趙麗君 張大群 陳寶柱
（天津水工業(yè)工程設(shè)備有限公司）

1　概況

　　天津市是我國(guó)四大直轄市之一，是北方重要的工商業(yè)城市和內(nèi)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中心。改革開(kāi)放以來(lái)，我市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善。市政府十分重視城市環(huán)境建設(shè)和保護(hù)，尤其是對(duì)水環(huán)境的治理與改善，近十多年來(lái)先后建成兩座大型城市污水處理廠（紀(jì)莊子、東郊），日處理規(guī)模達(dá)66萬(wàn)m3污水，幾乎將市區(qū)1/2城市污水凈化處理，使天津市的城市污水處理，無(wú)論是處理率還是技術(shù)水平均列全國(guó)之首。從1984年至今兩座污水廠為天津市提供了19億m3的二級(jí)凈化水，取得了可觀的社會(huì)和環(huán)境效益，對(duì)減輕渤海灣的污染作出了重要的貢獻(xiàn)。
　　但是，在城市污水處理過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的污水污泥，它容量大，不穩(wěn)定，易腐敗，有惡臭，如不加以妥善處理和處置，將造成堆放和排放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染，更有甚者，將污水污泥任意施于農(nóng)業(yè)，導(dǎo)致農(nóng)作物污染，土壤受到不可逆轉(zhuǎn)的中毒受害。
　　城市污水污泥既會(huì)造成污染，又可進(jìn)行綜合利用。污泥中所含的有機(jī)物是有效的生物能源，污泥中的有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)可以改良土壤，避免板結(jié)，而污泥中豐富的氮、磷、鉀等則是植物和農(nóng)作物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物。干燥的污泥可產(chǎn)生16.65～20.93兆焦/t的熱能,是一種低熱值的燃料.當(dāng)今世界上,越來(lái)越多的人對(duì)“地球上的一切資源都是有限的”這一客觀存在的事實(shí)有了越來(lái)越深刻的認(rèn)識(shí)，因此，污水污泥的處理處置與污泥資源化的相結(jié)合，必將成為城市污水污泥唯一的最終出路。一個(gè)城市污水處理廠、污泥處理處置不當(dāng)就不能夠充分發(fā)揮它消除污染保護(hù)環(huán)境的作用，也就明顯地削弱了污水處理廠的凈化功能。

2　污泥處置國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　污泥處理與處置的目的主要有以下四個(gè)方面：
　　（1）減少污泥最終處置前的體積，以降低污泥處理及最終處置的費(fèi)用；
　　（2）通過(guò)處理使污泥穩(wěn)定化，最終處置后不再產(chǎn)生污泥的進(jìn)一步降解，從而避免產(chǎn)生二次污染；
　　（3）達(dá)到污泥的無(wú)害化與衛(wèi)生化；
　　（4）在處理污泥的同時(shí)達(dá)到變害為利、綜合利用、保護(hù)環(huán)境的目的，如產(chǎn)生沼氣等。
　　污泥穩(wěn)定化處置以厭氧消化為主，發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用，歐美、日本、獨(dú)聯(lián)體等國(guó)家，用厭氧消化處理污泥占污泥量的一半以上。表1示出歐洲各個(gè)國(guó)家污泥處理方式所占比例，厭氧平均占58％，發(fā)達(dá)國(guó)家六十年代，對(duì)污水處理廠污泥處理處置系統(tǒng)的裝備已達(dá)到先進(jìn)的成套產(chǎn)業(yè)化水平，如污泥消化系統(tǒng)設(shè)備、污泥濃縮脫水設(shè)備、污泥干燥焚化設(shè)備、沼氣綜合利用設(shè)備、污泥高溫堆肥系統(tǒng)裝備以及污泥固化工業(yè)利用技術(shù)與設(shè)備，八十年代末又應(yīng)用濕式氧化技術(shù)處置污泥。我國(guó)城市污水處理廠污泥處理起步較晚，八十年代中期建設(shè)城市大型污水廠，污泥處理也采用中溫厭氧消化，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也引進(jìn)了設(shè)備，尤其是借助國(guó)外貸款建設(shè)項(xiàng)目中，污泥處理系統(tǒng)裝備幾乎全部需要進(jìn)口。近十多年來(lái)，我國(guó)城市污水廠污泥處理技術(shù)和某些單項(xiàng)專用設(shè)備有較大發(fā)展，積累了中溫厭氧消化技術(shù)的豐富經(jīng)驗(yàn)，而在污泥處置和最終出路方面尚屬試驗(yàn)研究階段。

