城市污水處理場(chǎng)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(jī)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(jī)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(fù)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(jī)質(zhì)，也可能含有有毒有害、難降解的有機(jī)物等物質(zhì)，若處置不當(dāng)，可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大危害。
1國(guó)內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀
1.1國(guó)外污泥處理處置
目前國(guó)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(gè)國(guó)家所占比例的對(duì)比。
表1各國(guó)污泥處理處置
1.2我國(guó)污泥處理處置現(xiàn)狀
我國(guó)早期污泥產(chǎn)量低且成分簡(jiǎn)單，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后作為農(nóng)肥。20世紀(jì)80年代，城市污水處理場(chǎng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但污水處理過程產(chǎn)物——污泥，大多經(jīng)簡(jiǎn)單處理后進(jìn)行農(nóng)田利用和堆放消納。20世紀(jì)90年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，我國(guó)隨即展開污泥處理處置方案研究，經(jīng)十多年的實(shí)驗(yàn)，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(xiàng)目。
目前，國(guó)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(guó)污泥處置情況
2國(guó)內(nèi)外污泥的處理處置方法的分析與對(duì)比
2.1焚燒處理在各國(guó)的應(yīng)用
污泥燃料化即污泥焚燒。是利用污泥含有的有機(jī)成分較高(約占70％-80％)，具有一定熱值等特點(diǎn)來處置污泥。污泥焚燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其處理的徹底性，減量率可達(dá)到95％左右，處理速度快，污泥中有機(jī)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(shí)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(gè)難題。再有焚燒的價(jià)格昂貴，從國(guó)外的情況看，焚燒投資以及運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)，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(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后的成員國(guó)如希臘、葡萄牙等國(guó)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(guó)也僅是東部沿海一些發(fā)達(dá)城市如廣州存在污泥焚燒處理，且有嚴(yán)格的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)限制。
我國(guó)與日本相比，我國(guó)的國(guó)土面積遼闊，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，這就決定了我國(guó)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(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化與資源化的，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(guó)的應(yīng)用
污泥衛(wèi)生填埋是發(fā)達(dá)國(guó)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(zhēng)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(fèi)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)滑坡，影響填埋場(chǎng)安全，同時(shí)，由于污泥含水量高，顆粒細(xì)，透水性差，極易造成滲濾液和填埋場(chǎng)氣體收集系統(tǒng)的嚴(yán)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(chǎng)將成為一顆“定時(shí)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(shí)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(jià)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(guó)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(guó)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(shí)施),要求所有歐洲國(guó)家用于土地填埋的固體廢棄物中有機(jī)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(jì)數(shù)據(jù)表明,由于法規(guī)政策的導(dǎo)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(guó)中，法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國(guó)家污泥填埋有逐年下降的趨勢(shì)。法國(guó)污泥填埋的比例由1992年的20％下降到1998的11%，2005年法國(guó)禁止污泥填埋。
相對(duì)我國(guó)污泥填埋的現(xiàn)狀，現(xiàn)在可供填埋的場(chǎng)地已十分有限，不少城市很難找到新的填埋場(chǎng)；根據(jù)現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展，相信在未來我國(guó)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(guó)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(jī)肥料或土壤改良劑，施入土壤表面或土壤中，以達(dá)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(fù)等。
德國(guó)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(shí)當(dāng)英國(guó)在歐盟禁止污泥海洋處置時(shí)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(guó)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(duì)各國(guó)污泥處置方法的分析與對(duì)比，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，現(xiàn)階段適合我國(guó)國(guó)情的污泥處置方法主要是污泥的土地利用。在建國(guó)初期我國(guó)土地肥料90%是有機(jī)肥料，而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展土地的肥料更多的來源于化肥，有機(jī)肥料所占比重日益下降，這使我國(guó)土地的土質(zhì)惡化，土壤肥力降低；據(jù)第二次全國(guó)土壤普查結(jié)果顯示，我國(guó)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(jī)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(yán)重下降的形式下，如何解決用地與養(yǎng)地的矛盾，增加有機(jī)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(guó)家實(shí)施了秸稈還田來彌補(bǔ)使用化肥帶來的副作用；現(xiàn)在作為富含有機(jī)質(zhì)的污泥如果能大量的土地利用，也必將對(duì)改善我國(guó)土壤的土質(zhì)起到一定作用。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，又是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，污泥農(nóng)用是一條重要的污泥處置途徑。
