城市污泥處置技術及資源化應用進展

時間：2019-03-07 14:06

來源：水工業市場雜志

作者：朱盛勝、陳寧等

污泥堆肥化技術雖然是目前最有發展潛力的一種處置技術，但是由于國內很多污水廠混入工業污水，污泥中含有潛在的污染物質造成污泥堆肥化技術受到限制。目前國家農業部己通過嚴格把控污泥制品的肥料證的方式限制污泥制品進入食物鏈或生態系統，因此對污泥堆肥化產品的后續發展還有待于進一步研究。

(2)城市污泥消化制沼氣

污泥消化制沼氣己有100多年的歷史，20世紀80-90年代開始逐步實現規模化和工業化。城市污泥含有大量有機物，經厭氧消化可分解成穩定物質，實現污泥減量化和無害化處置，同時產生以甲烷為主的沼氣。現代工業化污泥生產沼氣是將污泥置于特定的反應器內，根據污泥不同成分，通過對反應器內厭氧環境的實時監控和調節，充分利用微生物參與有機物的逐級發酵降解，針對國內某些地區污泥有機質比例偏低，可考慮與餐余垃圾協同發酵，最終實現甲烷化。反應后的殘渣(僅剩原總量的40%)中仍存在大量豐富營養成分，可作為有機肥料或土壤改良劑用于農田、土壤的修復與改良等。該技術資源化、無害化程度高。

2.城市污泥的建材資源化

(1)城市污泥制生態水泥

我國建材行業是天然礦物和能源的高消耗行業，每年生產各種建筑材料需消耗50多種資源，給環境帶來沉重負擔。城市污泥含有20%-30%的無機物，尤其是混凝法處理廢水的污泥中含有大量的鋁、鐵等成分，經焚燒后灰渣可替代部分水泥原料;其添加一定量的石灰，高溫焚燒制得質量符合國家標準的生態水泥。

污泥制水泥技術管理簡便、可操作性強、污泥處置成本低、節約資源保護環境，符合循環經濟和可持續發展戰略。發達國家利用城市污泥生產水泥己有豐富的經驗，例如日本利用城市污泥焚燒灰渣和下水道污泥為原料實現水泥的批量化生產，并于2001年建成世界上第一座生態水泥廠，年產量11萬噸水泥。

(2)污泥制輕質陶粒

輕質陶粒是一種人造輕質粗集料，因質地輕、強度高、保溫性好等特性備受關注，可用作路基、混凝土骨料或花卉覆蓋材料，是一種具有發展潛力的新型建材。相關方面的研究于20世紀80年代己趨成熟，并己進行大規模應用。制備機理是用污泥做主要原料，黏土和爐渣做輔助料，經過焙燒、成球形成具有一定硬度的污泥陶粒，常見的技術方法有同轉窯焚燒技術。

(3)污泥制磚

污泥制磚是指將污泥經過一定處理篩選后，與其他原料或外加劑混合(如黏土、頁巖、煤研石、粉煤灰)，加壓成型，焙燒后制得污泥磚。該方法不僅在坯料中封存污泥中的有毒重金屬，殺死有害病菌，實現污泥資源化;同時充分利用污泥熱值，制成的污泥磚空隙多、磚質輕，具有一定的隔音隔熱的效果，而且完全沒有異味。經過條件優化，污泥磚的主要指標可達到普通燒結磚的國家標準，具有高抗壓強度、重量比同體積的普通磚輕等優點，可節省10%的能耗，10%-15%的黏土土資源。常見的污泥制磚有兩種方法，分別為污泥焚燒灰制磚和干化污泥直接制磚，目前市場上以干化污泥直接制磚為主，其工藝主要是通過人工烘干或自然晾干將污泥干化后進行磨細處理，之后和其他原料混合加壓成型燒制成磚，污泥制磚主要技術要點是控制污泥摻量(10%-20%)，當污泥摻量高于30%時，污泥磚抗壓強度己不能達到磚的性能標準。

3.污泥的環境資源化應用

(1)污泥制黏結劑

城市污泥含有大量有機物，有一定黏結性能與熱值，可用于制備型煤黏結劑。城市污泥替代白泥可以改善高溫下型煤的內部孔結構不通，提高成型煤的氣化反應性，降低燃燒后灰渣中的殘炭，提高碳轉化率，同時污泥在高溫氣化爐內被處理，可以有效防止二次污染。實驗研究表明煤中摻入20%左右的城市污泥(含水率為80%)，不會影響煤的燃燒特性，相反改善和提高煤的燃燒性能。

(2)污泥制吸附劑

活性炭是一種常見的高效吸附劑，但是制備商品活性炭的原材料昂貴，其是導致活性炭生產成本高原因之一。理論上幾乎所有含碳物質均可用作制備活性炭的原材料，而城市污泥含有豐富的有機碳。以含碳較多的生化污泥為原料在一定高溫下可以通過化學途徑將其制成含碳吸附劑，可用于處理污水處理。

4.污泥其他資源化應用

(1)污泥制動物飼料

污泥中含有大量有價值的營養物質，粗蛋白占28.7%-40.9%、灰分占26.4%-46.0%、纖維素占26.6%-44.0%,脂肪酸占0%-3.7%，且污泥蛋白中含有幾乎所有家畜飼料所需的氨基酸，各種氨基酸之間相對平衡，因此可以將凈化處理后的污泥加工成污泥飼料。研究表明將污泥飼料用來喂魚，可提高魚的產量，同時用污泥飼料與一般飼料混合(混合比例為9：1)飼養的雞與用一般飼料飼養的雞對照，雞的體重有所增加，產蛋率也有提高。但是如果污泥未經預處理而被制成污泥飼料，污泥飼料中的有毒物質在動物體內的積累，可能會造成的潛在危害，其影響還有待于進一步研究。

(2)污泥低溫裂解制油

污泥低溫裂解制油研究開始于20世紀80年代，己成功應用于處置市政污泥。該技術是把含水率約為65%的污泥在無氧條件下加熱升溫至4500℃左右，在催化劑作用下污泥中的脂肪烴化合物轉化為油、炭、不凝性氣體和反應水。