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城市污泥再生利用的意義及效益論文
【摘要】：古人用"出淤泥而不染"來贊揚(yáng)荷花的清純高貴，但同時，我們也不難看書，作者對"淤泥"的鄙視。隨的城市化的發(fā)展，城市污水排放量越來越大，從而產(chǎn)生的污泥，的確成為一大污染。如何利用污泥來為現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，變廢為寶，在減少環(huán)境污染的同時，更發(fā)揮其的商品價值，已成為我們關(guān)心的話題。
【關(guān)鍵詞】：污泥；再生利用；研究價值
一、污泥處置現(xiàn)狀
城市生活污水處理后的污泥，一般含水率約80%，富含有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)成分，又含有一定量的重金屬和病毒、病原體、寄生蟲卵等有害物質(zhì)，污泥處置不當(dāng)會造成嚴(yán)重的二次環(huán)境污染。目前國外污泥主要的處置方法有一下三種：
1. 土地填理
在過去，許多發(fā)達(dá)國家都采用土地填埋的方法來處理污泥，且占有很大的比例(約40%左右)。在我國，土地填埋也是主要的方法。該法的處理過程非常簡單，特別適于質(zhì)量較差的污泥，但需要場地和大量的運(yùn)費(fèi)，地基需作防滲處理以免污染地下水和散逸臭味。另外，適合充填的土地逐年減少。美國環(huán)保局估計(jì)今后20年內(nèi)，美國6500個填理場將有5000個關(guān)閉，有的州已無場地可供堆放。
2. 投棄海洋
在一些靠海的國家和地區(qū)，大型的污水處理廠常直接將液態(tài)污泥排海或?qū)⒚撍勰嘀苯油逗�。這是一種方便而經(jīng)濟(jì)的處理方法，但此法會危害海洋生態(tài)系統(tǒng)及人類食物鏈，造成全球范圍內(nèi)的危害。1988年美國已禁止向海洋傾倒污泥，并于1991年全面加以禁止。歐共體在1991年5月頒布《Directive Concerning Urban Wastewater Treatment》中指出：在1998年12月31日起，不得在水體中處置污泥。
3. 焚燒法
在歐美，當(dāng)污泥中重金屬或其它有毒物質(zhì)含量高而不適用于農(nóng)業(yè)利用的情況下，常采取焚燒法。污泥經(jīng)焚燒后產(chǎn)生無菌、無臭的無機(jī)殘?jiān)⒋蟠鬁p少了體積，是一種可靠而有效的污泥處置方法。污泥焚燒灰能有效地用在瀝青填料和輕質(zhì)基材等建筑材料，如做磚的主要原料。燃燒產(chǎn)生的熱可以用來供電。但焚燒法設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用昂貴，易造成大氣污染，仍存在有1/3左右固體重量的廢棄物，以灰分的形式存留下來。
但是，以上這些處置方法均不能實(shí)現(xiàn)對污泥的綜合利用，存在一定的社會及環(huán)境問題，不是污泥處置的最佳出路。對我國這樣一個發(fā)展中國家而言，綜合利用尤其是農(nóng)業(yè)利用無疑是較好的選擇，實(shí)現(xiàn)污泥的有效利用、變廢為寶，使之資源化并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，將成為污泥處置的發(fā)展方向。
二、污泥再利用的技術(shù)工藝路線
在城市生活污水水處理的污泥中，一般含水率約80%，有機(jī)質(zhì)成份含量約45%～55%.利用污泥制造有機(jī)復(fù)合肥過程是將污泥經(jīng)800℃～1000℃高溫烘干，殺滅病菌、蟲卵，保存有機(jī)厲份不受破壞且除去有害菌（進(jìn)行無害化處理），接入有益菌培養(yǎng)，消除污泥的臭味，增加污泥中的營養(yǎng)元素，再添加氮、磷、鉀有效成分，增加污泥中的養(yǎng)分含量，經(jīng)造粒、低溫烘干等工藝，將污泥制成具有生物活性、全營養(yǎng)、無公害的有機(jī)復(fù)合肥。從而為水處理后的污泥找到了很好的出路，并增加了污水處理廠和設(shè)備生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，使污泥變廢為寶，減少了環(huán)境污泥，保護(hù)了人類賴以生存的自然環(huán)境，同時又有利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