　　污泥無(wú)害化主要包括殺死蟲(chóng)卵，減少病菌和消除重金屬的污染，后者只能從上游污染源的嚴(yán)格控制來(lái)解決，污泥處置和綜合利用方法有填埋、焚燒、排海、制造建筑材料等途徑。表2列出歐洲各國(guó)污泥產(chǎn)量及處置方式所占比例。

來(lái)源：Oslo Commission.Water Research Center.Water Services Association EWPCA

　　據(jù)美國(guó)環(huán)保署估計(jì)，美國(guó)15300個(gè)城市污水處理廠中，年產(chǎn)干固體污泥769萬(wàn)噸，45%的污泥用于農(nóng)林業(yè)，21%進(jìn)行填埋，30%用于投棄海洋。焚燒法由于能耗高，所以只占3%。原西德年產(chǎn)干污泥約200萬(wàn)噸，農(nóng)田利用占32%，填埋占59%，焚燒占8%。日本55%的污泥進(jìn)行焚燒，35%的污泥進(jìn)行填埋，約9%的污泥進(jìn)行農(nóng)田利用。污泥排海處置，由于對(duì)海洋越來(lái)越高的要求，許多國(guó)家已停止使用。污泥焚燒以日本、德國(guó)、奧地利等國(guó)占比例高，一般大型污水廠污泥通過(guò)焚燒無(wú)害化，產(chǎn)生的熱能可回收利用，污泥減容減量化程度很高，但焚燒投資巨大，操作管理復(fù)雜，能耗和運(yùn)行費(fèi)均很高，近期內(nèi)我國(guó)還不能全面推廣采用。據(jù)報(bào)導(dǎo)，日本擬研究污泥焚燒后殘?jiān)阼T成塊石堆砌的處置方法。總之，在大多數(shù)國(guó)家中，特別是發(fā)展中國(guó)家土地利用和填埋仍是污泥處置的主要途徑，而隨著可填埋范圍的日益減少，土地利用將是一個(gè)主要的發(fā)展方向。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，城市污水污泥的土地利用應(yīng)是一項(xiàng)重要的途徑。
　　污泥的最終處置途徑：

