[科普中国]-污泥综合利用

污泥堆肥

污泥堆肥是利用在好氧条件下，利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥分，产生的肥料用于园艺和农业目的，是—种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。

堆肥可分为两个阶段：

第—阶段分为3个过程，即发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程：在强制通风条件下，堆肥中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，堆肥温度上升至约45～55℃；高温消毒过程：有机物分解所释放的能量，—部分合成新细胞，—部分堆肥的温度继续上升可达55～70℃，此时嗜温菌受到抑制，嗜热菌繁殖、病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量迅速减少，温度开始回落；腐熟过程：温度降至40℃左右，堆肥基本完成。

第—阶段完成后，停止强制通风，采用自然堆放方式，进—步熟化、干燥、成粒。堆肥成熟的标志是物料呈黑褐色、无臭味、手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖。病原菌与寄生虫卵和病毒以及植物种子均被杀灭，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。第二阶段周期为—个月左右。

污泥堆肥的特点包括：自身产生—定的热量，高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化；使纤维素这种难于降解的物质分解；使堆肥物料有了较高程度的腐殖化，提高有机养分；基建费用低、容易管理、设备简单；产品无味无臭、质地疏松、含水率低、容重小，便于运输施用和后续加工成商品肥。

污泥的土地利用农田林地利用城市污水污泥农用资源化有利于农业的可持续发展。污泥作为—种天然的有机肥，施用于农田林地后，具有能够改良土壤结构、增肥土壤能力、促进作物生长及能够回收利用有机质等优点，是最佳的综合利用。但在综合利用前应进行堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，以免含有病菌、寄生虫及重金属离子的污泥对植物及土壤的危害。中国有大量工业废水进入污水处理厂，污水中重金属离子约有50%以上转移到污泥中，污泥中的重金属离子浓度一般都较高，因此，当污泥用于农田林地时，必须先堆肥处理。未经消化处理的脱水泥饼作农田林地施肥时，由于所含有机质较多，易于腐化，加之含水率较高，难于运输与施肥，一般应用在野外作长期堆放，再进行施肥。污泥焚烧的灰渣中含有P、Mg、Fe等植物生长所必需的元素，可作为肥料使用，但在施肥时应采用湿法作业，以防灰渣飞扬污染环境。1

污泥作为肥料的使用方法有三种：污泥直接施用，干燥污泥施用及制成复合肥料施用。污泥直接施用，仅适用于消化污泥，初次沉淀污泥与活性污泥不能直接施用，由于消化污泥中氨的含量较高，对种子的发芽有抑制作用，因此应在播种前几天施肥，使其暴露在大气里，避免这种抑制作用；施用干燥污泥时，施肥方便，卫生条件较好，但成本较高，如污泥在干燥脱水过程中投加过混凝剂，则要注意用所用混凝剂对硝化作用的影响；使用复合肥料(即污泥与其他肥料混合制成)，则更有利于植物的生长于土壤的改良。这是最好的使用方式。

用于严重扰动的土地改良改良土地的近期目的是恢复植被及防止冲刷，长远目标是建立与稳定土壤生态系统。严重扰动的土地包括采煤场、各种采矿业开采场(包括金属矿、粘土矿、沙子的采掘场等)、露天矿坑、尾矿堆、取土坑、因化学作用使土壤退化的土地、城市垃圾场、粉煤灰堆积场以及森林采伐地、森林火灾毁坏地、滑坡和其他天然灾害需要恢复植被的土地等。严重扰动的土地施用污泥堆肥后，可改善土壤结构，促进土壤熟化。如果将污水污泥应用到一些严重扰动的土壤中，—方面利用污泥改善了土壤结构，另—方面也可以缓解污泥带来的环境污染。污泥可以以表施或耕层施肥的方式施用。施用后，播种牧草，以尽快覆盖地表，取得初步成果。这对于增加绿化面积，扩大林地乃至改良农田，都是很有意义的。

污泥的建材利用污泥材料利用的真正对象主要是其所含的无机矿物组分，因此，其主要是指以污泥作为原料制造各种建筑材料，其处理(预处理和建材制造)的最终产物是可在各种类型建筑工程中使用的材料制品，例如污泥砖、污泥水泥、生化纤维板和生物陶粒，无需依赖土地作为其最终消纳的归宿，同时它还有可能充当—部分制作建筑材料的原料。

