前言

市政污泥的成分復雜，含有大量的不穩定有機物、病原微生物以及重金屬元素，如不進行妥善地處置，將會對自然環境和人體健康造成嚴重的危害。然而目前在我國的污水污泥處理過程中，“重水輕泥”的情況十分嚴重，相較于已非常成熟的污水處理技術而言，作為城市污水處理系統中重要的組成部分的污泥處理處置技術仍然存在很大的欠缺，現有統計結果顯示我國的污泥處理率僅有 33%。因此，需要在充分了解市政污泥的特性后，采取合理有效的措施進行污泥的無害化處理。本文簡述了目前國內外使用的市政污泥處理處置方法，并對市政污泥資源化利用的三種途徑進行了介紹。

一、市政污泥的主要成分及特性

1．市政污泥的主要成分

市政污泥是污水處理廠污水處理過程中的主要副產物之一，是由砂子、殘存糞便、微生物殘體等無機物和有機物組成的復雜混合物，通常含有重金屬、寄生蟲卵和病原體等有害物質，同時含有碳水化合物、蛋白質、脂肪以及氮、磷等營養物質。受水體水質及處理工藝的影響，不同地區市政污泥的組成成分存在差異，具體表現為：有機質及營養成分呈現大城市高于小城市、北方城市高于南方城市的特點，重金屬成分呈現工業發達地區高于工業欠發達地區的特點。通過統計全國 90 座污水處理廠的污泥泥質數據，市政污泥營養物質及重金屬成分如表 1 所示。

2．市政污泥的特性 不同地區市政污泥的主要成分雖有不同，但都具備類似的特性，主要包括：（1）含水率高，水的存在形式復雜，難以脫水；（2）形狀不規則、質地不均勻，呈現膠體性質；（3）含有大量持久性有機物，難以降解，對人體和環境有害；（4）存在苯并芘、多氯聯苯類、有機農藥等不穩定有機化合物，其化學性質不穩定，易揮發、易分解、易變質并產生其他有毒有害物質；（5）含有細菌、病毒、寄生蟲卵等微生物病原體；（6）含有氮、磷、鉀等植物營養元素，可提供植物生長的肥料，且硅鋁含量較高，可以替代部分建筑材料。基于市政污泥的以上特性，需要對其進行處理才能避免對人體健康和自然環境的危害。

二、市政污泥處理方法 1．污泥濃縮 污泥濃縮的目的是降低污泥體積和含水率，經濃縮后污泥含水率可降至 80%左右，其體積可減少為原來的1/20。污泥濃縮主要去除污泥顆粒間的孔隙水，常用方法有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等。其中，重力濃縮法的原理是向污泥中投放一定量的絮凝劑使污泥絮凝，利用重力作用使污泥沉淀、分離和壓密在同一系統發生；氣浮濃縮法的原理是先將過量空氣溶于水中，之后迅速降低壓力使其中的氣體析出，利用產生的微小氣泡上浮使污泥浮于水面上；離心濃縮法則是在專用的離心機里對污泥進行濃縮，離心濃縮法對污泥的濃縮程度高于重力濃縮法，但由于成本和技術條件的限制，目前重力濃縮法仍是大部分國家主要采用的方法。

2．污泥穩定 污泥穩定的目的是降解污泥中的有機物質，實現污泥減量，同時消滅病菌并去除臭味。污泥穩定方法主要包括好氧消化、厭氧消化、石灰穩定、氯氧穩定、熱處理技術等。污泥好氧消化和厭氧消化技術的原理是利用好氧或厭氧微生物對污泥中的有機物進行降解，使污泥達到穩定的同時縮小污泥的體積；污泥的石灰穩定法的原理是利用加入石灰后產生的強堿性抑制和消滅病原菌，但在石灰穩定法中沒有有機物被直接降解，加入石灰后，不僅原有的物質不會減少，還會增加固體物的體積，因此其成本因此往往比別的方法更高；污泥的氯氧穩定法就是向污泥內通入氯氣，利用氯氣的強氧化性與污泥反應，在脫水后能夠得到穩定的污泥；污泥的熱處理方法的原理是將污泥在一定壓力下加熱一定的時間，能同時起到污泥穩定和污泥調理的作用，這種方法能夠破壞污泥的凝膠膠體結構，減弱污泥與水的結合力，使污泥中的固體物凝聚起來。

3．污泥調理與污泥脫水 污泥壓濾機脫水是指將流態的污泥轉化為固態或半固態塊體的過程，污泥脫水前需要進行有效調理以降低污泥的水分結合容量。經過脫水處理后污泥的含水率可降至 60%，體積縮小，運輸成本和土地占用面積顯著減少。污泥脫水方法包括自然干化脫水和機械脫水等。機械脫水的原理是利用壓力差使污泥中的水分通過過濾層，泥水分離形成濾液和濾餅兩部分；自然干化脫水是利用濕地、石子襯砌干燥床等區域對污泥進行脫水的方法，在 20 世紀 80 年代初，自然干化脫水曾是主流的污泥脫水處理方式，但由于其占地面積大、脫水時間長，現已很少使用，目前國內外主要采用的對污泥進行脫水處理的方式為機械脫水方法。

4．污泥干燥 傳統的污泥濃縮和污泥脫水工藝很難將污泥的含水率降至 60%以下，只有通過熱干燥才能繼續對污泥進行脫水[7]。污泥熱干燥處理的優點非常多，進行熱干燥處理后的污泥，其穩定性與安全性都大幅提高，一般不需要再進行穩定和消毒處理，同時，相較于污泥的穩定處理和消毒處理環節而言，污泥干燥的過程同樣可以達到污泥除臭和污泥消毒殺菌的安全性要求，甚至更好。盡管污泥熱干燥處理的投資成本很高，但隨著世界各國對于環保要求的逐漸提高，污泥穩定及消毒處理的運行成本也隨之增加，污泥熱干燥技術已得到較為廣泛的推廣。