此外，可根據(jù)實(shí)際情況，在污泥高溫烘干工藝前，增加污泥的晾曬或?qū)a工藝，高濕污泥經(jīng)晾曬或堆漚工藝可降低污泥含水率，有效節(jié)約烘干能源，從而降低烘干成本；污泥也可直接進(jìn)入烘干機(jī)烘干，減少晾曬或堆漚的使用場地，從而節(jié)約占地面積。
三、污泥臭味解決方案
污泥未經(jīng)處理直接造肥其臭味是一個突出的問題。產(chǎn)生臭味的原因是因?yàn)槌鞘形鬯幚韽S的污泥含有部分帶有臭味的物質(zhì)，如硫化物、氨、腐胺類等，所以當(dāng)將之加工成肥料變成商品來儲存和施用時，仍會向四周散發(fā)臭味，繼續(xù)污染環(huán)境。這樣就大大降低了污泥肥料的商品價值，并將直接影響到肥料在市場的生存和發(fā)展，因此必須予以解決。
目前，對于這種臭味的去除方法主要有：化學(xué)方法、物理除臭法、生物除臭法。生物除臭是通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，達(dá)到除臭的作用。前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是較為簡捷，其缺點(diǎn)是除臭效果不太好，且不是增加了污泥的堿度就是增加了污泥的體積。生物除臭法的優(yōu)點(diǎn)是：除臭效果好；經(jīng)過微生物除臭還可進(jìn)一步降解污泥中各種大分子元素，增加其利于植物吸收的營養(yǎng)成份；通過污泥除臭依靠微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物熱，可使污泥進(jìn)一步干燥，降低污泥烘干成本；這些具有除臭功能的微生物多是土壤中的有益微生物菌群，它有改良土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、改善土壤生態(tài)環(huán)境，抵抗有害微生物的功能。缺點(diǎn)是：除臭所需時間較長，占地面積大。
考慮到國內(nèi)許多中小型污水處理廠沒有消化工序，產(chǎn)生的是生污泥，利用生物除臭的方法可以起到污泥消化工序的作用，所以采用生物除臭法較好。試驗(yàn)表明，利用有益微生物可清除污水處理廠中污泥的臭味，增加了其利于植物吸收的營養(yǎng)成分（如：速效有機(jī)碳的含量）。同時通過污泥除臭過程中微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物熱，可使污泥得到進(jìn)一步干燥，降低污泥干化成本，增加污泥肥料的市場競爭力。
四、城市污泥資源化的研究與利用
�。ㄒ唬� 污泥的土地利用
用于土地利用的污泥通常是剩余活性污泥。污泥中豐富的有機(jī)物和N、P、K等營養(yǎng)元素及植物所必須的各種微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，促進(jìn)作物的生長。污泥的土地利用是一種積極的，有效而安全的污泥處理方式。在國外，污泥及其堆肥作肥源農(nóng)用，已有60多年的歷史，城市污泥農(nóng)用比例最高的是荷蘭，占55%；其次是丹麥、法國和英國，占45%；美國占25%。在我國的京、滬、津等地污泥農(nóng)用也有二十幾年的歷史。
1. 農(nóng)田上的利用
（1） 污泥農(nóng)用后對土壤的改良
山西郭湄蘭等人的盆栽和田間試驗(yàn)表明：施用污泥后，土壤中N、P、K、TOC等營養(yǎng)成分及田間持水量、CEC、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、土壤空隙度都相應(yīng)增加，土壤結(jié)構(gòu)得以明顯改善。
�。�2） 施用污泥對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響
日本有研究表明，污泥施用對絕大多數(shù)作物都有良好的肥效作用，以葉菜類增產(chǎn)最多，同時可改善蔬菜因缺微量元素而引起的品質(zhì)下降。污泥對種子發(fā)芽有促進(jìn)作用，但對幼苗的生長卻有抑制作用，抑制物為有機(jī)酸和醛等。
�。�3） 污泥中有毒物質(zhì)的影響及控制辦法