表2列出了我國(guó)部分城市的污泥的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量以及與美國(guó)和豬廄肥的對(duì)比，從表中可以得出污泥完全可以作為有機(jī)肥料來使用。
表2中國(guó)部分城市污水處理廠的污泥所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(％)-
此外，我國(guó)在2007~2009年之間相繼出臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)，這也使我國(guó)污泥在土地利用上有參考標(biāo)準(zhǔn)，也必將推動(dòng)污泥土地利用的進(jìn)一步發(fā)展。
與此同時(shí)，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(qiáng)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(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所從全國(guó)范圍內(nèi)選取了107個(gè)城市污水處理廠的污泥樣品,測(cè)定其重金屬含量。結(jié)果表明,中國(guó)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(shì),與我國(guó)《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》相比,當(dāng)前我國(guó)城市污泥重金屬的超標(biāo)率很低,我國(guó)城市污泥中的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)并不高,絕大部分可以經(jīng)過無害化處理后進(jìn)行土地利用。表3是我國(guó)污泥土地利用重金屬的控制和其他幾個(gè)國(guó)家的對(duì)比，其中可以看出我國(guó)對(duì)施用污泥重金屬的控制還是相對(duì)嚴(yán)格的。
為了減輕污泥中重金屬對(duì)植物生長(zhǎng)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(fēng)險(xiǎn)。
我國(guó)在污水污泥中重金屬與有機(jī)污染物這兩個(gè)領(lǐng)域的研究還有很多工作要做，包括污泥中有機(jī)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(duì)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(jìn)人城市污水的重金屬及有機(jī)污染物的濃度。
表3我國(guó)與其他國(guó)家污泥土地利用重金屬標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比
3.2有機(jī)污染物的控制
目前我國(guó)對(duì)于污泥中有機(jī)污染物的在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的研究較少，從以有的報(bào)道來看，也主
要集中在污泥中有機(jī)污染物種類及含量的分析以及少量關(guān)于堆肥對(duì)有機(jī)污染物的去除影響，對(duì)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(xué)依據(jù)。
我國(guó)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(duì)污泥中有機(jī)污染物做了規(guī)定，這也有助于科研人員進(jìn)一步研究，也有助于污泥的安全利用。
污泥中含有的有機(jī)污染物，有多氯聯(lián)苯（PCBs）、多環(huán)芳烴（PAHs）、可吸附有機(jī)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(jī)污染物主要工業(yè)廢水，因此控制污泥中的有機(jī)污染物最有效、最經(jīng)濟(jì)的策略是源頭控制，即生活污水和工業(yè)廢水嚴(yán)格分開，對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)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(huì)對(duì)環(huán)境和人的身體健康造成嚴(yán)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(jì)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(duì)各種滅菌方法的對(duì)比得出堆肥時(shí)最經(jīng)濟(jì)的處理方法之一。
楊光、袁菊等通過對(duì)脫水泥餅、鋸沫和粉煤灰進(jìn)行混合堆肥，可以實(shí)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(guó)家相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB7959—87)，滿足殺滅病原菌的目的。
我國(guó)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(duì)于污泥中常見病原菌的種類和數(shù)量也缺少一個(gè)系統(tǒng)全面的調(diào)查。隨著公眾對(duì)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(jìn)一步加強(qiáng)。
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(dāng)達(dá)到這一限度時(shí)，污泥的土地利用就應(yīng)停止一段時(shí)間后再繼續(xù)進(jìn)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(diǎn)的污泥施用額定負(fù)荷量，以確保污泥的土地施用安全。德國(guó)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(zhǔn)則規(guī)定了10a內(nèi)每公頃土地的污泥施用量。德國(guó)污泥農(nóng)用條例還禁止在永久牧場(chǎng)和林業(yè)用地上施用污泥。
我國(guó)在CJ/T309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了農(nóng)田年使用污泥量累計(jì)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(guó)處理污泥都在朝著一個(gè)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(guó)、法國(guó)和德國(guó)等國(guó)家代表的土地利用，都說明了這點(diǎn)，所以我國(guó)也要加快污泥資源化利用的步伐，以我國(guó)目前的國(guó)情和經(jīng)濟(jì)發(fā)展來看，效仿美國(guó)等國(guó)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(qiáng)對(duì)重金屬，有機(jī)污染物等對(duì)土地利用產(chǎn)生危害的污染物的控制。同時(shí)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(guó)污泥更充分的資源化、無害化、減量化利用打下基礎(chǔ)。