【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 文 3 （ 2） 污泥對(duì)水體的危害 污泥含有大量的 N、 P、 K 等營(yíng)養(yǎng)元素，極易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化；同時(shí)污泥中的大量有機(jī)腐敗物、毒性有機(jī)物以及致病微生物極易在水 體中擴(kuò)散，污染并破壞徑流、湖泊、地下水等水體環(huán)境致使水生動(dòng)物死亡，水體發(fā)臭。重金屬成分亦會(huì)在水體中擴(kuò)散并經(jīng)生物食物鏈系統(tǒng)富集?？梢?jiàn)，一旦污泥進(jìn)入水體，將會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果。 （ 3）污泥對(duì)大氣的危害 污泥中的大量有機(jī)物極易腐敗產(chǎn)生甲烷、二氧化碳等溫室氣體以及各種刺激性毒害物：氣體方面，如臭雞蛋味的硫化氫，爛洋蔥味的硫醇類，魚(yú)腥味的胺類，以及酰胺、吲哚、氮氧化物、硫氧化物、二噁英；液體方面，如 酚、醇、醛、酮以及有機(jī)酸等。 同時(shí)污泥中的鹵代烷烴類、 多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、致病菌以及重金屬等 各種毒害物 也極易以氣溶膠形式 隨空氣漂浮并擴(kuò)散從而造成危害。 167。 污泥資源化利用研究現(xiàn)狀 污泥處置技術(shù)中最為傳統(tǒng)、最為經(jīng)典的就是填埋處置技術(shù)，然而該技術(shù)既浪費(fèi)了污泥中可資源化利用的成分，又無(wú)法從根本上消除污泥的危害，是一種短淺并且有著許多不足的處置方法 [44,45]。在建立資源節(jié)約型社會(huì)背景下，隨著環(huán)保理念的普及和對(duì)污泥可資源化利用的深入認(rèn)識(shí)，污泥的資源化綜合利用才是符合解決污泥環(huán)境污染和合理利用資源等理念的最佳處置方式。目前，國(guó)內(nèi)外污泥資源化利用技術(shù)主要有：土地利用、焚燒、熱解以及制備建筑材料等。 土地利用 污泥的土地利用包括農(nóng)業(yè)利用、綠地利用、森林利用和土地恢復(fù)等。污泥土地利用一般需經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵進(jìn)行穩(wěn)定化處理。何澤堅(jiān)、劉慧慧、丁文川、何品晶等 [12,4649]對(duì)污泥堆肥發(fā)酵進(jìn)行了深入的研究：污泥堆肥可以有效降解污泥中各種有機(jī)質(zhì)，消除其毒害性，殺死其中的大部分病原菌、寄生蟲(chóng)卵、病毒以及植物種子，同時(shí)可優(yōu)化真菌、銨化細(xì)菌及硝化細(xì)菌等菌種菌落等，從而可以很好地消除污泥臭味、大大降低其毒害性。另外，堆肥熟化后的污泥含有豐富的氮、磷、鉀和腐殖質(zhì) 等 成分能夠很好地促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并改善土壤的孔隙度，團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)，水力學(xué)性質(zhì)（如持水性、水分穩(wěn)定性），化學(xué)性質(zhì)（如吸附性、代換性、緩沖性）等，是一種優(yōu)良、廉價(jià)的有機(jī)土壤改良劑與增肥劑。 宋鳳敏 [50]利用堆肥后的污泥進(jìn)行培植菠菜實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)空白土壤試樣與堆肥污泥混合比為 3:1 時(shí)，菠菜產(chǎn)量顯著提高，且維生素 C 以及葉綠素含量均有所提高，硝酸鹽含量反而有所減低，提高了菠菜產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。趙曉莉等 [51]進(jìn)行了利用污泥培育生菜的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)當(dāng)利用堆肥污泥培育生菜時(shí)，施用量為 6~10gkg1 的污泥可促進(jìn)生菜中類黃酮、水分 、可溶性蛋白、抗血酸等含量的增加以及硝酸鹽含量的降低，最終提高生菜的品質(zhì)和產(chǎn)量。