發布時間：2010年03月21 摘要：目前，汙泥的處置方法主要有填埋、焚燒和農用，前兩者（zhě）由於場（chǎng）地限製、費用昂貴等原（yuán）因在應用（yòng）上受到限製。汙泥中富含N、P、K及有機質，是天（tiān）然的有機肥料。因此，汙泥的處置與農用資源化相結合將成為最好的選擇。我國汙泥農用資源化（huà）的方法主要有：自然風幹（gàn）後直接施肥、幹燥和造粒後施肥、汙泥堆肥後施肥和汙泥製複合微（wēi）生（shēng）物肥，前兩種方法由於（yú）不（bú）能有效（xiào）去除汙泥（ní）中的有害物質，而在應用上受到限製，後兩（liǎng）種方法通過眾多學者田間試驗，表明（míng）是一種很有前景的汙泥資（zī）源化（huà）處置方法，但重金屬離子易（yì）在土壤和植物體內積（jī）累是限製汙泥大規模土（tǔ）地利用的最重要因素。本文結（jié）合實例闡述了我國汙泥農用資源化處置現（xiàn）狀及未來發展趨勢。
關鍵詞：汙泥 資源化 處（chù）置
     當前，隨著人們對環境汙染控製認識的加（jiā）深，汙水處理廠在各主要城市相繼建成並投入運行，與此同時（shí）汙水處理廠又產生大（dà）量的殘渣即汙泥，目前世界上生產汙泥已達1億噸/年（幹汙泥），我國已達900萬噸/年（合幹汙泥300~350萬噸/年）[1]。國內外汙泥處理處置的方法很多，一般采用（yòng）濃縮、消化、脫水、幹化等工藝處理後有效（xiào）利用（主（zhǔ）要為農用）、填埋及焚燒等方法處置，或用其中某幾種方法組合處置[2]。汙泥的（de）最終出路不外是資源化（huà）利（lì）用或以某種形式回到環境中去，隨著海洋投棄（qì）被禁止，汙泥棄置的比例（lì）正逐漸減小，同時（shí）土地（dì）填埋也受到越來越嚴格（gé）的限製[3]。歐盟、美國及日本近年及預測的汙泥主要處置方法見表1[4~7]，在今（jīn）後數年裏美國的大部分填埋場將關閉，歐盟也將規定填埋（mái）必須和焚燒相結（jié）合，隻有焚燒灰才（cái）可（kě）以（yǐ）被填埋。人們認識到（dào）汙泥處理的優先順序是減（jiǎn）容、利用、廢棄，汙泥減量化、穩定化、無害化處理後作（zuò）為資源回用已經成為主流。
     汙水處理廠（chǎng）的汙泥處理、處置係統的裝備,發（fā）達（dá）國家在（zài）20世（shì）紀60年代就已達到先進的成套化水平，如汙泥消化係統設備、汙泥濃縮脫水設備、汙泥幹燥焚化設備（bèi）、沼氣綜合利用設備、汙泥高溫堆肥係統裝備以及汙泥固化工業利用技（jì）術與設備，80年代末又啟用濕式（shì）氧（yǎng）化（huà）技術處置汙泥[8]。我國城市汙（wū）水（shuǐ）處理廠汙（wū）泥處理起步較晚（wǎn），80年代（dài）中期建設城市大（dà）型汙水廠，汙泥處理也采用中溫厭氧消化，引進先進技術的同時也引進了（le）設備，尤其是在借助國外貸款建設項目中，汙泥處理係統裝備幾乎全部需要進口。近年來，我國城市（shì）汙水廠的汙泥處理技術和某些單項專用設備有較大發展，積累了中溫厭氧消化的經（jīng）驗，而在汙泥處置的最終出路方麵（miàn）尚屬實（shí）驗研究階段。
1 我國汙泥農用資源化處置方法
1.1 汙泥自然風幹