　　污泥的土地利用已有多年歷史，主要包括污泥農(nóng)用，污泥用于森林與園藝、廢棄礦場(chǎng)等場(chǎng)地的改良等。污泥中含有豐富的有機(jī)物和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素以及植物生長(zhǎng)必需的各種微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于農(nóng)田能夠改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。污泥的土地利用是一種安全積極的污泥處置方式。
　　盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn)，但是，污泥中也含大量病原菌、寄生蟲(chóng)（卵），以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性元素等難降解的有毒有害物。一般來(lái)說(shuō)，污泥要作土地處置必須經(jīng)無(wú)毒無(wú)害化處理后（污水處理過(guò)程的凈化和污泥高溫堆肥），才能作土地利用，否則，污泥中的有毒有害物會(huì)導(dǎo)致土壤或水體污染。
　　為此，歐美國(guó)家根據(jù)各自具體情況制定城市污泥土地利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要有污泥中各項(xiàng)有毒有害物、pH指標(biāo)的測(cè)定，污泥無(wú)害化、衛(wèi)生化、穩(wěn)定化處理后各項(xiàng)指標(biāo)值，土地類型及其性質(zhì)的測(cè)定，處理后的污泥土地適用范圍。美國(guó)聯(lián)邦政府對(duì)城市污泥的土地利用有嚴(yán)格的規(guī)定，在《有機(jī)固體廢棄物（污泥部分）處置規(guī)定》中，將污泥分為A和B兩大類：經(jīng)脫水、高溫堆肥無(wú)菌化處理后，各項(xiàng)有毒有害物指標(biāo)達(dá)到環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)的為A類，可作肥料、園林植土、生活垃圾填埋坑覆蓋土等所有土地類型；經(jīng)脫水或部分脫水簡(jiǎn)單處理的為B類污泥，只能林業(yè)用土，不能直接用于改良糧食作物耕地。
　　污泥農(nóng)用從我國(guó)具體情況來(lái)說(shuō)是最為可行、最為現(xiàn)實(shí)的處置方式。其特點(diǎn)為：
　　（1）可大量處置污泥，原則上只要污泥達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就可用于農(nóng)田；
　　（2）污泥參與農(nóng)田的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，污泥中的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)及微量元素是良好的農(nóng)用肥料，對(duì)農(nóng)作物有增產(chǎn)作用；
　　（3）污泥中有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)可改善土壤結(jié)構(gòu)，是良好的土壤改良劑；
　　（4）污泥農(nóng)業(yè)利用使生產(chǎn)費(fèi)用降低，適合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。
　　污泥農(nóng)用必須注意：
　　（1）嚴(yán)格控制污水廠污泥的有毒、有害物質(zhì)及病原微生物達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
　　（2）應(yīng)該特別注意污泥中重金屬的含量，根據(jù)其土壤背景值等情況，嚴(yán)格按照計(jì)算得到的污泥施用量進(jìn)行施用；
　　（3）一般來(lái)說(shuō)某塊農(nóng)田使用污泥數(shù)量有一定限度，當(dāng)達(dá)到這一限度時(shí)，污泥的農(nóng)用就應(yīng)停止一段時(shí)間后再繼續(xù)進(jìn)行；
　　（4）農(nóng)業(yè)利用應(yīng)在安全施用量之下控制使用，同時(shí)整個(gè)利用區(qū)應(yīng)該建立嚴(yán)密的使用、管理、監(jiān)測(cè)和監(jiān)控體系。關(guān)注區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化，并根據(jù)發(fā)生的變化作出相應(yīng)的調(diào)整，使得污泥的農(nóng)用更加安全有效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　污泥高溫堆肥技術(shù)，其特點(diǎn)為：
　　（1）自身產(chǎn)生一定的熱量，并且高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不需外加熱源，即可達(dá)到無(wú)害化；
　　（2）使纖維素這種難于降解的物質(zhì)分解，使堆肥物料有了較高程度的腐殖化，提高有效養(yǎng)分；
　　（3）基建費(fèi)用低、容易管理、設(shè)備簡(jiǎn)單；
　　（4）產(chǎn)品無(wú)味無(wú)臭、質(zhì)地疏松、含水率低、容重小、便于運(yùn)輸施用和后續(xù)加工復(fù)混肥（商品肥）。
　　目前世界各國(guó)采用的方法有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)堆肥兩種，如自然堆肥法，圓柱形分格封閉堆肥法，滾筒堆肥法，豎立式多層反應(yīng)堆肥法以及條形靜態(tài)通風(fēng)等堆肥工藝，這些方法都在不斷發(fā)展和完善。美國(guó)八十年代初開(kāi)發(fā)了比較完善的貝爾茨維爾好氧堆肥法，主要采用堆底穿孔管道通入空氣的方法，防止臭氣擴(kuò)散，比較安全衛(wèi)生。美國(guó)、德國(guó)、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家大多由污水廠出資，國(guó)家政府資助交專業(yè)公司承包產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，堆肥產(chǎn)品作為商品出售。
　　污泥連續(xù)發(fā)酵工藝?yán)每焖侔l(fā)酵回轉(zhuǎn)倉(cāng)完成中溫、高溫發(fā)酵工藝是目前國(guó)際上較為先進(jìn)也是較為普遍使用的處理方法。它具有高效、防臭、成品質(zhì)量高的特點(diǎn)。在美國(guó)、日本、歐洲廣為采用。例如：日本在1954年建成第一座污泥堆肥中心，到90年代末已建了35座。目前日本最大的堆肥廠在北海道的札幌市，發(fā)酵倉(cāng)和生產(chǎn)線及袋裝產(chǎn)品很具規(guī)模，而且機(jī)械化、自動(dòng)化程度很高。丹諾（DANO）發(fā)酵器，是一種古老而現(xiàn)代的好氧發(fā)酵設(shè)備，開(kāi)始用于城市垃圾的處理，后來(lái)這種方法被引用到污泥處理施用農(nóng)田。丹麥DANO公司的發(fā)酵器轉(zhuǎn)筒直徑3.5m，長(zhǎng)度36m，德國(guó)Reinstal公司的發(fā)酵器，直徑3.75m，長(zhǎng)度40m，還有直長(zhǎng)達(dá)4～5m，長(zhǎng)度60m以上的，如KM-102A型、KM-101型等。丹諾發(fā)酵倉(cāng)污泥腐熟周期能達(dá)到3個(gè)晝夜以內(nèi)，污泥的干燥技術(shù)常用于污泥焚燒的預(yù)處理，這在發(fā)達(dá)國(guó)家已較普遍。英國(guó)萬(wàn)歷普廠引用了DANO公司的機(jī)械堆肥技術(shù)年產(chǎn)粉狀4萬(wàn)噸。美國(guó)洛杉磯、佛羅里達(dá)、賓夕伐尼亞等地都建有同類的工廠。
　　我國(guó)近幾年在北京、天津、唐山、太原、深圳、大連、石家莊、淄博、秦皇島及俆州等城市，進(jìn)行污泥高溫堆肥、干燥制肥等方面的研究，取得了工藝技術(shù)方面的初步成果。天津市污水處理研究所在紀(jì)莊子污水處理廠污泥高溫堆肥的試驗(yàn)和研究在我國(guó)也是進(jìn)行的大量的工作，探索出一套少加甚至不加調(diào)節(jié)劑、工藝簡(jiǎn)單、便于操作管理的污泥堆肥工藝（見(jiàn)圖1），同時(shí)提出了工藝流程和技術(shù)參數(shù)，為生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供技術(shù)依據(jù)。