曹春梅 [49]設(shè)計(jì)了利用污泥培育萵筍實(shí)驗(yàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 堆肥污泥培育出的 萵筍的株高、莖稈半徑、蛋白質(zhì)含量以及氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)成分的含量都顯著增加。 Warman 等 [52]在加拿大的新斯科舍地區(qū)進(jìn)行了利用堆肥污泥培育飼料用青草與谷物類（ corn）的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)作物中Ca、 Mg、 S、 Fe、 Mn、 Cu、 Zn 和 B 的含量進(jìn)行了評(píng)估。 他 指出厭氧堆肥的污泥所培育的作物 Fe、 Cu 和 Zn 的含量較高，并且堆肥污泥的施用量必須考慮到土壤中一些重金屬的累積 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 全日制 碩士 專業(yè) 學(xué)位論文 4 程度。 隨著大量研究工作在污泥堆肥和農(nóng)用領(lǐng)域的開(kāi)展與完善 [5360]，污泥堆肥與農(nóng)用技術(shù)以其在改良土質(zhì)和增強(qiáng)土壤肥效等方面的顯著效果必將在土地資源較多，經(jīng)濟(jì)狀況較為落后的國(guó)家和地區(qū)大放異彩。 焚燒 焚燒是利用污泥中有機(jī)成分含量較高、具有一定熱值的特點(diǎn)來(lái)處置污泥，該技術(shù)能迅速和最大程度地完成污泥減量化 (1t干污泥焚燒后僅產(chǎn)出約 )和無(wú)害化、資源化。由于焚燒后污泥中的各種病原菌、寄生蟲(chóng)卵、病毒等以及毒害性有機(jī)物都能徹底滅殺，毒害性有機(jī)物也能夠被充分氧化分解，所以焚燒是處置污泥的一項(xiàng)較為安全的 污泥資源化技術(shù)。 陳曉平、贠小銀、秦翠娟、肖漢敏等 [6164]對(duì)利用流化床焚燒爐焚燒污泥進(jìn)行了研究，當(dāng)采取了適當(dāng)?shù)姆贌に嚭蜔煔鈨艋到y(tǒng)后，污泥處理成本較低且能夠滿足苛刻的環(huán)保要求。上海市的石洞口、東莞的玖龍紙業(yè)公司以及無(wú)錫的榮成紙業(yè)公司等都采取了這種方式處置污泥，取得了一定的成果。當(dāng)焚燒工藝設(shè)計(jì)得當(dāng)時(shí)，污泥焚燒可得到相當(dāng)可觀的熱量。江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)進(jìn)行了利用污泥燃燒發(fā)電的試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，綜合處理污泥的費(fèi)用僅約 100元 /t，遠(yuǎn)低于填埋處置成本，試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)取得了較大成功 [65]。合肥天源熱電有限公司于 2021年正 式建成了污泥焚燒系統(tǒng)，將污泥焚燒并用于發(fā)電，其污泥處理能力為 120t/d，設(shè)備運(yùn)行狀況良好 [66]。日本神戶市利用冷卻水將污泥焚燒系統(tǒng)的余熱進(jìn)行回收并用于居民熱水供應(yīng)系統(tǒng)，取得了比較理想的效果 [67]。 污泥的焚燒處置已成為當(dāng)下污泥資源化處置方式中的研究熱點(diǎn) [42,6873]。 熱解 將污泥于特定氣氛，在較高的溫度條件下（ 300~900℃ ）加熱并使之發(fā)生分解、縮聚等反應(yīng)而生成許多氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物的方法即為污泥的熱解。熱解過(guò)程中，污泥中的各種高毒性有機(jī)物以及致病生物均可被分解并解毒，生成特定產(chǎn)物。同時(shí)熱解產(chǎn)生的 CHCO 等各種氣體產(chǎn)物和焦油成分等液態(tài)產(chǎn)物均可以作為理想的氣體燃料，用于發(fā)電供熱等。 