導航：安全管理網>> 安全論文>> 環境保護論文>>正文

城市污泥處理處置技術綜述

文檔作者：王甘霖姜勝仇晨光黃娜文檔來源：國網湖北省電力公司技術培訓中心		點擊數：	更新時間： 2021年09月19日
下載地址：點擊這里	文件大小： 655.92 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：655.92 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：城市污泥處置與綜合利用

上一篇：城市污泥處理處置技術研究

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

２０１８ 年第２ 期
２０１８ Number ２
水電與新能源
HYDROPOWER AND NEW ENERGY
第３２ 卷
Vol．３２
DOI： １０．１３６２２／j．cnki．cn４２ -１８００／tv．１６７１ -３３５４．２０１８．０２．０１９
收稿日期：２０１７ -１２ -２８ 作者簡介：王甘霖，男，助教，從事仿真系統開發及培訓工作。
城市污泥處理處置技術綜述
王甘霖，姜 勝，仇晨光，黃 娜
（國網湖北省電力公司技術培訓中心，湖北武漢 ４３００７９）
摘要：通過分析城市污泥的性質，回顧城市污泥處理處置技術的發展過程，綜合對比較各種技術的優缺點，定性評估了
這些技術在從污泥中回收有用的資源并降低污泥危害的潛力，展望未來的預期發展潛力，并對我國污泥處理未來的發展
方向提出了分析和建議。
關鍵詞：城市污泥；處理處置；資源；土地利用
中圖分類號：X７９９．３ 文獻標志碼：A 文章編號：１６７１ -３３５４（２０１８）０２ -００７５ -０４
Urban Sludge Treatment and Disposal Technologies： An Overview
WANG Ganlin， JIANG Sheng， QIU Chenguang， HUANG Na
（Technology Training Center， State Grid Hubei Electric Power Company， Wuhan ４３００７９， China）
Abstract： The urban sludge treatment and disposal technologies are discussed．Firstly， the specific characteristics of the
urban sludge are analyzed．The development of the urban sludge treatment and disposal technologies is reviewed．Then，
the advantages and disadvantages of various technologies are compared．The potentials of these technologies in the recovery
of useful resources from the sludge and the reduction of the damages of the sludge are evaluated quantitatively．The
future development potentials of these technologies are discussed．Recommendations are also given for the future development
of sludge treatment technology in China． Key words： urban sludge； treatment and disposal； resources； land use
城市污泥是城市生活和工業污水經城市污水處理
廠處理過程中產生的殘留物。近年來，隨著我國城鎮
化進程和社會經濟的快速發展，城市污水排放量逐年
增加，對生態和環境的壓力越來越大，根據我國環保部
公布的《２０１５ 年中國環境狀況公報》中的數據，我國城
市污水處理廠全年共處理污水４．１０３ ×１０１０ m３ ，按照
污泥占污水體積０．０２％估算［１］ ，２０１５ 年全年隨著城市
污水處理產生的含水率為８０％的城市污泥約為４ １００
萬t。因此，探討合理、有效、經濟、可持續的城市污泥
處理處置技術具有非常重要的現實意義。