　　將消化污泥或生污泥均勻混合，調(diào)至試驗(yàn)所要求的含水率，裝入堆肥試驗(yàn)反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)的中間位置設(shè)置濕度計(jì)或熱電偶溫度巡檢儀，適當(dāng)位置設(shè)置取氣測(cè)氧裝置，以便隨時(shí)測(cè)定堆肥物料中濕度變化及O2、CO2含量變化。由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制通風(fēng)量，使用氣體分析儀測(cè)定堆肥層中瞬時(shí)氧含量。每天測(cè)定溫度3－5次，測(cè)定O2、CO2含量2－3次。定時(shí)取堆肥物料混合泥樣測(cè)定污泥含水率和有機(jī)分，待堆肥過(guò)程結(jié)束時(shí)進(jìn)行堆肥產(chǎn)品全分析，并測(cè)定大腸菌值和蛔蟲(chóng)卵等衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)。試驗(yàn)中主要控制參數(shù)和測(cè)定項(xiàng)目如下：進(jìn)泥含水率的控制。調(diào)節(jié)進(jìn)泥含水率為50％－65％左右，研究不同的污泥干燥方式對(duì)堆肥工藝的影響。經(jīng)風(fēng)干含水率為20％－30％的污泥和脫水泥餅混合堆肥；經(jīng)風(fēng)干含水率為50％－60％的污泥直接堆肥；經(jīng)堆肥熟化后的產(chǎn)品與脫水污泥混合堆肥。污泥堆肥供氣量的控制。考察供氣量在10－50m3氣／(t·h)范圍內(nèi)對(duì)污泥堆肥工藝的影響，研究堆肥工藝的最佳供氣量，根據(jù)堆層溫度確定倒垛頻率和倒垛周期。
　　在發(fā)酵的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)苟饪梢允苟逊饰锪匣旌系酶鼮榫鶆颍褜颖砻婧退绤^(qū)中未得到充分分解的有機(jī)物得到充分降解，同時(shí)倒垛還可以提高堆肥物料的孔隙率，有利于通風(fēng)供氧。
　　堆肥的周期即堆肥物料在發(fā)酵裝置內(nèi)的停留時(shí)間取決于堆肥產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定化無(wú)害化要求所需要的時(shí)間，可以用腐熟度的指標(biāo)確定堆肥周期。通過(guò)試驗(yàn)研究，堆層中的溫度經(jīng)50℃以上高溫持續(xù)5-7d以后，逐步下降40℃以下，堆層中的O2濃度可恢復(fù)到20％以上，CO2濃度在1.0％－2.0％以下，耗氧速率顯著降低，達(dá)到以上指標(biāo)后可以認(rèn)為污泥中可降解的有機(jī)物質(zhì)基本分解完全。
　　生污泥經(jīng)高溫堆肥處理，各種微生物的數(shù)量都有下降，其中以細(xì)菌、放線菌尤為顯著。由此可以認(rèn)為，隨著毒性有機(jī)物濃度的降低，微生物的數(shù)量也隨之下降，即微生物類群的數(shù)量變化與毒性有機(jī)物的含量呈正相關(guān)關(guān)系。消化污泥高溫堆肥整個(gè)過(guò)程中，發(fā)酵池內(nèi)微生物的數(shù)量變化均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即前期（5－15d）較少，中期（0－5d）波動(dòng)，后期（15－20d）增多；發(fā)酵條件下，細(xì)菌、放線菌和霉菌不僅都能生長(zhǎng)，而且其數(shù)量變化的規(guī)律也同前述比較趨于一致。因此可以證明，毒性有機(jī)物的降解效果是以細(xì)菌、放線菌為主的微生物綜合作用結(jié)果。另外，還對(duì)高溫堆肥處理前后污泥中有機(jī)物的毒性進(jìn)行了研究。
　　以堆肥處理前、后消化污泥的提取液為試驗(yàn)液，以草履蟲(chóng)為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行了綜合毒性研究。結(jié)果表明，兩者的半致死濃度相差近10倍，說(shuō)明對(duì)毒性有機(jī)物的降解效果是顯著的。
　　北京密云污水處理廠，采用動(dòng)態(tài)污泥高溫發(fā)酵倉(cāng)，已取得生產(chǎn)性試驗(yàn)初步成果。與化肥復(fù)混的商品有機(jī)肥已作為商品出售。深圳市沃綠肥料公司利用深圳浜河污水處理廠脫水泥餅，并輔以其他添加劑，生產(chǎn)出有機(jī)復(fù)合肥、菌肥，以散裝的顆粒肥投放市場(chǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家和廣東省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另售價(jià)600～800元／t；唐山市西郊污水廠靜態(tài)高溫堆肥已進(jìn)行了5～6年在生產(chǎn)設(shè)備方面近幾年有很大提高，并申報(bào)專利產(chǎn)品；大連市開(kāi)發(fā)區(qū)第一污水處理廠富磷污泥脫水后經(jīng)干燥處理，大大減少了污泥容積（干燥設(shè)備采用DKRC型干燥機(jī)），便于堆放、填埋、貯存和進(jìn)一步利用，每噸干燥污泥生產(chǎn)成本約380元，其他城市如石家莊、太原、西安市等均作過(guò)污泥有機(jī)肥的試生產(chǎn)試驗(yàn)正在進(jìn)一步研究開(kāi)拓市場(chǎng)，降低成本。達(dá)到規(guī)模、經(jīng)濟(jì)，以取得合理的經(jīng)濟(jì)效益。
　　污泥填埋處置的基本方式是城市污泥經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的滅菌處理，直接傾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好處一是污泥無(wú)毒無(wú)害化處理成本低，不需要高度脫水（自然干化），二是既解決了污泥出路問(wèn)題，又可以增加城市建設(shè)用地。
　　污泥的衛(wèi)生填埋始于60年代，是在傳統(tǒng)填埋的基礎(chǔ)上從保護(hù)環(huán)境角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)科學(xué)選址和必要的場(chǎng)地防護(hù)處理，具有嚴(yán)格管理制度的科學(xué)的工程操作方法。到目前為止，已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、容量大、見(jiàn)效快。
　　然而，城市污泥衛(wèi)生填埋也存在許多問(wèn)題，如填坑中含有各種有毒有害物經(jīng)雨水的浸蝕和滲漏作用污染地下水環(huán)境，這對(duì)以下下水為生活水源的地區(qū)來(lái)說(shuō)是不安全衛(wèi)生問(wèn)題。此外，適宜污泥填埋的場(chǎng)所因城市污泥大量的產(chǎn)出而顯得越來(lái)越有限。據(jù)一份關(guān)于污水污泥情況調(diào)查報(bào)告預(yù)測(cè)，到2005年，歐盟國(guó)家的污泥衛(wèi)生填埋場(chǎng)所僅能容納污泥總產(chǎn)量的17％。
