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城市污水處理場污泥主要包括柵渣、沉砂池沉渣、浮渣、初沉池污泥、二沉池剩余活性污泥。其中柵渣和沉砂池沉渣多為粒度較大的無機固體顆粒物，一般作為垃圾處理，初沉池污泥和二沉池剩余活性污泥有機質(zhì)含量高，初沉池污泥含有病原體和重金屬化合物，二沉池生物污泥基本成分為微生物體，易腐化變質(zhì)，需回收利用妥善處置。污泥成分復雜，除上述物質(zhì)外，還含有大量氮、磷和多種微量元素及有機質(zhì)，也可能含有有毒有害、難降解的有機物等物質(zhì)，若處置不當，可能對生態(tài)環(huán)境造成極大危害。
1國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀
1.1國外污泥處理處置
目前國內(nèi)外污泥處置方法主要有污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、土地利用。表1是污泥常用的處置方法在幾個國家所占比例的對比。
表1各國污泥處理處置
1.2我國污泥處理處置現(xiàn)狀
我國早期污泥產(chǎn)量低且成分簡單，經(jīng)簡單處理后作為農(nóng)肥。20世紀80年代，城市污水處理場得到了長足的發(fā)展，但污水處理過程產(chǎn)物——污泥，大多經(jīng)簡單處理后進行農(nóng)田利用和堆放消納。20世紀90年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，我國隨即展開污泥處理處置方案研究，經(jīng)十多年的實驗，現(xiàn)已有了污泥衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒等傳統(tǒng)處理處置方法，也有制肥、制作建筑材料、制混凝土輕質(zhì)骨粒等新型處理方法的示范項目。
目前，國內(nèi)污泥處理處置技術(shù)所占的比例如圖1所示。
圖1中國污泥處置情況
2國內(nèi)外污泥的處理處置方法的分析與對比
2.1焚燒處理在各國的應(yīng)用
污泥燃料化即污泥焚燒。是利用污泥含有的有機成分較高(約占70％-80％)，具有一定熱值等特點來處置污泥。污泥焚燒技術(shù)優(yōu)勢在于其處理的徹底性，減量率可達到95％左右，處理速度快，污泥中有機物被完全氧化，重金屬(除汞外)幾乎全被截留在灰渣中。污泥焚燒過程所產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電和供熱，而焚燒灰具有吸水性、凝固性，還可以用于制作建筑材料。在日本，該方法已占污泥處理總量的55％以上、歐盟也在10％以上。
污泥焚燒也存在問題，首先污泥熱值較低，同時污泥內(nèi)在水分較難去除，影響燃燒穩(wěn)定性，還有污泥焚燒及其系統(tǒng)如何滿足環(huán)保要求，避免二次污染產(chǎn)生，例如如何避免產(chǎn)生二噁英也是目前焚燒技術(shù)面臨的一個難題。再有焚燒的價格昂貴，從國外的情況看，焚燒投資以及運轉(zhuǎn)與維護費，是其它工藝的2—4倍。
在歐盟污泥海洋棄置被禁止，污泥填埋越來越受限制時，經(jīng)濟發(fā)展水平相對落后的成員國如希臘、葡萄牙等國家，由于污泥焚燒的成本高，也沒有選擇或很少選擇使用焚燒方式處置污泥。在我國也僅是東部沿海一些發(fā)達城市如廣州存在污泥焚燒處理，且有嚴格的技術(shù)和標準限制。
我國與日本相比，我國的國土面積遼闊，但經(jīng)濟發(fā)展落后，這就決定了我國不能像日本那樣大范圍的使用焚燒技術(shù)處理污泥。但是，污泥焚燒發(fā)電是最能實現(xiàn)污泥處理的減量化與資源化的，相信隨著科學技術(shù)的進步污泥焚燒處理必將有更好的發(fā)展。
2.2污泥衛(wèi)生填埋在各國的應(yīng)用