１ 污泥的性質
城市污泥是一種由復雜的有機混合物（大分子蛋
白質、肽、脂類、多糖、植物大分子酚類結構或脂肪族結
構等）和微生物、無機物以及水分組成的非均相絮狀
物質［２ -３］ 。從外表形態上看，污泥呈黑色、不規則膠體
狀，并有惡臭的氣味，污泥一般呈現弱酸或者弱堿性。
污水的來源不同，通過污水處理產生的污泥所含
有的物質的種類、含量以及對環境的影響也不一樣。
根據污水處理方法和產生階段的不同，污泥可以進行
不同的分類，如可分為初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥、
化學污泥或者生污泥、消化污泥、濃縮污泥、脫水干化
污泥、干燥污泥等［４］ 。
城市污泥可細分為６ 種組分［５］ 。
１）無毒有機碳化合物（大約占污泥干重的６０％）。
２）氮、磷化合物。
３）有毒的無機及有機污染物（重金屬：Zn， Pb，
Cu， Cr， Ni， Cd， Hg， As 等，多氯聯苯，多環芳烴，二惡
英，殺蟲劑，農藥等）。
４）病原體及其他微生物。
５）無機化合物（硅酸鹽， 鋁酸鹽， 鈣、鎂化合
物等）。
７５ 萬方數據
水電與新能源２０１８ 年第２ 期
６）水（質量分數最大可超過９５％）。
污泥的來源和組成都非常復雜，若處置不當將會
對人類健康和生態環境造成極大危害［６ -７］ 。
１）微生物。污泥中含有大量的細菌、蟲卵、病毒
等微生物，需要進行無害化處理。
２）無機鹽類。污泥中的鹽分會影響土壤的電導
率并影響植物對營養物質的吸收。
３）有機污染物。污泥中的一些有機污染物不易
降解，毒性很強，可能致癌、導致畸形以及基因突變。
４）營養物質。污泥含有大量的N、P 等營養物質，
若進入水庫、湖泊等封閉或者半封閉的水體，會造成該
環境富營養化而破壞生態環境。
５）重金屬。重金屬能改變土壤微生物種群結構
以及影響土壤酶的活性，對動植物造成危害，而且重金
屬易于在動植物和土壤中富集，并能通過飲水、空氣和
食物進入人體，危害人體健康。
２ 污泥的傳統處理處置技術
污泥處理處置的目標首先是使污泥脫水，減少污
泥的體積，其次對污泥進行處理使其更加穩定，不會再
次發生降解，再次是污泥無害化處理，如去除或固定重
金屬以及滅菌等，最后在處理處置污泥的同時達到變
廢為寶、回收能源的目的。由于污泥對環境的巨大潛
在危害，污泥的處理處置技術非常重要，傳統的技術方
法包括投海、填埋、堆肥、焚燒和農業利用等。
１）污泥投海是一種處理成本低且操作簡單的處
理技術，但投海會嚴重破壞海洋的生態環境，因此此方
法已被世界各國所禁止。
２）污泥填埋操作簡單、經濟成本低、處理量大、公
眾反對小，并且能有效的消滅病原體，產生的腐殖質能
增加土壤的肥力，因此填埋曾經是世界上污泥處理的
主要方法之一［８］ 。但是填埋占地面積大、處置時間周
期長，而且污泥經過雨水的侵蝕產生的滲濾液很容易
進入地下水，導致地下水污染，另外污泥中的有機質經
過發酵會產生溫室氣體。因此隨著污泥填埋的處理技
術標準要求越來越高，污泥填埋處理所占比例越來
越小。
３）污泥堆肥是在人為控制的條件下，利用污泥中
的微生物進行發酵，使污泥中的有機物發生轉化，生成
腐殖質［９］ 。雖然堆肥能改善污泥的性質，減少惡臭
味，殺死細菌和寄生蟲，但是堆肥需要巨大的場地，耗
時長，難以從根本上解決難降解的有機污染物和重金
屬。隨著其他處理技術快速發展，堆肥所占比例將逐
漸減小。
４） 污泥中有機質的含量一般可占泥干重的
３０％ ～４０％，干污泥的熱值可以媲美褐煤［１０］ ，污泥焚
燒會大幅減少污泥的體積，能殺死病原微生物并回收
利用熱能，而且污泥焚燒需要的土地面積小，生成的焚
燒灰渣比較穩定。污泥焚燒的缺點有設備投資較大，
處理成本較高，會產生有害氣體，例如二惡英是目前焚
燒技術面臨的一個難題。
５）我國是一個人口大國，農業肥料需求量很大，
據第二次全國土壤普查結果顯示：我國缺乏有機質的
耕地為３ ２９０．０ hm２ ， 缺氮的耕地為３ ３０５．０ hm２ ，約占
耕地面積的３５％，缺磷的耕地為６ ７２６．６ hm２ ，占耕地
面積的７０．７％［１１］ 。由于污泥中富含農作物生長所需
的氮、磷、鉀和有機質等營養物質，因此具有良好的農
業利用價值。但污泥中含有大量重金屬、細菌和有機
污染物等，極大的限制了污泥的農業利用，因此污泥必
須通過無害化和穩定化處理才能應用于農業。
圖1 我國污泥處理及利用途徑（2010）［12］
從圖１ 可以看出，我國目前污泥處理還是以農業
利用和填埋為主，這兩種處理方法占我國污泥處理的
比例超過７５％，其中污泥農業應用的方法還不夠完