　　所以說(shuō)，污泥作衛(wèi)生填埋處理時(shí)，除了要考慮城市周圍是否有適合填埋的低地或谷地之外，理應(yīng)考慮到環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題。建設(shè)污泥衛(wèi)生填埋場(chǎng)如同生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)一樣，地址須選擇在底基滲透系數(shù)低且地下水位不高的區(qū)域，填坑鋪設(shè)防滲性能好的材料，衛(wèi)生填埋場(chǎng)還應(yīng)配設(shè)滲濾液收集裝置及凈化設(shè)施。目前我國(guó)修建的衛(wèi)生填埋場(chǎng)中，都用高密度聚乙烯為防滲層，避免了對(duì)地下水源及土壤的二次污染。
　　1992年歐盟大約40%的污泥采用了填埋處置，由于污泥填埋對(duì)污泥的土力學(xué)性質(zhì)要求較高，需要大面積的場(chǎng)地和大量的運(yùn)輸費(fèi)用，地基需作防滲處理以免污染地下水等，近年來(lái)污泥填埋處置所占比例越來(lái)越小。美國(guó)環(huán)保局估計(jì)，今后幾十年內(nèi)美國(guó)6500個(gè)填埋場(chǎng)將有5000個(gè)被關(guān)閉。與1984年相比，歐盟國(guó)家污泥填埋量增加了4％，但同期污泥總量卻增加了16%]。這意味著填埋并最終不能避免環(huán)境污染，而只是延緩了產(chǎn)生時(shí)間。
　　在污泥不能被農(nóng)用的情況下，污泥必須被填埋或焚燒。污泥填埋是歐洲，特別是希臘、德國(guó)、法國(guó)在前幾年中應(yīng)用得最廣的處置工藝。在將來(lái)的發(fā)展中填埋仍然是垃圾和污泥處置中不可避免的方法。對(duì)于不能資源化而須從使用循環(huán)中排出的廢物，填埋是目前唯一的最終處置途徑。污泥可與城市垃圾一起填埋或單一填埋。在現(xiàn)有的填埋場(chǎng)中填埋大量污泥在目前美國(guó)及德國(guó)中受到愈來(lái)愈大的阻力，這便增大了填理這一方法的可能性。因?yàn)閷?duì)于污泥的填埋在部分發(fā)達(dá)國(guó)家的城鎮(zhèn)垃圾技術(shù)規(guī)范中有相應(yīng)的規(guī)定值。其中對(duì)污泥填埋能力規(guī)定了兩類重要參數(shù)：
　　強(qiáng)度參數(shù)：橫向剪切強(qiáng)度＞25kN/m2
　　　　　　　單軸壓強(qiáng)＞50kN/m2
　　干固體中的有機(jī)物比例：
　　灼燒減量＜3％Ⅰ類填埋場(chǎng)（惰性廢物填埋場(chǎng)）
　　灼燒減量＜5％Ⅱ類填埋場(chǎng)（生活垃圾填埋場(chǎng)）
　　上述以灼燒減量規(guī)定的有機(jī)物的百分比含量意味著，污泥不經(jīng)過(guò)熱處理（焚燒）是不滿足填埋要求。
　　污泥焚燒處置的優(yōu)勢(shì)在于可以迅速和較大程度地使污泥達(dá)到減量化，近年來(lái)焚燒法由于采用了合適的,預(yù)處理工藝和焚燒手段，達(dá)到了污泥熱能的自持，并能滿足越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。由于其在惡劣的天氣條件下不需存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于大城市因遠(yuǎn)離填埋場(chǎng)造成運(yùn)輸費(fèi)用高的場(chǎng)合，使用焚燒法處置可能是經(jīng)濟(jì)有效的。
　　城市污泥中含有大量的有機(jī)物和一定量的纖維素木質(zhì)素。脫水后的污泥發(fā)熱量約836KJ／kg，摻入適量的引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加物配制成"合成燃料"，可作工作爐窯或生活鍋爐的輔助燃料。這種處置方法有利也有弊，既解決了污泥的出路問(wèn)題又充分地利用污泥中的能源，而且污泥不需要作滅病原菌的處理。但是，污泥中的重金屬卻隨著煙塵的擴(kuò)散而污染空氣。另一方面，污泥必須保證在比較低的含水率才能制作"合成燃料"，因此污泥需要脫水。從目前的技術(shù)水平看，機(jī)械脫水成本比較高，自然脫水雖然成本低，但時(shí)間長(zhǎng)占地大，而且涼曬期間，污泥中的腐臭氣污染空氣。
　　在歐盟，1992年污泥焚燒的比例為11％，美國(guó)為15％。1962年，德國(guó)建議并開(kāi)始運(yùn)行了歐洲第一座污泥焚燒廠。過(guò)去20年中焚燒的污泥量大幅增加。需要焚燒的污泥中65％以上的污泥在流化床的焚燒爐中焚燒。
　　在所有的污泥處理中，焚燒方法產(chǎn)生的剩余物最少，焚燒的另一個(gè)優(yōu)越性在于無(wú)異味。其缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生的污染（廢氣、噪聲、震動(dòng)、熱和輻射）。焚燒的成本是其他工藝的2－4倍。
　　因此焚燒主要在如下兩種情況中應(yīng)用：由于污泥的性質(zhì)或量大不能農(nóng)用；現(xiàn)有的填埋體積不足。
　　單一污泥焚燒時(shí)，待處理的新鮮和消化的污泥在流化床焚燒爐、多層焚燒爐和多層流化床焚燒爐中焚燒，其中用得最多的是流化床焚燒爐。多年的經(jīng)驗(yàn)表明，與多層焚燒爐和多層流化床焚燒爐相比，流化床焚燒爐有突出的優(yōu)點(diǎn)。最大的優(yōu)越性在于：流化床焚燒的過(guò)程中無(wú)活動(dòng)部件，持續(xù)和間歇運(yùn)行中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，爐中的加熱和冷卻時(shí)間比多層流化床焚燒爐中短得多。此外流化床焚燒爐的耐火墻也簡(jiǎn)單得多，無(wú)需金屬部件（例如多層床焚燒爐和多層流化床焚燒爐的中心軸）的冷卻。
　　污泥和垃圾混合焚燒是一種合理的處置途徑。在垃圾焚燒廠待焚燒的污泥應(yīng)預(yù)先脫水或先干燥。混合焚燒的主要優(yōu)點(diǎn)在于：
　　用費(fèi)用合理的工藝如離心機(jī)適度地預(yù)脫水即可；
　　垃圾中蘊(yùn)藏的多余熱量可用于蒸發(fā)污泥水分，由此節(jié)約原能的消耗，在較大量的污泥處理中也是如此；
　　（3）蒸汽鍋爐、燃燒室及廢氣凈化設(shè)備同時(shí)使用于垃圾和污泥焚燒，可降低投資和運(yùn)行成本。
　　由于污泥含有不同性質(zhì)的物質(zhì)，必須使污泥在垃圾中盡可能均勻分配。如果在焚燒前將污泥和垃圾在一個(gè)大滾筒中幾小時(shí)均相比，就可達(dá)到這個(gè)要求。脫水的污泥也可在振蕩干燥器中用垃圾燃燒的高溫?zé)煔飧稍铮缓笾苯庸倪M(jìn)燃燒室焚燒。燃燒溫度為800℃－1000℃。
　　由于焚燒工藝能較大幅度地減少重要的有害物質(zhì)和縮小廢物體積，將會(huì)具有愈來(lái)愈重要的意義。但其價(jià)格昂貴，也嚴(yán)重影響了在我國(guó)的處置使用。
　　污泥工業(yè)化利用有以下幾件：
　　（1）干污泥顆粒：發(fā)電廠燃料摻合料，污泥干餾提取焦油焦炭、燃料油和燃?xì)獾?BR>　　（2）污泥燃燒灰：水泥添加劑，污泥磚、污泥陶粒等建筑材料。
　　（3）污泥細(xì)菌蛋白：制造蛋白塑料，膠合生化纖維板等。
　　（4）污泥氣：燃料，動(dòng)力燃料，制造四氯化碳、氫氰酴、有機(jī)玻璃樹(shù)脂、甲醛等化工產(chǎn)品。