     汙泥自然風幹指脫水汙泥厭氧消化後，經濃（nóng）縮（suō）、脫水，然後置於幹化場自然風幹後直接用（yòng）於農田。此生產（chǎn）工藝簡單，除一台鏟車（chē）外無（wú）需（xū）其它設備，該方法一般用於（yú）經過中溫厭氧消化後的脫水汙泥，此工（gōng）藝由於無法有效控製其中有毒（dú）、有害物質及重金屬含量，並且幹汙泥顆粒較大，農用耕作很不方便，因此，在應（yīng）用上受到很大限（xiàn）製，對於城（chéng）市汙水（shuǐ）中工業廢（fèi）水所占（zhàn）比重（chóng）較小的處理廠，可采用此工藝。喬顯亮等[9]采用盆栽（zāi）實驗研究了汙泥土地利（lì）用過程中重金屬對水（shuǐ）稻的影響，實驗發現施用（yòng）汙泥後增加了水稻莖葉和籽粒中重金（jīn）屬（shǔ）的含量，水稻體內重金屬的吸收（shōu）沒有明（míng）顯變化。鄭紀慈等[10]用盆栽實驗研究了城市汙泥（ní）直接肥用對（duì）水稻生（shēng）長及其產量的影響（xiǎng），並測定（dìng）了（le）汙泥中重金屬在稻米和土壤中的殘留量。結果表明：汙泥做水稻基肥使用有明顯增產作用和一定改土效果，但汙泥中重金屬大部分殘留在土壤中，少（shǎo）部分被作物帶走，而在水稻中（zhōng）的殘（cán）留量符合（hé）國家標準。張學洪等 [11]以桂林汙（wū）水廠為例（lì），對汙泥（ní）農用的重金屬安全性進（jìn）行了實驗研究，研究表明（míng）：汙泥（ní）施肥肥效顯著，稻穀（gǔ）和稻徑中的重（chóng）金（jīn）屬含量無明顯差異，符合國家標準。目（mù）前此方（fāng）法已無法滿足（zú）大部分汙水處理廠的汙泥處理要求。
1.2 汙泥直接幹（gàn）燥和造（zào）粒
     汙（wū）泥直接幹燥工藝指消化後的汙泥經濃縮、脫水後，直接（或添（tiān）加外加劑）由（yóu）汙泥烘幹機進行幹燥成為產品或直接造成肥，采用該工藝處理後的汙泥臭味較小、農（nóng）用方便，在幹燥過程中殺死了汙泥（ní）中大部分有毒有害（hài）物質，從（cóng）而降低了汙泥中有害物質對農田利用的影響（xiǎng），產品便於運輸，投資、運行費用相對較低，但經該方（fāng）法處理的汙泥（ní），肥（féi）份較低，在使用過程中秸稈作物容易發生倒（dǎo）伏（fú）。覃廣海等[12]年（nián）開發出了（le）汙水廠汙（wū）泥快速幹化焚燒及製肥新工藝，並在深圳龍崗區平湖汙水廠進行了工程應用（yòng），取得了很好效果。大連水質淨化一廠采用此方法，處理汙水能力為8萬m3/d，該項目（mù）投資為65萬元，每小時產300kg含水20%的幹汙泥，耗（hào）煤量300kg/h，幹燥後的顆粒狀有機肥在蔬菜（cài）和果木土地上使用效果較好。
     汙泥造粒工藝指汙泥在幹燥後，又進行破碎造粒（lì）處理。通過幹燥（zào）造粒工（gōng）藝，並向汙泥中添加必要的氮、磷、鉀（jiǎ）等營養成分，將汙泥加（jiā）工成複合有機肥（féi），大大提高（gāo）了汙泥的肥效（xiào）和經濟價值（zhí），是汙泥處置的有（yǒu）效途徑和發展方向（xiàng）。采用該方法（fǎ）生產的汙泥肥（féi）中，所添加的營養元素進（jìn）入土（tǔ）壤後可以迅速釋放，而城市汙泥中所含的大量有機質，具有改良土壤、培肥地（dì）力、抗（kàng）旱和供肥平穩等特點，肥（féi）效比普通化肥時間長，而且對（duì）化肥中（zhōng）氮素具有一定的固定（dìng）作用（yòng），使化肥（féi）帶入的氮素（sù）緩慢釋放，提高其養份利用效率（lǜ）。
    秦皇島東部汙（wū）水處理廠采用該方法，處理汙水（shuǐ）能力為4萬m3/d，雖有消化（huà）係統但未使用，將（jiāng）脫水汙泥和粉煤（méi）灰摻合烘幹，再添加外（wài）加劑造粒製肥，工藝（yì）流程如下：