污泥衛(wèi)生填埋是發(fā)達國家早期處理污泥的一種方式，現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展污泥填埋問題最突出也備受爭議。現(xiàn)在隨著人口增加，土地資源匱乏，而污泥的衛(wèi)生填埋需占用大量土地、耗費可觀，使其應(yīng)用受到制約；由于污泥的含水率高，加劇了垃圾填埋場滲瀝液的產(chǎn)量，污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)易污染地下水，現(xiàn)在大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象；另外，因高含水率污泥易引起填埋堆體的整體層移動滑坡，影響填埋場安全，同時，由于污泥含水量高，顆粒細，透水性差，極易造成滲濾液和填埋場氣體收集系統(tǒng)的嚴重堵塞，使?jié)B濾液無法排出，沉積的甲烷氣體越來越多，填埋場將成為一顆“定時炸彈”。因此污泥填埋技術(shù)并沒有最終避免環(huán)境污染問題，而只是拖延了污染產(chǎn)生的時間，沒有從源頭上、根本上解決污泥處置問題，也沒有利用到污泥作為一種生物固體資源的價值，這就決定了污泥填埋技術(shù)不可能作為一種清潔、資源化處置技術(shù)而在未來得到發(fā)展。
Biocycle雜志調(diào)查表明：美國污泥的主要處置方法是循環(huán)利用，而污泥填埋的比例正逐漸下降，美國許多地區(qū)甚至已經(jīng)禁止污泥地方填埋；1999年歐盟的固體廢棄物土地填埋法令(于2006年起實施),要求所有歐洲國家用于土地填埋的固體廢棄物中有機物含量必須逐年遞減,其中污水廠污泥也是該法令規(guī)定的固體廢棄物種類之一。根據(jù)歐盟的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,由于法規(guī)政策的導向作用使污泥處置方式有了很大的變化，污泥填埋所占比例大幅度下降(從1997年的41%下降到2003年的7%)。歐盟成員國中，法國、德國、比利時、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國家污泥填埋有逐年下降的趨勢。法國污泥填埋的比例由1992年的20％下降到1998的11%，2005年法國禁止污泥填埋。
相對我國污泥填埋的現(xiàn)狀，現(xiàn)在可供填埋的場地已十分有限，不少城市很難找到新的填埋場；根據(jù)現(xiàn)在發(fā)達國家的污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展，相信在未來我國的污泥填埋量必將大幅度減少，而轉(zhuǎn)向?qū)ξ勰嗑C合利用更加合理的處置處理方式。
2.3土地利用在各國的應(yīng)用
污泥土地利用是污泥分散消納的一種方式，是指通過覆蓋、噴灑、注射等方式，將污泥作為一種有機肥料或土壤改良劑，施入土壤表面或土壤中，以達到改善土壤性質(zhì)，提高土壤綜合肥力的目的。所有將污泥歸還于土地的利用方式均可稱為污泥的土地利用，可以有多種方式：農(nóng)田利用、林地利用、園林綠化利用以及退化土壤的修復等。
德國1990年污泥農(nóng)用比例30%左右，增加到1998年的近70%，在短短的8年內(nèi)污泥農(nóng)用提高了一半多，同時當英國在歐盟禁止污泥海洋處置時選擇污泥土地利用來消納不能海洋處理的大量污泥，這些足以證明污泥土地利用是見效快，容量大的處理污泥的途徑。而目前我國正處在污水處理率大幅提高，污泥產(chǎn)量猛增的階段，污泥土地利用是解決這一狀況的最好辦法。