污泥農(nóng)用的有毒物質(zhì)主要為重金屬和病原菌。前者易通過食物鏈而富集，研究內(nèi)容包括作物各部位富集量的多少、存在形態(tài)及其富集量的影響因素；控制方法是根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))提出施用年限、施用原則和方法。而后者則可通過消化、堆肥將其大部分消滅。
2. 林地利用
污泥用于造林或成林施肥，不會威脅人類食物鏈，林地處理場所又遠(yuǎn)離人口密集區(qū)，所以很安全。由于森林環(huán)境的強(qiáng)大影響，也由于林地、荒山往往比農(nóng)田更缺乏養(yǎng)料，致使病原微生物的存活時間大大縮短，使過量的N、P養(yǎng)料得以充分利用。美國在60年代初就有過這方面的研究，且取得令人滿意的效果：施用1年后，供試的樹木在樹高和胸徑的生長上隨使用量的增加而增加；地下水中硝態(tài)氮的含量雖可能超過地下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但可通過多次少量施用的方式解決。
3. 園林綠化的利用
干污泥和污泥堆肥用于城市綠化及觀賞性植物，既脫離食物鏈，減少運(yùn)輸費(fèi)用，節(jié)約化肥，又可使花卉的開花量增加，花徑增大，花期延長。
4. 用于嚴(yán)重擾動的土地改良
墾荒地、貧瘠地等施用污泥堆肥，可改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤熟化。可將污泥以表施和耕層施肥(25～40cm)施于城市廢棄物垃圾場后，播種牧草，以盡快覆蓋地表，過2～3年后牧草長起來，再植樹造林。
5. 其他利用
（1） 因污泥中含有蛋白質(zhì)、維生素和痕量元素，利用凈化的污泥或活性污泥加工成含蛋白質(zhì)的飼料用來喂魚，或與其它飼料混合飼養(yǎng)雞等，可提高產(chǎn)量，但肉質(zhì)稍差。
�。�2） 將污泥制成磚、玻璃及其他輕質(zhì)材料，也存在強(qiáng)度差及其它問題，需尋求適當(dāng)?shù)母纳妻k法。
�。�3） 向污泥中添加Ca3(PO4)2，制成復(fù)合有機(jī)肥料，在美國，已有不少工廠以污泥為原料進(jìn)行堆肥化，制成顆粒肥料，并以商品在市場上出售。據(jù)悉，在我國的深圳已將污泥與畜禽糞混合出售。吳啟堂等利用污泥所具有的強(qiáng)粘性，成功地用污泥代替白泥作復(fù)合肥的粘結(jié)劑。
（4） 科學(xué)家們已成功從活性污泥中分離出聚3-羥基丁酸及3-羥基戊酸，用于合成生物可降解塑料。
五、污泥再生利用對社會產(chǎn)生的效益
1. 經(jīng)濟(jì)效益分析
利用污泥開發(fā)制造有機(jī)復(fù)混肥，可使城市污水處理廠省去污泥的衛(wèi)生填埋或焚燒費(fèi)用，提高資源利用率（污泥填埋占用可耕地）。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心的研究表明：每平方米城市污水處理廠污泥引起環(huán)境損失值為38元，這不包括其中的運(yùn)輸費(fèi)用。保定市污水處理廠年產(chǎn)污泥約為2.7×104立方米，每年引起的環(huán)境損失值為103萬元，若將污泥加工成活性有機(jī)復(fù)混肥，年產(chǎn)量為5000噸，年創(chuàng)利潤為100多萬元，因此，利用污泥開發(fā)制造有機(jī)復(fù)混肥在經(jīng)濟(jì)上是可行的，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
2. 社會效益分析
目前，我國擁有已建成及在建、擬建的污水處理廠近千家，隨著國家對環(huán)保要求的提高、人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及城市化進(jìn)程的加快，對污泥的處理與利用成了一個迫切的需要解決的問題，污泥處理不好會造成對環(huán)境的二次污染，造成一系列的社會問題。利用污泥制造有機(jī)復(fù)合肥可使污泥化害為利，既減輕了國家對污泥處理的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，又對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生積極的推動作用，發(fā)展前景廣闊；同時，杜絕了污泥焚燒和填埋造成的二次污染。
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