3　天津市各污水處理處理廠污泥泥質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1污泥有機(jī)物質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)成分
　　污泥有機(jī)物質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表3。

　　污泥有機(jī)物含量對(duì)污泥處理和處置有很重要的決定意義。莫開(kāi)伯（Mocobe），埃肯弗爾德(Echenfelder)研究證明，污泥的可消化程度與污泥中有機(jī)物含量呈正比關(guān)系，新鮮污泥中的有機(jī)物含量越高，有機(jī)物分解程度也越高，關(guān)系曲線表明，當(dāng)有機(jī)物含量為70％時(shí)，分解率可達(dá)70％，而有機(jī)物含量在35％時(shí)，其分解度不足20％。這種關(guān)系表明，評(píng)價(jià)污泥可消化度要依賴于污泥有機(jī)物含量的多少，污泥消化處理產(chǎn)氣量除了污泥有機(jī)物含量的影響外還要特別關(guān)注污泥的組份，表4 是有機(jī)組份與氣體發(fā)生量的關(guān)系；紀(jì)莊子；東郊污水處理廠污泥有機(jī)物組份見(jiàn)表5所示，說(shuō)明我國(guó)城市污水處理廠污泥組份以碳水化合物為主（約占50％以上）。一般中溫消化每立方米污泥（97％含水率）產(chǎn)沼氣約7m3左右，國(guó)外如日本10m3/m3.泥, 0.7～0.8m3氣/kgvss，兩相消化0.9～1.1m3/kgvss。所以以單方污泥產(chǎn)氣量作比較是不科學(xué)的，它隱去了有機(jī)物分解率的決定性的效果。