污泥制砖污泥制砖的方法主要有两种：—种是用干化污泥直接制砖;；另—种是用污泥焚烧灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分进行适当调整，使其成分与制砖黏土的化学成分相当。当污泥与黏土按质量比1:10配料时，污泥砖可达到普通红砖的强度。该污泥砖制造方式，由于受坯体有机挥发分成分含量的限制(达到—定限度会导致烧结开裂，影响砖块质量)，污泥掺和比很低，因此从黏土砖施用限制要求来看，已经难成为—种适宜的污泥制造建材方法。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖黏土黏土等的化学成分比较接近。因此，可通过两种途径实现烧结砖制造：—为与掺和料混合烧砖；二为不加掺和剂单独烧砖。

污泥制水泥污泥在建材方面的另—大利用为制硅酸盐水泥。近年来，国外在寻求污泥材料利用的过程中，找到了污泥与水泥行业的结合点。日本研究出利用城市垃圾焚烧物和城市污水处理产生的脱水污泥为原料制造水泥的技术。这种类型水泥的原材料中约60%为废料，水泥的烧成温度为1000～1200℃，燃料耗用量和CO2的排放量较低。有利于城市垃圾的减量化、无害化和资源化，因此该水泥又被称为生态水泥。

制生化纤维板活性污泥中的有机成分粗蛋白质(占30%～40%)与酶等属于球蛋白，能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液。在碱性条件下，加热，干燥，加压后，会发生—系列的物理、化学性质的改变，称为蛋白质的变性作用。利用这种变性作用能制成活性污泥树脂(又称蛋白胶)，使纤维胶合起来，压制成板材。

污泥制陶粒污泥制造轻质陶粒的工艺有两种，—种是利用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结的工艺，另—种是直接以脱水污泥为原料制陶粒的新工艺。前者的不足之处是需要单独建设焚烧炉，污泥中的而有机成分没有得到有效利用。陶粒是由黏土、泥质岩石(页岩、板岩等)、工业废料(粉煤灰、煤矸石)等作为主要原料，经加工、熔烧而成的粒状陶质物。其特点是：具有浑圆状外形、外壳坚硬且有—层隔水保气的粟红釉层包裹、内部多孔、呈灰黑色蜂窝状。

由于陶粒内部为多孔机构，使陶粒具有密度小、强度高、保温效果好飞、防火、抗冻、耐细菌腐蚀、抗震性好及施工适应性好等优良性能，所以，可用于制造建筑保温砼、结构保温砼、高温结构砼、陶粒空心砖块等；亦可用于筑路、桥涵、堤坝、水管等建筑领域；在农业上用于改良重质泥土和作为无土栽培基料；在环保行业可用做滤料和生物载体等。城市污泥产量巨大，将其用于陶粒生产可取得巨大的经济效益和环境效益。

其他方面的利用污泥制动物饲料污泥本身含有机物，如蛋白质、脂肪、多糖，还含有维生素，均是动物所需要的营养物质。污泥中70%的粗蛋白以氨基酸的形式存在，以蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸和缬氨酸为主，各种氨基酸之间相对平衡，是—种非常好的饲料蛋白。

污泥做黏结剂污泥本身含有机物，具有—定热值，又具有—定的粘结性能。污泥作为型煤黏结剂代替白泥(—种常用黏结剂)可改善在高温下型煤内部的孔隙结构、提高型煤气化反应性、降低灰渣中的残炭、提高炭转化率;污泥既是黏结剂，又起到了疏松剂的作用，且污泥热值也得到充分利用，并无二次污染。

污泥制吸附剂污泥中含有大量有机物，其含量随社会发展水平的提高而提高，因此它具有被加工成类似活性炭吸附剂的客观条件。在—定的高温下以污泥为原料通过改性可以制得含碳吸附剂。由污泥制成的活性炭吸附剂对COD及某些重金属离子有很好的去除率，是—种优良的有机废水处理剂。用过的吸附剂若不能再生，可以用作燃料在控制尾气条件下进行燃烧。2