化率，污泥既可以作为一种黏结剂，同时也是一种疏松剂，污泥的热值也得到了利用，且污泥处理量大。

6.剩余污泥制可降解塑料

聚羟基烷酸（PHA）是许多原核生物在不平衡生长条件合成的胞内能量和碳源贮藏性物质，是一类可完全生物降解、具有良好加工性能和广阔应用前景的新型热塑材料。在化学合成塑料所造成的“白色污染”日益严重的今天，PHA作为合成塑料的理想替代品，已成为微生物工程学研究的热点。目前利用纯钟发酵生产是获得PHA的主要途径，但由于生产成本过高制约了其大规模的商业化应用。因此，降低PHA的生产成本是大规模商业化应用PHA所需解决的首要问题。活性污泥是废水处理系统中自然形成的微生物和有机物的聚集体，1974年有人从活性污泥中提取到PHA，为利用活性污泥生产PHA奠定了基础。

7.污泥低温热解制燃料油

生物法污水处理过程中，不可避免的有一定量的污泥产生，污泥处理已经成为污水处理系统的重要组成部分。目前最常见的污泥处理方法是农用、填埋和焚烧。由于前两种方法均需要一定的土地，而占总处理成本25%~50%的燃料费用又使焚烧成为相当昂贵的污泥处理方法。因此，通过改善污泥的燃烧性质，取得污泥燃烧的能量自身平衡是节约污泥热化学处理过程能源的有效途径。

污泥低温热解是利用污泥有机质在加热条件下的部分热裂解过程，产生活性衍生燃料的技术。经此过程污泥转化为燃烧特性优越的油、炭和可燃气，过程所需的能量由产生的燃料燃烧提供，剩余能量以燃料油的形式回收。此技术由Bayer和Bridle进行了实验室研究，Canada 进行了中试研究，证明是一个能量自给有余的过程，有可观的应用前景。

七．各式污泥及其处理工程的特点

1.生活污泥特点：

产泥量中等，一般占到污水总体积的0.1%左右，但是总量大

有机物含量高，一般可达到30%~60%

混有部分工业废水，会导致重金属含量增加

含水率高，一般达到95%~99%，即使脱水后含水率仍处于60%~80%

有大量的病原菌和寄生虫，容易腐烂发臭，极不稳定

生活污泥处理特点：

无害化、减量化、稳定化、资源化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理

制成高热值的干燥颗粒用来制砖或辅助燃料

2.印染污泥特点：

产泥量大，总污泥量占到污水总体积0.3%~1.0%

含水率高，一般高达96%~99%，经机械脱水后仍有55%~85%，体积和质量还较大

印染污泥一般惰性物质较高，而有机物、病原菌等

含量较少，热值也较低，一般重金属含量高

印染污泥处理工程特点：

无害化、减量化、资源化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理

制成干燥颗粒用于制砖或辅助燃料

3.造纸污泥特点：

灰分比较大，一般可以达到50%~70%，所以热值比较低

含水率高，一般达到95%~99%，即使脱水后含水率仍处于0%~80%

污泥量比较大，而且其中含有大量的纤维

造纸污泥处理工程特点：

无害化、减量化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理

4.制革污泥特点：

产泥量大，一般每天可以产生40-80吨污泥/万吨废水

有机物含量高，由于在皮革处理过程中产生大量的皮毛、血污，所以有机物含量非常高有毒物质多，S2-和三价铬含量高，而且三价铬转化为六价铬后有致癌作用

皮革污泥处理工程特点：

无害化、减量化、资源化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理

制成干燥颗粒用于水泥压制品以固化有害物质

5.电镀污泥特点：

含有氰化物以及六价铬、铜、锌、镉、镍等重金属

化学法处理电镀废水是产生污泥的主要来源

电镀污泥中有机物含量低，热值小

电镀污泥处理工程特点：

无害化、减量化、稳定化、资源化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理

制成干燥颗粒用于水泥压制品以固化有害物质

6.石油化工污泥特点：

成分比较复杂，含有不同种类的重金属

一般石油污泥含油，粘度大

含水率高，一般高达96%~99%，经机械脱水后仍有70%~85%。，体积和质量还较大

有机物含量小，热值较低

石油化工污泥处理工程特点：

无害化、减量化、稳定化

将脱水污泥进行干化处理

污泥分级特殊处理.

八．展望

污泥处置是世界范围内关注的环境问题。污泥如果处理不当而随意排入环境, 不仅会造成资源和能源的浪费, 而且有可能产生二次污染, 危害人身健康。目前正在使用或处于小试阶段的处理处置方法有多种,但各有其优缺点。污泥处理处置技术的选择应遵循稳定化、无害化、减量化和资源化的原则。也就是说,应在考虑环境效益和社会效益的前提下, 尽可能提高其经济价值。

随着国民经济的飞速发展, 新的污水处理厂将不断建立, 污泥排放量必然会大量增加。根据我国国情,污泥的处理应着眼于污泥的综合利用, 化害为利, 变废为宝。所以污泥资源化应是未来发展的主要方向。为实现污泥的资源化和商品化利用, 需要注重有关污泥高效快速堆肥、污泥堆肥制造有机- 无机复合肥、污泥制造建筑材料、污泥热能利用等关键技术的研究以及相关设备的研制开发。

总之, 污泥的资源化利用在今后相当长的一段时间内将是我国污泥处理的主要发展方向, 今后应加强宏观管理, 研究和推广经济上合理、技术上切实可行的实用技术, 从而实现资源的永续利用, 走可持续发展的道路。

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