　　污水污泥施用于農(nóng)田的土地利用之所以受到人們的密切關(guān)注和重視，除了污泥中含有大量有機(jī)物成份外，更重要的是污泥中含有比較豐富的氮、磷、鉀等元素。美國(guó)16個(gè)城市下水污泥泥質(zhì)分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，氮占2.88%，磷占1.61%，鉀占1.22%。表3表明了天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)第一污水處理廠、天津市紀(jì)莊子污水處理廠、東郊污水處理廠污泥與農(nóng)家肥的比較。表3說(shuō)明了各污水廠污水污泥氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)成份均比農(nóng)家肥高。
3.2污泥中的重金屬和有毒物質(zhì)
　　評(píng)價(jià)污泥中的重金屬和有毒物質(zhì)，主要鑒于污泥的土地利用問(wèn)題，各個(gè)國(guó)家均制定了農(nóng)用污泥的標(biāo)準(zhǔn)和施肥作業(yè)的規(guī)定。當(dāng)考慮污水處理廠污泥處置方案時(shí)，務(wù)必對(duì)其所含重金屬和有毒物質(zhì)進(jìn)行處置方案，施用目標(biāo)的評(píng)價(jià)。
　　我國(guó)農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)值（GB4284－84）中共列出11項(xiàng)指標(biāo)，歐美等國(guó)家和天津地方標(biāo)準(zhǔn)均給出Zn、Cu等8項(xiàng)控制值天津三座污水廠污泥中重金屬含量與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比見(jiàn)表6所示。