5．污泥熱解 污泥熱解是利用有機物的熱不穩定性使其在無氧或缺氧條件下受熱分解，形成氣體、液體和固體殘留物的過程。污泥能夠減少污泥的二次污染和土地填埋占用量，實現污泥無害化處理，同時還能回收污泥中燃料油氣以及碳黑等物質。其原理是在一定的加熱條件下使污泥轉化為反應水、油、碳以及不凝性氣體，是一種仍處于實驗階段的新興技術。

三、市政污泥處置方式

1．污泥填埋 污泥填埋是處理市政污泥的一種有效方式，根據填埋場的不同類型可分為兩類：一類是在專門的污水污泥填埋場進行填埋處置；另一類是與生活垃圾一起在城市固體廢物填埋場進行填埋處置，該方法是將污泥與生活垃圾混合后進行平展、壓實、覆土[7]。污泥填埋是我國目前最主要的污泥處置方式，但隨著我國可供填埋場地的不斷減少，在未來勢必會被更加合理的資源化利用方式所取代。

2．污泥土地利用 按照污泥施用對象的不同，污泥的土地利用可分為與食物鏈相關土地利用和基本避開食物鏈的土地利用兩種。與食物鏈相關的土地利用主要是指污泥的農業利用，也就是將污泥或污泥堆肥用于糧食生產；基本避開食物鏈的土地利用是指污泥的林地利用、市政綠化利用、改良嚴重擾動的土地等[7]。需要注意的是，在進行土地利用前，需要對污泥進行穩定化、無害化處理，否則將不能達到污泥安全有效處置的目的。

3．污泥焚燒 污泥焚燒與污泥熱解一樣，都屬于污泥的熱化學處理方法。污泥熱化學處理指通過加熱使污泥發生化學反應，達到污泥穩定和減容的目的。污泥焚燒是最為徹底的一種污泥處置方式，主要包括焚燒脫水污泥和焚燒干化污泥兩種形式，是較徹底的處置方式，一般有焚燒脫水污泥和干化污泥兩種形式，干化污泥焚燒是將脫水后的污泥先進行干燥，之后再進行焚燒。污泥焚燒可以使有機物碳化，使污泥成為灰燼，大幅減少污泥體積，同時能徹底消滅污泥中的有害病原體。污泥焚燒后的灰渣可直接填埋，也可用于制磚、鋪路及廢棄物處理等[7]。污泥直接焚燒的主要問題在于運行成本高，但其帶來的環境效益也十分顯著，在國內外都有著良好的發展前景。

四、市政污泥資源化利用技術分析

1．污泥能源化利用 污泥能源化利用包括污泥制沼氣、污泥制氫、污泥熱解制油、污泥制合成燃料、污泥發電等。市政污泥在厭氧條件下，由厭氧菌將污泥中的有機物分解，能制得甲烷、二氧化碳、水等物質；利用污泥和產氫菌在厭氧條件下能制得氫氣；將污泥與水混合，在高溫高壓下經過一系列化學反應能夠生成低分子油狀物；將脫水干燥后的污泥在小于 400°C的溫度中加熱，能夠得到主要成分為苯系物、脂肪酸、烴類等的熱解油；將污泥與生活垃圾等可燃物混合，能夠制得合成燃料；將污泥與微生物制成燃料電池能將污泥中的部分有機物直接轉化為電能進行利用。

2．污泥建材化利用 污泥的建材化利用主要包括污泥制磚、污泥制水泥、污泥制陶粒、污泥制微晶玻璃等[。污泥中含有大量無機物和金屬元素，與部分建筑原材料的組成成分接近，這為污泥建材化利用提供了方向。將污泥處理并篩分后與其他制磚原料混合，采取適當的生產加工工藝，能夠有效的消滅污泥中的有害病原微生物，制備出符合國家標準的普通燒結磚，同時起到固結污泥中的重金屬元素的作用；污泥經過高溫灼燒產生的廢渣能替代黏土生產硅酸鹽水泥，利用污泥作為配料燒制水泥熟料，能夠改善水泥熟料的易燒性和強度，同時能夠少量減少燒制熟料所需的煤耗；污泥能夠替代黏土與其他原料混合經過脫碳、燒脹制備輕質陶粒；以污泥焚燒后的焚燒灰為原料能制備微晶玻璃，但制備微晶玻璃成本高、污泥利用率低，如何提高污泥灰的利用率和降低制備成本將是未來利用污泥制微晶玻璃的研究重點。

3．污泥材料化處理 污泥的材料化處理主要包括污泥制備活性炭、污泥制備絮凝劑、污泥合成可降解塑料以及污泥做粘結劑等。以市政污泥為原料，使用化學活化法，能夠制備污泥基活性炭；脫水前污泥中微生物的細胞內外含有大量多糖、蛋白質等有機物，可作為黏結劑使用，胞內物質還具有一定的絮凝活性，可作為原料制備生物絮凝劑；污泥的厭氧消化過程中會產生揮發性脂肪酸，可用于生物可降解塑料的生產。 五、結語 市政污泥含有大量的難降解有機物、病原微生物及重金屬等有毒有害物質，是城市廢棄物的重要組成部分，同時它又是一種可利用的資源，若處理得當，不僅不會對環境造成污染，還能帶來經濟效益。因此，在市政污泥的實際處理中，應根據污泥的特性和城市發展階段因地制宜地建立一個完整的、多元化的污泥處理處置系統，實現自然資源的最終循環利用。

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