     此工藝設計日（rì）產肥50噸所需設備及資金（jīn）：設備總計57萬。轉桶烘幹機20萬元，破碎攪拌係統1.8萬元，圓盤造粒機20萬元，二次烘幹機10萬（wàn）元，皮（pí）帶機0.6萬元，篩分包裝機2.5萬元，除塵係統2.0萬元。實際每小時可生產700kg肥料，目前生產的有機複合肥試運行階段（duàn）每噸可獲利50元左（zuǒ）右，應用效果較好（hǎo）。
1.3 汙泥堆肥發酵
     堆肥是利用汙泥（ní）中好（hǎo）氧微生物進行好氧發酵的過程。汙（wū）泥與調（diào）理劑（如鋸沫、桔杆、樹葉、糞便等）及膨脹劑（如木屑、桔杆短節、花生（shēng）殼（ké）等），在一定條件下（如pH、C/N、通氣、水（shuǐ）分、溫度）進行好氧堆漚，借助於微（wēi）生物（wù）群落（luò），在潮濕環境中對多種有機物進行氧化分解（jiě），使有機物轉化為類腐殖質。汙泥經堆肥處理（lǐ）後，病源菌、寄生蟲（chóng）卵（luǎn）、雜草種子幾乎全（quán）部被殺死，揮發性成分（fèn）減少且臭味降低，重金（jīn）屬有效態的含量也會降低，速效養分含（hán）量有所增加，成（chéng）為一種比較幹淨而性質比較穩定的物質。汙泥堆肥過程是個相當複雜的過程，它受到耗氧率、碳氮比、溫度、pH值、揮發固體含（hán）量、空隙率等（děng）諸因（yīn）素的影響，所（suǒ）涉（shè）及的學科相當複雜。魏源送（sòng）等[13]采用5種（zhǒng）調理劑（jì）（木（mù）片、麥殼、玉米芯、稻殼和回流堆肥）進行了中試規模的汙泥（ní）堆（duī）肥實驗研究，對（duì）含（hán）水率、有機質、總氮、BOD5和比耗氧速率（lǜ）（SOUR）等參數（shù）的變化進行了監測。研究結果表明：BOD5和SOUR指標適用於評價采用不同調理（lǐ）劑的堆肥汙泥穩定度。田（tián）寧寧（níng）等 [14]利用自行研製（zhì）的生產性規（guī）模的好氧動態堆肥（féi）裝置進行（háng）了汙泥穩定（dìng）化和無害化處理（lǐ）的應用研究，探討了影（yǐng）響好氧堆肥的主要因素溫度、含水率、供氧量和通風方式之間的關係，確定了汙泥動態（tài）發酵的最佳參（cān）數（shù）。李秀豔等[15]年以上海市竹園（yuán）第一（yī）汙水（shuǐ）預處理廠汙泥為例，進行了汙泥（ní）好氧發酵堆肥（féi）技（jì）術，並對其（qí）主要影響因素進行了測定，取得了一定成果（guǒ）。李豔霞等 [16]試驗（yàn）研究了不同（tóng）配比的填充料和（hé）通氣狀況對汙泥（ní）堆肥起始升溫的影響。結果表明：填（tián）充料含量高的配比升溫速度明顯比填充料含量低的配比快；高填充（chōng）料配比的（de）堆體(填充料占堆料的1/2～1/3)在起始升（shēng）溫階段可以不進行氧氣的供（gòng）給；低填充料的（de）配比和加入回流堆肥的配比(填充料占堆料的1/4～1/9),由於堆體（tǐ）的孔隙（xì）少（shǎo）,則必須進行通氣量的調節。
     脫（tuō）水（shuǐ）汙泥經（jīng）堆肥自然風幹後直（zhí）接用（yòng）於農田，也可進一步加工造粒，製成成品。唐山西郊汙水廠汙（wū）泥（ní）製肥示範工程，天津石化（huà）製肥工程等均采用汙（wū）泥堆肥技（jì）術，該技術應用比（bǐ）較成功的是天津紀莊子汙水廠，其汙泥堆肥工藝流程如下：
1.4 汙泥製複合微生物肥