通過對各國污泥處置方法的分析與對比，結(jié)合我國實際情況，現(xiàn)階段適合我國國情的污泥處置方法主要是污泥的土地利用。在建國初期我國土地肥料90%是有機肥料，而隨著經(jīng)濟發(fā)展土地的肥料更多的來源于化肥，有機肥料所占比重日益下降，這使我國土地的土質(zhì)惡化，土壤肥力降低；據(jù)第二次全國土壤普查結(jié)果顯示，我國中低產(chǎn)更低土壤所占比例大，耕層薄、結(jié)構(gòu)差、缺乏有機質(zhì)的耕地3290.0公頃，缺氮的耕地3305.0公頃。約占耕地面積的35%；缺磷耕地6726.6公頃，占耕地面積的70.7%。因此，在土壤質(zhì)量嚴重下降的形式下，如何解決用地與養(yǎng)地的矛盾，增加有機肥料，維持土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)平衡，是農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的問題。近些年來國家實施了秸稈還田來彌補使用化肥帶來的副作用；現(xiàn)在作為富含有機質(zhì)的污泥如果能大量的土地利用，也必將對改善我國土壤的土質(zhì)起到一定作用。我國是一個發(fā)展中的國家，又是個農(nóng)業(yè)大國，污泥農(nóng)用是一條重要的污泥處置途徑。
表2列出了我國部分城市的污泥的有機物和營養(yǎng)物質(zhì)含量以及與美國和豬廄肥的對比，從表中可以得出污泥完全可以作為有機肥料來使用。
表2中國部分城市污水處理廠的污泥所含營養(yǎng)物質(zhì)(％)-
此外，我國在2007~2009年之間相繼出臺了CJ248-2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》、CJT289-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》、CJT291-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》、CJ/T309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》一系列標準，這也使我國污泥在土地利用上有參考標準，也必將推動污泥土地利用的進一步發(fā)展。
與此同時，污泥土地應(yīng)用的過程中也存在一些需要特別注意的問題，應(yīng)該加強污染控制與管理。
3污泥土地利用要注意的問題
3.1重金屬污染及其控制
2006年,中國科學院地理科學與資源研究所從全國范圍內(nèi)選取了107個城市污水處理廠的污泥樣品,測定其重金屬含量。結(jié)果表明,中國城市污泥中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,與2001年以前的調(diào)查結(jié)果相比總體上呈下降趨勢,與我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》相比,當前我國城市污泥重金屬的超標率很低,我國城市污泥中的重金屬污染風險并不高,絕大部分可以經(jīng)過無害化處理后進行土地利用。表3是我國污泥土地利用重金屬的控制和其他幾個國家的對比，其中可以看出我國對施用污泥重金屬的控制還是相對嚴格的。
為了減輕污泥中重金屬對植物生長的不利影響可從兩方面考慮，一是使污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定形態(tài)，即將其固定或鈍化，二是去除污泥中重金屬如重金屬瀝濾，主要通過降低污泥pH值將污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)，瀝濾到液相中，然后通過固液分離而去除。通過近些年研究發(fā)現(xiàn)堆肥處理可鈍化城市污泥中的重金屬,降低其土地利用中重金屬的污染風險。
我國在污水污泥中重金屬與有機污染物這兩個領(lǐng)域的研究還有很多工作要做，包括污泥中有機污染物和重金屬的表現(xiàn)形式，以及污泥處理過程中它們的變化及對土壤—污泥系統(tǒng)的影響。污泥質(zhì)量還取決于污水廠處理的污水質(zhì)量，因此，也要從污染源著手，應(yīng)盡可能將工業(yè)廢水和生活污水分開，降低進人城市污水的重金屬及有機污染物的濃度。
表3我國與其他國家污泥土地利用重金屬標準的對比
3.2有機污染物的控制
目前我國對于污泥中有機污染物的在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的研究較少，從以有的報道來看，也主