Khiari 等 [74]采用熱分析 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（ TODSCMS）對(duì)污泥熱解過(guò)程進(jìn)行了詳盡的研究，分析得出結(jié)論，污泥熱解主要分為三個(gè)階段：（ 1）低沸點(diǎn)有機(jī)物的揮發(fā)（ 200~300℃ ）；（ 2）難揮發(fā)有機(jī)物分解生成 CH CO、 CO2等小分子氣態(tài) 化合物以及焦炭、焦油等（ 300~450℃ ）；（ 3）焦油類物質(zhì)二次分解，產(chǎn)生 H2 以及各種烴類和芳香族化合物（ 450℃ 以上）。 Lutz 等 [75]利用氣相色譜法等對(duì)污泥低溫?zé)峤夂螽a(chǎn)生的各種成分含量進(jìn)行了研究，表明污泥熱解后可得到數(shù)量相當(dāng)客觀的焦炭（ ~%）、液態(tài)有機(jī)成分（ ~%）以及氣體燃料（ ~%）。隨著 1997年第一座污泥煉油廠（日消納干污泥約 25噸，可產(chǎn)生約 5000~7500L類柴油燃料以及大量的焦炭 [76,77]）在澳大利亞亞柏斯的建立，許多科研工作者對(duì)污泥熱解技術(shù)進(jìn)行了研究和改善。邵敬愛(ài) [78]進(jìn)行了污泥固定床熱解實(shí)驗(yàn)，指出 600℃ 是污泥熱解制油的最佳溫度，而熱解氣的產(chǎn)率在低于 600℃ 時(shí)產(chǎn)率增加緩慢，高于 600℃ 后熱解氣產(chǎn)率增加顯著。翟云波等 [79]利用管式電爐對(duì)污泥熱解進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示污泥熱解最大油產(chǎn)率的溫度區(qū)間為 400~500℃ ，油液成分主要為單環(huán)芳烴，脂肪族化合物，含氧有機(jī)化合物，含氮化合物，甾族化合物，鹵化物，含氮的雜環(huán)化合物，多環(huán)芳烴化合物等主要由長(zhǎng)鏈烴 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 全日制 碩士 專業(yè) 學(xué)位論文 5 和帶環(huán)的芳烴組成的有機(jī)物。 制備建 筑材料 污泥中含有較多的以硅、鋁、鎂、鈣等為主的無(wú)機(jī)礦物 [12,2024,80]，這與許多建筑材料常用的原料成分相近，為此許多學(xué)者對(duì)利用污泥制備生態(tài)水泥、砌磚、陶粒以及陶瓷質(zhì)磚等建筑材料的資源化技術(shù)進(jìn)行了研究。 生態(tài)水泥 生態(tài)水泥 (Ecocement)[81,82]是以城市垃圾焚燒灰和下水道污泥為主要原料，經(jīng)過(guò)處理、配料，并通過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)管理而制成的工業(yè)制品。利用污泥制備生態(tài)水泥能夠滿足污泥處置減容、減量化特征，充分利用污泥中大量的粘土礦物，并且污泥中的難以處理的重金屬成分能被較為穩(wěn)定地固化。與此同時(shí)污 泥中高含量的各種有機(jī)物和病菌等也能夠被高溫分解并提供部分熱值。 寶志強(qiáng) [83]對(duì)利用污泥制備生態(tài)水泥進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn) %的污泥摻量最有利于降低水泥燒結(jié)溫度，污泥的加入有利于產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度，然而當(dāng)污泥摻量超過(guò) %時(shí)，產(chǎn)品的后期強(qiáng)度會(huì)有所降低。李樹(shù)霞 [84]研究證實(shí)，當(dāng)干污泥的摻量到達(dá) 18%時(shí)，仍能在實(shí)驗(yàn)室條件下制備出的生態(tài)污泥在物理性質(zhì)和礦物組分上與一般水泥產(chǎn)品并無(wú)明顯差別，并且產(chǎn)品的煅燒性能和強(qiáng)度都有所提高。 Malliou 等 [85]利用污泥制備出的生態(tài)水泥，其強(qiáng)度隨污泥摻量的增加而降低，同時(shí) XRD 物相 分析和 SEM 電鏡圖片證實(shí)樣品含有鋁礬石成分， TCLP 淋濾實(shí)驗(yàn)表明樣品對(duì) Pb， Zn 和 Ni 等重金屬具有很強(qiáng)的固化效果。 