摘要
城市污水污泥处理处置是污水处理事业的重要部分。在污水处理技术不断发展的今天，污水可以得到相应的处理，但随之产生的污水污泥产量大、成分复杂，给人们带来了二次污染的危险。同时，污泥中含有的有机物又是有效的生物能源，可以进行综合利用。因此，污泥处理处置与污泥资源化利用相结合将是污泥出路的最佳选择。概述了城市污泥的特性和污泥的传统处置方法以及其中存在的问题，分析了污泥资源化技术进展，提出了今后努力的方向。
关键词：城市污泥；处理与处置；污泥资源化；综合利用
1 引言
目前大规模应用的污泥成熟技术包括协同生活垃圾卫生填埋、脱水干化焚烧、生物质堆肥与厌氧消化和土地处置，比例高达83.6%的污泥却被送进了垃圾填埋场进行了非再利用处置，而美国产生的城市污泥土地利用的比例高达47%，日本的市政污泥建筑材料开发的比例也达到了52%。造成我国污泥综合利用的重要障碍来至于污泥本身的物化特性。因为污泥是包含微生物有机体、未降解的有机质和无机物的非均质混合物，成分极为复杂，除了富含有机质和氮、磷等营养元素，也含有一部分重金属 。
2 国内外研究
2.1 城市污泥的产生
在我国，随着经济和城镇化的发展，产生越来越多的污水，城市废水处理率逐渐提高，但也由此产生了数量庞大的污泥[1]。至2016 年，生活污泥产量达3000 万吨。随着城市化进程的进一步推进和污水处理设施进一步的完善来，污泥排放量还会增加。但我国城市污泥的有效处理率目前只有25%。尽管污泥中含有大量的微生物、微量重金属等有害成分，但富含有机质及养分，监测显示，我国生活污水污泥有机质含量范围变化较大，从317g/kg至696g/kg，平均值为438.7g/kg[2]，
2.2污泥有机质资源化综合利用
目前，可提供利用的污泥处理方式是生活垃圾协同填埋、脱水辅助燃料添加焚烧、堆肥或土地利用等，但这些方法均有诸多缺陷，综合利用效率低，具有二次环境污染风险。近年来，城市污水处理厂污泥有机质高效再利用成为环境与社会的需求，也是污泥资源化技术研究的热点。
①土地直接利用
污泥直接应用于土地，给土地带来养分的同时，也给土地的物理化学性状带来一定的改善作用，结构更加疏松而且增透气性加，保水作用更加明显，降低了板结和密度。添加污泥也有利于增加土壤的阳离子交换能力，其类腐殖酸成分对改善土地的酸碱缓冲能力有一定的帮助，同时它也能提供植物或矿物质作用活性位点，增加了农田土壤中氮、磷的养分含量 [3]，替代了部分化学养分的施用。研究表明污泥耕地1年，其土壤有机质含量比没有施用污泥的土壤分别增加了16.39%~63.05%，同时施用污泥后对生长植物的生理特性产生正影响，当污泥用量在22.5t·hm-2~45t·hm-2时，植物株高增加7cm和5.83cm，生物量分别增加11.83%和11.48%。由于污泥土地使用时带入大量的微生物，会对土壤微生物种群产生冲击。采用城市污泥直接投入土壤，一定时间后土壤浅层放线茵数量比10cm土层少，但是细菌和真菌数量却明显大于10 cm土层。但污泥土地利用的大量使用会导致土壤中的重金属逐渐上升，有毒有害物质含量增加，对土壤构成生态风险。污泥的土地利用还有待针对污泥的来源、土壤的类型、植物的种类、施用率等匹配因素之间进行大量的研究。
②堆肥
污泥堆肥是利用污泥有机质、细菌，单独或者添加外源性有机质和微生物进行处理的一种方法。堆肥产品反过来可以吸附污泥中的重金属、限制、络合和固定重金属，降低他们的生物有效性和转移能力。但堆肥原料的不同，腐殖酸随时间的产生量也会有所差别。