3.3污泥的熱值
　　對(duì)污泥的后處置和綜合利用，除了注意到污泥中的有機(jī)物含量及有毒有害重金屬之外，污泥中也含有一定的熱值。當(dāng)考慮污泥焚燒處置時(shí)，可以作為參考。表7是城市污泥和其他燃料熱值的對(duì)比。污水污泥的發(fā)熱量相當(dāng)煤炭的36.4%，屬低值燃料。

3.4紀(jì)莊子污水廠污泥衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)
　　紀(jì)莊子污水廠污泥衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表8。

　　由檢測(cè)結(jié)果看出，城市污水污泥，不但生污泥和剩余活性污泥中含有大量的細(xì)菌，大腸菌群，蛔蟲(chóng)卵和腸道致病菌等，就是經(jīng)過(guò)中溫消化后的污泥除腸道致病菌可殺滅外，細(xì)菌、大腸菌群和蛔蟲(chóng)卵殘留數(shù)量仍很可觀，因此不少國(guó)家和地區(qū)主張，城市污水污泥必須經(jīng)過(guò)高溫堆肥處理后，才能作為肥料施于田間。國(guó)內(nèi)不少專家學(xué)者也認(rèn)為：從衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)和角度分析與評(píng)價(jià)，經(jīng)中溫消化的城市污水污泥不能達(dá)到無(wú)害化的標(biāo)準(zhǔn)，污泥經(jīng)高溫（55～65℃）堆肥后大腸菌值大于10，蛔蟲(chóng)卵死亡率可達(dá)95%以上。

4　天津市污水污泥處置方案的建議

　　建設(shè)部、國(guó)家環(huán)保局、科技部：建城[2000]124號(hào)關(guān)于印發(fā)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》的通知中：
　　　5.污泥處理
　　　5.1 城市污水處理產(chǎn)生的污泥，應(yīng)采用厭氧、好氧和堆肥等方法進(jìn)行穩(wěn)定化處理。也可采用衛(wèi)生填埋方法予以妥善處置。
　　　5.2 日處理能力在10萬(wàn)立方米以上的污水二級(jí)處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。
　　　日處理能力在10萬(wàn)立方米以下的污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用。
采用延時(shí)曝氣的氧化溝法、SBR法等技術(shù)的污水處理設(shè)施，污泥需達(dá)到穩(wěn)定化。采用物化一級(jí)強(qiáng)化處理的污水處理設(shè)施，產(chǎn)生的污泥須進(jìn)行妥善的處理和處置。
　　　5.3 經(jīng)過(guò)處理后的污泥，達(dá)到穩(wěn)定化和無(wú)害化要求的，可農(nóng)田利用；不能農(nóng)田利用的污泥，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。
　　　結(jié)合我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)國(guó)情和天津市污泥泥質(zhì)組份，天津市污水廠污泥處理與處置工程推薦方案為：
　　　（1）大型污水處理廠（規(guī)模大于10萬(wàn)m3/d）,污泥處理宜采用厭氧消化，盡可能利用生物能。
　　　（2）小于10萬(wàn)m3/d規(guī)模的污水處理廠污泥可直接采用堆肥處置和綜合利用。
　　　（3）污泥處置建議"污泥高溫堆肥與衛(wèi)生填埋綜合處置方案"

5　綜合效益評(píng)估

　　（1）污泥堆肥是污泥穩(wěn)定化、無(wú)害化處理重要方法，經(jīng)高溫堆肥后污泥，不僅消除了污泥惡臭對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)殺滅致致病菌、蟲(chóng)卵，還可顯著降解有毒有害物質(zhì)，消除二次污染，對(duì)保護(hù)環(huán)境具有明顯的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
　　（2）堆肥產(chǎn)品含有多種植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，有機(jī)腐殖質(zhì)含量占一半以上，是一種品質(zhì)優(yōu)良的有機(jī)復(fù)合肥或生產(chǎn)有機(jī)菌肥，精加工產(chǎn)品預(yù)計(jì)越來(lái)越有廣泛的市場(chǎng)，可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　（3）污泥簡(jiǎn)易干燥處置后進(jìn)行衛(wèi)生填埋或進(jìn)一步干燥用于填地前者造田，后者可作用工程建設(shè)用地有較好的社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
　　（4）預(yù)計(jì)高溫堆肥工藝粗有機(jī)復(fù)合肥生產(chǎn)成本300元／t左右，市場(chǎng)價(jià)格500元／t左右，精加工有機(jī)復(fù)合肥生產(chǎn)成本約500元／t，市場(chǎng)價(jià)格800元／t左右可以接受。