要集中在污泥中有機污染物種類及含量的分析以及少量關(guān)于堆肥對有機污染物的去除影響，對于污泥施入土壤后的毒性、轉(zhuǎn)化、去向生態(tài)效應(yīng)和調(diào)控措施等方面缺乏研究，科研人員需要更深入系統(tǒng)的研究，為污泥的安全利用提供科學依據(jù)。
我國在新制定的無論是污泥農(nóng)用還是園林綠化用泥質(zhì)都對污泥中有機污染物做了規(guī)定，這也有助于科研人員進一步研究，也有助于污泥的安全利用。
污泥中含有的有機污染物，有多氯聯(lián)苯（PCBs）、多環(huán)芳烴（PAHs）、可吸附有機鹵化物（AOX）、多氯代二苯并二噁英/呋喃（PCDD/Fs）、礦物油等，這些有機污染物主要工業(yè)廢水，因此控制污泥中的有機污染物最有效、最經(jīng)濟的策略是源頭控制，即生活污水和工業(yè)廢水嚴格分開，對其進行單獨處理是最有效的措施。
3.3病原體的污染控制
污泥中含有大量的致病微生物和寄生蟲卵，如果不經(jīng)過有效的處理就使用到土地上會對環(huán)境和人的身體健康造成嚴重的影響。目前常用的滅菌方法有消化處理法(包括厭氧消化和耗氧消化)、石灰消毒法、輻射處理法、加熱干燥法、堆肥法等。從經(jīng)濟和技術(shù)角度來分析堆肥法是處理污泥的首選。
陶俊杰，王海濤等研究表明只需在50～60℃溫度條件下將污泥加熱30min左右就可將絕大部分致病微生物與寄生蟲卵殺死，又不損失其中的植物養(yǎng)分。通過對各種滅菌方法的對比得出堆肥時最經(jīng)濟的處理方法之一。
楊光、袁菊等通過對脫水泥餅、鋸沫和粉煤灰進行混合堆肥，可以實現(xiàn)堆體升溫到50～55℃，并保持5～7d以上，所得堆肥產(chǎn)品符合國家相關(guān)衛(wèi)生標準(GB7959—87)，滿足殺滅病原菌的目的。
我國有關(guān)污泥施用后土壤環(huán)境中病原菌的存活、繁殖和再生等方面的研究較少，對于污泥中常見病原菌的種類和數(shù)量也缺少一個系統(tǒng)全面的調(diào)查。隨著公眾對健康和環(huán)境安全的日益關(guān)注，污泥病原菌方面的研究需要進一步加強。
3.4污泥中使用總量的控制
某塊土地施用污泥數(shù)量有一定限度，當達到這一限度時，污泥的土地利用就應(yīng)停止一段時間后再繼續(xù)進行．具體的污泥施用量應(yīng)在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)氣候條件、地理環(huán)境、作物種類及土壤同化能力，制定適合本地區(qū)特點的污泥施用額定負荷量，以確保污泥的土地施用安全。德國污泥農(nóng)用條例規(guī)定在3a期內(nèi)每土地最多施用5t(干污泥)/hm；歐共體污泥農(nóng)用準則規(guī)定了10a內(nèi)每公頃土地的污泥施用量。德國污泥農(nóng)用條例還禁止在永久牧場和林業(yè)用地上施用污泥。
我國在CJ/T309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》標準中規(guī)定了農(nóng)田年使用污泥量累計不能超過7.5t/hm2,且連續(xù)使用不能超過十年。
結(jié)論
從以上情況來看，各國處理污泥都在朝著一個方向發(fā)展——污泥資源化利用，無論是以日本為代表的污泥焚燒發(fā)電，還是以美國、法國和德國等國家代表的土地利用，都說明了這點，所以我國也要加快污泥資源化利用的步伐，以我國目前的國情和經(jīng)濟發(fā)展來看，效仿美國等國家加大污泥的土地利用是最能見效的的方法，在土地利用的過程中應(yīng)該加強對重金屬，有機污染物等對土地利用產(chǎn)生危害的污染物的控制。同時科技人員也要加緊污泥處理新技術(shù)的研究，特別是污泥焚燒發(fā)電，為以后我國污泥更充分的資源化、無害化、減量化利用打下基礎(chǔ)。
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