     複合微生物肥料是一種很有應用（yòng）前景的無汙染生物肥料。汙泥經過烘幹、粉碎後加入氮、磷（lín）、鉀等植物生長所需營養元素和菌粉，然後進行混合造（zào）粒，再經低溫幹燥冷卻後，加入複合肥，進一步提高汙泥中有機廢料的含量。此類肥料在我國主要依賴進口，試驗和生（shēng）產也（yě）剛（gāng）剛（gāng）起步。張國占等[17]利用城市汙水廠汙（wū）泥進行了複合（hé）有機肥中試及產品的田（tián）間試驗,結（jié）果表明汙泥（ní）複合肥可增加農作物產（chǎn）量且（qiě）不會引起重（chóng）金屬超標。對汙泥製肥中的汙泥幹燥及相關政策問題進行了探（tàn）討。此外，還進行了汙泥製造有機肥（féi）技術應用實踐，並對（duì）實（shí）驗產品進行了田間實驗，取得了良好效果。鄭玉琪等[18]進（jìn）行了智能化高效低耗堆肥及其（qí）複合肥生（shēng）產成套技術研究，並取得了一定成果，經過研（yán）究,率先開發出堆肥氧氣實時、在（zài）線（xiàn）自動化監測係統。該係統由（yóu）氣體采集、氧氣傳感器 變送器、輸送線路、采集儲存4部（bù）分組成。係統可靠性檢驗（yàn）結果證明:測量結果精確、穩定,反應靈敏,重複性好。董克虞等[19]年對汙泥生產有機肥的配方及增產效果進行了實驗研究，結果表明汙（wū）泥施肥可使作物大（dà）幅增產，其中A種配方（fāng）（發酵汙（wū）泥53.3%，氯化鉀7.5%，磷酸二氨39.2%）尤為顯著，已應用於工程實踐，並取（qǔ）得了很好（hǎo）經濟效益。鄒波[20]以石油化工汙水處（chù）理過程中產生的汙泥為樣，通過對汙（wū）泥成份、肥效的分析及對活性汙泥製肥工藝的簡介，闡明了剩餘汙泥製肥技術（shù）的可行性和廣闊前景。張學洪（hóng）等[21]進行了城市汙（wū）水汙泥有機複合肥水稻施肥試驗（yàn），結果表明：該（gāi）有機複合肥對水稻的增產效（xiào）果（guǒ）顯著，肥效與N、P、K三元複合肥相當（dāng）。陳同斌等 [22] 通（tōng）過盆栽和大田（tián）試驗,初步探討了汙泥複合肥種植（zhí）小麥的肥效及（jí）其（qí）對小麥重金屬（shǔ）吸收的影（yǐng）響。試驗結果表明：汙泥複合肥對小麥的增產效果和土壤的培肥效果明顯優（yōu）於化（huà）肥,等同於市售複合肥。它能促進植株（zhū）生長發育,提高小麥產量,對土壤速效養分的積累有明顯的促進作用。采（cǎi）用汙泥製複合微（wēi）生物肥方法，主要試生產運行的有淄博市汙水處理公司，其生物肥生產線工藝流程如下：
     該項微生物肥料生（shēng）產工藝主要（yào）是以脫水汙泥為基質（zhì），製（zhì）成固氮菌、解鉀細菌、解磷（lín）細菌三者互不產（chǎn）生拮抗作用的微生物肥料。生產采（cǎi）用微機控製係統進行中（zhōng）心控製，配料工段設有配料倉7組，綜合各廠（chǎng）家優點，為了除塵，還（hái）設置了除塵器，配（pèi）料采用（yòng）電腦自動配（pèi）料，程（chéng）序預設。肥料產量為3.2t/h。生產出的肥料中，三（sān）種菌的活菌數為2500萬個/g，經過實驗與大田應用，肥效高（gāo）於進口生物肥，每噸可獲利200元左右。
2 汙泥資源（yuán）化存在問題（tí）及展望