研究显示污泥堆肥是增加污泥腐殖酸的一种有效措施，但并不总是这样，污泥与鸡粪和牛粪混合堆肥的产品比污泥的腐殖酸总量降低了约15%。堆肥过程中，腐殖酸的成分变化也较大，堆肥前后相比， H/C、C/N均呈现下降的趋势，N/S上升，C/O百分含量堆肥前后变化不大。
污泥堆肥产品的土地利用对土地的作物也会产生影响，研究显示堆肥污泥的施用显著促进棉花苗的生长，可见对污泥的施用能诱导根系的较快增长，总根量比非施用增加15.7%~20.0%[4]。但过多的施用污泥，土壤中的重金属又会逐渐累积增加，且重金属有纵向迁移的趋势，但是不同的重金属，受土壤类型以及重金属本身属性的影响，迁移的能力差别较大，Cu迁移能力较小，主要集中上层15cm~30 cm的土层，但是Zn的迁移能力较强，接近Cu纵向迁移距离的三倍。土壤重金属增多，作物对其吸收也会相应增多，甚至有些已经超出了国家规定的标准。
③焚烧
污泥焚烧是将干化污泥送入焚烧发电设备进行热处理，其优点是占地面积小、处理快、减量明显、处理量大，但操作条件高、费用高，并产生一定量的有毒物质二噁英。污泥直接焚烧是经预处理将其含水量降低到一定水平，添加辅助物质作为补充热源，送入设备中直接焚烧。从目前我国污泥热值含量来看，这种方法需要的辅助能源比较多，否则无法稳定可靠的持续运行，这势必会产生大量的能源耗费和二次空气污染。干化后焚烧主要是保证含水率低于50%以下进行辅助燃料混合焚烧。污泥热值、辅助燃料和燃烧条件对污泥燃烧产生较大影响，即袁言言等的研究表明当污泥的热值低于11.5 MJ/kg时就需要添加，否则不需要，热值越低，补充量就越多[5]。
污泥掺热处理的诸多缺点让很多研究转向了另一种思路，即把污泥作为掺杂物投入高温处理物料中，烧制水泥就是其中的典型处理措施。因为污泥在700℃高温处理后，产生大量的Si、Al、Ca氧化物和其他离子氧化物，具有火山灰活性的非晶相产物的占比达41%。但过高的掺比比例会影响水泥的活性，限制性的掺入比例为低于10%。这种比例降低了二次污染风险，热值也可以得到高效率的利用，且对水泥产品的影响基本可以忽略。总体来讲，污泥焚烧虽然具有减量化、无毒化优点，二次污染严重，能耗高，推广应用仍有较大的技术困难。
3建议
无论何种污泥的处置和再利用技术都有利弊，采取何种方式要综合考虑多方因素，在兼顾环境效益、社会效益以及经济效益，要遵循稳定化、无害化、减量化、资源化的原则。首先不能只顾眼前利益，要注意预防有害有毒物质的长期积累。其次各地、各行业的污泥成分及成分含量都有所不同，所以在污泥回收利用的时候不能一味地按照固定的技术模式生搬硬套。首先应对污泥成分进行详细的分析，然后选择合适的处置技术，最后再根据实际情况对所选技术加以改进之后投入实施，以免因疏忽而导致不良后果。最后是产品问题，不仅产品本身的质量要符合环境、卫生和健康标准，而且其生产、使用和处置过程也要符合环境标准。
参考文献：
[1] 刘立恒, 林衍, 刘媛媛, 等. 黏结剂对污泥基颗粒炭性能的影响[J]. 中国环境科学, 2014, 34(12):3133-3141.
[2] 马学文, 翁焕新, 章金骏. 中国城市污泥重金属和养分的区域特性及变化[J]. 中国环境科学 2011, 31(8)：1306-1313.
[3] 郭媚兰等. 城市污泥和污泥与垃圾堆肥的农田施用对土壤性质的影响[J]. 农业环境保护, 1994, 13(5):204-209.
[4] 张海芝. 污泥堆肥的施用方式对棉花苗期生长的影响[J]. 棉花科学, 2017, 3:8-12．
[5] 袁言言, 黄瑛, 董岳, 杨凯. 污泥焚烧能量利用与污染物排放特性研究[J]. 动力工程学报, 2016, 36(11):934-940.