砌磚 砌磚是 以粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等作為主要原料，用水泥作凝固劑，加水?dāng)嚢瑁?jīng)振動(dòng)成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)等工序制備而成的墻體材料。制備過(guò)程無(wú)需高溫煅燒，節(jié)約能源并且可以因地制宜、經(jīng)濟(jì)有效地就地取材、保護(hù)農(nóng)田。 利用污泥制備砌磚一般有以下兩種工藝：（ 1）將適量干化污泥摻入水泥或粘土等凝固劑中直接制砌磚，同時(shí)可摻入煤渣、粉煤灰、鋼渣、高爐渣等固體廢 棄 物；（ 2）將污泥焚燒后的灰渣加粘土調(diào)配后制砌磚。 謝學(xué)報(bào) [86]利用水泥作為水泥膠凝材料，與干污泥進(jìn)行混合，制備了砌磚。當(dāng)干污泥與水泥的比例高達(dá) :1 時(shí)，制備的砌磚仍有高達(dá) 40MPa 的強(qiáng)度和較好的凍融性能，并對(duì)污泥中的重金屬元素具有很好的固化效果；相應(yīng)的工業(yè)化應(yīng)用前景評(píng)估表明該技術(shù)抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)，具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。徐子芳等 [87]將污泥、建筑垃圾以及粉煤灰混合經(jīng)配料、養(yǎng)護(hù)和陳化制備砌磚，當(dāng)干污泥的摻量為 2%時(shí)產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度為 ，抗壓強(qiáng)度為，導(dǎo)熱系數(shù)為 (mk)1。梁梅 [88]進(jìn)行了利用污泥泥餅、粉煤灰、爐渣和水泥制備砌磚的系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)污泥與水泥的交互作用（蛋白質(zhì)與消石灰反應(yīng)生成具有膠黏作用的樹(shù)脂）可增強(qiáng)磚體斷裂模數(shù)和抗壓強(qiáng)度，并且污泥摻量高達(dá) 50%時(shí)，產(chǎn)品的斷裂模數(shù)、抗壓強(qiáng)度、淋濾性和凍融性均能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。青島青華建筑科研所有限公司將污泥作為原料和燃料經(jīng)過(guò) 5 年努力，生產(chǎn)出了達(dá)到國(guó)家應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的城市環(huán)保建筑砌塊，既節(jié)省土地，降低污泥的處置費(fèi)用，又減少污泥的二次污染；該技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，青島市將成為我國(guó)首個(gè)污泥不外運(yùn)城市，每年還可提供 15 萬(wàn) m3 墻體材料。 相關(guān)研究表 明，由于污泥中的有機(jī)質(zhì)和油類物質(zhì)易對(duì)磚塊質(zhì)量造成不利影響，利用生污泥制備的砌磚質(zhì)量遠(yuǎn)較由污泥焚燒灰渣制備的砌磚質(zhì)量差。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 全日制 碩士 專業(yè) 學(xué)位論文 6 陶粒 陶粒是一種人造輕質(zhì)粗集料，外殼表面粗糙而堅(jiān)硬，內(nèi)部多孔，具有密度小、強(qiáng)度高，保溫、隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，一般由頁(yè)巖、黏土巖等經(jīng)造粒、焙燒制成，可作路基材料、混凝土骨料或花卉覆蓋材料使用 [8994]。利用污泥制備陶粒一方面可以利用污泥中的無(wú)機(jī)成分節(jié)約資源；另一方可以充分利用污泥中的有機(jī)物氧化燃燒釋放出的熱量，從而節(jié)約能耗。 陳偉等 [95]利用污泥、尾礦泥和粉煤灰經(jīng)過(guò)練泥、造粒、干燥和燒成 等工藝制備陶粒。