善，進行農業應用的污泥往往沒有進行完整的無害化
處理。綠化和焚燒等處理方法占比較小，此外還存在
大約１４％的污泥沒有得到處理，會對環境產生持續性
的危害。
３ 污泥資源化利用
從傳統處理方法而言，往往將污泥當作一種有害
的廢棄物，但是目前世界上普遍認為廢物實際是放錯
了位置的資源，從生態環境的保護、經濟的發展以及資
源的開發利用等方面來看，若污泥經過合理的處理可
以實現污泥的資源化利用。目前“城市污泥（sewage
sludge）”在污水污泥處置行業已改稱為“生物固體
（biosolid）”，而且這一名稱已逐漸被其它行業所普遍
接受［１３］ 。
７６ 萬方數據
王甘霖，等：城市污泥處理處置技術綜述２０１８ 年２ 月
目前，世界上對污泥資源化利用主要關注的三個
重點為從污泥中回收再利用有價值的產品、一個完整
的解決污泥中的有毒物質的方案以及可接受的成
本［１４］ ，其主要技術或方法如下：
１）厭氧消化。厭氧消化是目前市場上最常見的
污泥穩定化處理技術［１５］ 。厭氧消化是指利用厭氧微
生物在一定的環境條件下分解污泥，同時回收由部分
揮發性化合物轉化產生的沼氣（CH４ ，CO２ ）等能源。
根據微生物的類型和工藝條件的不同，可以生產不同
的能源，如甲烷，乙醇或氫等。目前，污泥厭氧消化主
要應用于大中型污水處理廠。污泥經過厭氧消化，仍
然殘留部分有毒有機物，并且還含有重金屬、可溶性磷
酸鹽和無機物［５］ ，因此仍需進一步研究有效的后續處
理方案。
２）利用微生物燃料電池發電。由于污泥中含有
大量可生物降解的有機化合物，因此可以利用微生物
燃料電池直接發電。但是目前此方法發電效率低，而
且不是所有的污泥中的有機物質是可生物降解的。最
近世界上在這方面的研究取得了很大的進展，但仍然
有很長的路要走。
３）生產建筑材料。污泥中含有大量Si、Al、Ca 等
無機成分，其組成與很多建筑材料非常相似，因此合理
利用添加劑與適當的工藝，可以生產很多有價值的產
品，如磚、水泥等。這個生產過程所用的污泥一般是指
污泥焚燒灰或干污泥。目前有學者利用黏土和污泥制
得“生態磚”，性能指標能達到國家標準，而且重量和
能耗更小［１６］ 。在美國，有研究者將污泥灰或干污泥加
入到水泥的生產過程中，并且在較高工藝溫度下，重金
屬會被固化在水泥中。利用污泥生產建筑材料技術日
漸完善，是一種有前途和價值的污泥處理處置技術。
４）焚燒與混合焚燒。污泥焚燒主要以熱或電的
形式從污泥中回收能量，目前污泥焚燒在歐洲和日本
比較常見。為了降低燃煤發電廠的成本，可以選擇將
干污泥、煤和吸附劑按一定比例混合制成新型煤，進行
混合焚燒，充分利用污泥的熱值。污泥焚燒后只留下
惰性材料（灰），這些灰可以作為生產建筑材料的原
料。污泥焚燒在世界范圍內得到廣泛應用，目前越來
越多的應用于大規模能源回收項目。
５）氣化和熱解。污泥熱解是指在一定溫度（３５０
～５００℃）和壓力并且氧氣不足的環境下對污泥進行
加熱處理［１７］ 。污泥氣化是指在大約１ ０００℃且可燃氣
體與氧含量較少的氣氛中對污泥進行加熱處理［１８］ 。
污泥經過熱解或氣化過程轉化生成的焦炭、油、可燃氣
體等產物可以進行利用，而且煙氣和NOX 的排放量比
焚燒處理少。但目前污泥熱解和氣化大規模實踐應用
較少，需要更多的成本及運營數據來評估熱解和氣化
的預期作用和價值。
６）熱水解。污泥熱水解，即水熱處理，是指液相
溫度在１５０ ～４５０℃之間并且沒有氧氣和其他氧化劑
存在時加熱污泥［３］ 。熱水解主要目標包括增強厭氧
消化性能，降解有機化合物，減少污泥質量和體積，回
收有價值的物質［１９］ 。熱水解可以改善污泥的脫水和
沉降性能，而且水解造成高濃度溶解的有機化合物積
累在液相［２０］ ，因此熱水解后的液體殘留物有較高的農
用價值。進一步的研究應該重點關注熱水解過程中污
泥中的有毒物質的遷移轉化過程。
７）園林綠化及林地利用。將經過堆肥以及其他
能有效的對污泥進行滅菌、消除臭味等技術處理后的
污泥，作為城市園林以及林業用地的有機肥料，用于樹
木、草坪、花卉等區域，可以降低污泥處理的費用，有利
于城市的綠化帶以及林地的維護。
８）土壤修復。在礦山、采石場等生態被破壞的地
區，地表的土壤營養貧瘠，植物難以生長，由于污泥是
膠狀物質，具有一定的黏性和吸水性，而且還含有N、
P、K 等有機營養物質，因此可以利用污泥來改善這些
地區的土壤的狀態［２１］ ，使土壤重新煥發生機。
９）人工濕地。利用污水污泥建設人工濕地是近
年來很有前途的污水污泥處理方法，對于農村地區，將
污水引至污水處理廠再集中進行處理，這個過程的成