     重金屬是限製汙泥大規模土地利用的（de）最重要因素。重金（jīn）屬不像有機物可以通過降解除去，其溶解度一般很小，在（zài）汙泥中（zhōng）性質較穩定，較難去除。這些重金屬隨汙泥（ní）進入土壤，長時（shí）間積累就可能對環境造成（chéng）一定的危害（hài）。因此（cǐ），應盡可能減（jiǎn）少其（qí）在汙泥中的含量。目前，主要通（tōng）過化學和生物學兩種方法來降低汙泥中的重（chóng）金屬含量，生物學方法相對投資費用低，易於操作，具有較為樂觀的應（yīng）用前景。汙（wū）泥的（de）資源化利用和環境風險受到氣候條件、土壤性質、植物種類、汙（wū）泥性狀和用量以及研究對象等多因子的（de）影響，是一個多元係統中的複雜問題，因此汙泥使用時應考慮汙泥的數量和質量、土地條件及環（huán）境監測等。我國缺乏一套較為完善的汙泥土（tǔ）地利用技術規範，尤其對汙泥及施汙泥土壤中有機汙染物的研究較少。這種現狀不利於汙泥土地利（lì）用的規範化管理和土壤生態環境的保護。
     由於我國長期以來農業追求高產，大量使用（yòng）化肥，已造成土壤沙（shā）化、板結，肥力下降，尤（yóu）其在我區幹（gàn）旱地區，土壤中有機質含量較低。汙泥中富含有機質和多種植物所需的養分，可以彌補長期使用無機化肥（féi）給土壤（rǎng）帶來的缺（quē）陷。使用汙泥對土壤的物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。汙泥中的有機質可（kě）明顯改善土壤的結構特性，使土（tǔ）壤孔隙增多，土壤的通氣透水性（xìng）和田間持水量提高[23,24]，從而（ér）促進植物生長和產量的提高。實踐證明汙泥（ní）的農田利用是汙泥的（de）最佳出（chū）路。目前汙泥資源化還存（cún）在下麵一些問題：
1）汙泥僅濃縮處理，體積仍較（jiào）大，運輸不便（biàn）。
2）泥的性質不穩定，給（gěi）製造質量穩定的產品帶來困難（nán）。
3）於汙泥中富集了城市（shì）汙（wū）水中的有毒、有害物質，尤其是重金屬的富集，嚴重阻礙了汙泥的資源化應用。
4）汙泥製肥生產工藝，製造過程複雜，成本較高,難去除臭味。
汙（wū）泥資源化還需注（zhù）意兩點，一（yī）是產品的市場（chǎng）性，二是加工過程中是否會產生二（èr）次汙染。由於工藝（yì）複雜、成（chéng）本昂貴，使汙泥的資源化利用目前較難（nán）實（shí）施，但從環保長遠的觀點來看，會有廣（guǎng）闊的前景。因此，如何將汙泥資源化利（lì）用過程簡單化、實用化、商品（pǐn）化，是（shì）一個（gè）亟待（dài）解（jiě）決的課題。
3 結束語
     隨著（zhe）工業和城市的發展，汙水（shuǐ）處（chù）理率的提高，城市汙泥產量必然越來越大。汙泥（ní）是一種很有利用價值的潛在資源，為（wéi）了充分利用這種資源，減少環境公害，世界上許多國家都在大力發展汙泥處置和利用的各種技術。相對（duì）於發達國家來講，我國汙泥處理利用（yòng）技術還比較落後，同時考慮（lǜ）到我國是一（yī）個農業大國。因此，將經過穩定化、無害化處理後的（de）汙泥（ní）進行土（tǔ）地循環利用，應該是我國汙泥資源化利用較（jiào）有前（qián）景（jǐng）的一種途徑。鑒於汙泥土地利用所涉及的研究與（yǔ）利用等方麵的種種問題，要想達到安全有效的目標，需要（yào）政府有計劃地組織環境保護部門同農業部門開展汙泥土地利用方麵的科學研究，以經（jīng）濟、安（ān）全、合（hé）理、有效、有益的原則利用汙泥，以發揮其巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。
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