實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)物含量較高的污泥的摻入可較好地促進(jìn)陶粒的燒脹，低于 10%的污泥摻量可明顯提高陶粒的筒壓強(qiáng)度；而高達(dá) 50%的污泥摻量則會(huì)降低熔體的粘度，增加陶粒的氣孔率，進(jìn)而降低樣品的力學(xué)性能；污泥摻量為 30%的陶粒樣品可達(dá)到高強(qiáng)輕粗集料指標(biāo)（密度等級(jí) 900，強(qiáng)度指標(biāo) ）；而污泥摻量為 40%~50%的樣品可達(dá)到普通輕集料優(yōu)等品的指標(biāo)（密度等級(jí) 800，強(qiáng)度指標(biāo) ）。 Cheeseman 等 [96]利用旋轉(zhuǎn)管式爐展開(kāi)了以污泥焚燒灰為原料，以 1%的有機(jī)試劑作為塑性劑燒制陶粒的實(shí)驗(yàn)，得到的陶粒產(chǎn)品燒結(jié)溫度范圍較寬（ 1000~1080℃ ），其主要礦物成分為石英、白磷鈣石和赤鐵礦；當(dāng)于 1060℃ 燒成時(shí)，陶粒的產(chǎn)品密度為 ，吸水率為 8%，掃描電鏡圖片顯示產(chǎn)品為多孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)與市售陶粒相當(dāng)。 陶瓷磚 利用干污泥或者污泥焚燒灰替代部分陶瓷原料生產(chǎn)陶瓷磚的工藝技術(shù)研究已在國(guó)內(nèi)外興起。 馬雯等 [97]進(jìn)行了 以污泥和粘土為原料制備污泥陶質(zhì)磚的實(shí)驗(yàn)研究，并研究了磚體在多種污泥摻量、成型壓力、燒結(jié)溫度以及保溫時(shí)間下的抗壓強(qiáng)度及吸水率，在滿足國(guó)家《燒結(jié)普通磚》 (GB51012021)標(biāo)準(zhǔn)前提下，總結(jié)出了污泥摻量為 10%，成型壓力為 60MPa，燒結(jié)溫度為 1050℃ ，保溫時(shí)間為 的最佳配方和工藝。方琳等 [98]利用污泥焚燒灰、粉煤灰以及粘土等制備陶質(zhì)磚，污泥焚燒灰摻量高達(dá) 30%，在 1050℃ 條件下焙燒 6h 時(shí)所得的產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度為 ，抗折強(qiáng)度 ，吸水率為 %并且無(wú)泛霜和爆裂現(xiàn)象，滿足國(guó)標(biāo) (GB51012021)中中優(yōu)等磚的相關(guān)要求，并且其重金屬淋濾效果較好。 Jordan 等 [99]利用污泥和粘土制備陶瓷磚，隨著污泥摻量的增加陶瓷磚的吸水率逐漸增加，斷裂模數(shù)逐漸降低，當(dāng)污泥的摻量達(dá)到 10%時(shí)，樣品的重金屬淋濾性能良好，最終指出污泥在陶瓷中的摻量必須控制在一定范圍內(nèi)。 167。 污泥資源化利用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)有技術(shù) 存在的問(wèn)題 表 11 污泥資源化技術(shù)的特點(diǎn)和不足 技術(shù)名稱 干燥要求 難度 附加值 技術(shù)不足及應(yīng)用限制 焚燒 需干燥 較高 低 干燥能耗 和 尾氣處理成本高， 極易形成負(fù)效益 熱解制油氣 高 高 堆肥 不需干燥 低 低 含有重金屬，有機(jī)污染質(zhì)和病菌， 產(chǎn)品應(yīng)用受到限制 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 全日制 碩士 專業(yè) 學(xué)位論文 7 制陶粒 不需干燥 較低 低 產(chǎn)品附加值低， 經(jīng)濟(jì)效益不佳 制砌磚 較低 低 制釉面磚 不需干燥 中 高 釉面磚易鼓泡、瓷質(zhì)磚有氣孔、 微晶玻璃色澤暗淡， 產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足市場(chǎng)需求， 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的可能性小 制瓷質(zhì)磚 不需干燥 中 高 制微晶玻璃 需干燥 極高 極高 雖然大量的科學(xué)工作者對(duì)各種污泥資源化處置技術(shù)進(jìn)行了研究與