本和能耗都較高。利用污水污泥建造人工濕地，維護
簡單，系統的運作只需要足夠的陽光，不需要添加化學
試劑，還有利于恢復生態系統和提高生物多樣性。
在污泥最終去向上，近年來國內專家們的意見趨
向一致：穩定無害的污泥回歸土地，充分利用有機質彌
補我國土壤“營養”嚴重缺失的現狀。除了較為敏感
的農用目前仍未“解禁”，污泥土地利用還有園林綠
化、土壤修復改良等多種去向，需求量很大［２２］ 。
４ 結 語
本文對多種城市污泥處理處置技術關于發展階
段、技術和經濟可行性、環境可持續性與社會可接受性
等方面進行了討論，評估了各種技術的優缺點和未來
預期的競爭力。根據我國的國情，人口增長以及社會
經濟快速發展的同時帶來了嚴重的環境問題，包括糧
食壓力、水土流失、土地沙漠化等，從長遠的角度來看，
污泥的資源化利用是我國發展的必然選擇，尤其以污
泥土地利用為最佳方法。但是在接下來的研究中，仍
然需要找到一個有效、經濟、安全的對污泥中的有毒物
質的最終解決方案，使城市污泥成為一種具有重要價
值的資源，實現最大程度的資源化利用。
７７ 萬方數據
水電與新能源２０１８ 年第２ 期
參考文獻：
［１］Edward S R， Cliff I D．工程與環境引論［M］．北京： 清華大
學出版社， ２００２
［２］Triuh T N， Jensen P A， Damjohansen K， et al．Influence of
the pyrolysis temperature on sewage sludge product distribution，
bio -oil， and char properties ［J］．Energy ＆ Fuels，
２０１３， ２７（３）： １４１９ -１４２７
［３］Tyagi V K， Lo S．Sludge： A waste or renewable source for energy
and resources recovery？ ［J］．Renewable and Sustainable
Energy Reviews， ２０１３， ２５： ７０８ -７２８
［４］陳蘇， 孫麗娜， 孫鐵珩， 等．城市污泥處理處置技術及資
源化利用研究［J］．生態科學， ２００６， ２５（４）： ３７５ -３７８
［５］Rulkens W．Sewage sludge as a biomass resource for the production
of energy： overview and assessment of the various options
［J］．Energy ＆ Fuels， ２００８， ２２（１）： ９ -１５
［６］王社平， 程曉波， 劉新安， 等．污水處理廠污泥處理過程
中的潛在危害分析［J］．市政技術， ２０１５， ３３（２）： １６４ -
１６８
［７］申榮艷， 駱永明， 滕應， 等．城市污泥的污染現狀及其土
地利用評價［J］．土壤， ２００６， ３８（５）： ５１７ -５２４
［８］朱英， 趙由才， 李鴻江．城鎮污水處理廠污泥填埋方法與
技術分析［J］．中國給水排水， ２０１０， ２６（２０）： １２ -１５
［９］陳曉娟， 呂小芳．淺談城市污泥的處理處置與資源化利用
［J］．環境保護與循環經濟， ２０１２（１）： ４１ -４５
［１０］Han J， Xu M， Yao H， et al．Partition of heavy and alkali
metals during sewage sludge incineration［J］．Journal of Huazhong
University of Science ＆ Technology， ２００６， ２０（２）：
５８３ -５９０
［１１］張賀飛， 徐燕， 曾正中， 等．國外城市污泥處理處置方式
研究及對我國的啟示［J］．環境工程， ２０１０（S１）， ４３４ -
４３８
［１２］Chen H， Yan S， Ye Z， et al．Utilization of urban sewage
sludge： Chinese perspectives［J］．Environmental Science and
Pollution Research， ２０１２， １９： １４５４ -１４６３
［１３］陳同斌， 黃啟飛， 高定， 等．中國城市污泥的重金屬含量
及其變化趨勢［J］．環境科學學報， ２００３， ２３（５）： ５６１ -
５６９
［１４］Rulkens W H， Bien J D．Recovery of energy from sludge———
Comparison of the various options ［ J］．Water Science ＆
Technology， ２００４， ５０（９）： ２１３ -２２１
［１５］Cao Y， Paw？ owski A．Sewage sludge -to -energy approaches
based on anaerobic digestion and pyrolysis： Brief overview
and energy efficiency assessment［J］．Renewable and
Sustainable Energy Reviews， ２０１２， １６（３）： １６５７ -１６６５
［１６］王大春， 鄭敏．城市污泥處理及資源化利用現狀與建議
［J］．節能， ２０１５（６）： ４ -８
［１７］ Stolarek P， Ledakowicz S．Thermal processing of sewage
sludge by drying， pyrolysis， gasification and combustion［J］．
Water Science ＆ Technology， ２００１， ４４（１０）： ３３３ -３３９
［１８］Jaeger M， Mayer M．The noell conversion process—a gasification
process for the pollutant -free disposal of sewage
sludge and the recovery of energy and materials［J］．Water
Science ＆ Technology， ２０００， ４１（８）： ３７ -４４
［１９］Baroutian S， Smit A M， Gapes D J．Relative influence of
process variables during non -catalytic wet oxidation of municipal
sludge ［ J］．Bioresource．Technology， ２０１３， １４８
（１１）： ６０５ -６１０
［２０］Shanableh A， Jomaa S．Production and transformation of volatile
fatty acids from sludge subjected to hydrothermal treatment
［J］．Water Science ＆ Technology， ２００１， ４４（１０）： １２９ -
１３６
［２１］王菲， 楊國錄， 劉林雙， 等．城市污泥資源化利用現狀及
發展探討［J］．南水北調與水利科技， ２０１３， １１（２）： ９９ -
１０３
［２２］陳湘靜．污泥處置仍在泥濘中跋涉［N］．中國環境報，
２０１６ -０１ -１２
（上接第６４ 頁）
次進行拉伸，復測其拉伸值為０．３０ ～０．３２ mm，均滿足
設計要求值０．３１ ±０．０３ mm，與之前測量數據存在０．
１０ ～０．１８ mm 偏差。
2．4 測桿與測量孔配合的誤差
經現場實際檢查發現測桿與測量孔的配合情況也
將直接影響拉伸值的測量，為此現場工作人員在初始
值及最終值測量過程中，始終保持同一位置，并在測量
桿及螺栓上做好標記，經多次實踐發現，同一測量人同
一位置測量的誤差在０．０２ mm 以內。
３ 結 語
本文以葛洲壩電站東電機組缸蓋與轉輪體連接螺
栓拉伸為例，分析了螺栓拉伸值的影響因素，并從拉伸
值測量方面分析可能存在的誤差，可供其它電站類似
工作提供參考借鑒。
參考文獻：
［１］倪晉挺．螺紋緊固件摩擦系數的影響因素試驗研究［J］．
黑龍江工程學院學報， ２０１６， ３０（３）： ２６ -２８
［２］張和平， 王曉斌， 莫易敏， 等．擰緊速度對螺栓轉矩系數
的影響分析［J］．武漢理工大學學報： 交通科學與工程版，
２０１４， ３８（４）： ８６０ -８６３
［３］王鳳超．淺析密封與螺栓緊固順序和緊固扭矩的關系［J］．
石油化工設備技術， ２０１４， ３５（３）： ５０ -５２
［４］田勇．液壓螺栓拉伸量數據測量裝置的研究［J］．鐵道機
車車輛， ２０１６， ３６（４）： ２４ -２７
［５］趙立海， 來慶秀．汽輪機汽缸中分面螺栓伸長量測量方法
及應用［J］．汽輪機技術， ２００９， ５１（３）： ２３９ -２４０

網友評論 more

環境保護論文最新內容

05-06