城市汙水汙泥是汙水處理過程中產生的固體廢物。隨著生活汙水處理的發展，汙水處理廠的總處理水量和處理程度將不斷擴大和提高，汙泥產生量也將與日俱增。目前生活汙水廠的基建運行費用約占基建運行總費用的20% ~ 50%[1]。汙水汙泥除了含有大量的有機物和豐富的氮、磷等營養物質外，還含有重金屬、致病菌、寄生蟲等有毒有害成分。為了防止汙泥造成的二次汙染，保證汙水處理廠的正常運行和處理效果，城市汙水處理中汙泥的處理和處置日益突出。
中國人口654.38+3億多，城市640多個，城市人口2.7億。根據中國國家環保總局提供的數字，目前中國每年排放汙水約40654.38+億m3，已建成運營的城鎮汙水處理廠超過400座，日處理能力2534萬m3。按汙泥產量占處理水量的0.3%~0.5%計算(以含水率97%計)，中國城市汙水廠汙泥產量在76020 m3/d ~ 126700 m3/d之間(以含水率97%計)。因此，中國在不斷推進汙水處理的同時，將面臨巨大的汙泥處理和處置壓力。
1國內城市汙水汙泥處理處置現狀
1.1國內城市汙水汙泥處理情況
1.1.1現有汙水汙泥處理工藝
根據我國已建成並投入運行的城市汙水廠，汙水汙泥處理工藝大致可概括為18個流程，如表1所示。
1.1.2汙泥濃度
汙泥濃縮主要是減少汙泥中的間隙水，通常采用物理處理方法，包括重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等。它們的處理性能見表2 [3]:
1.1.3汙泥穩定化
目前國內常用的汙泥穩定化方法是厭氧消化，好氧消化和汙泥堆肥也有采用，汙泥堆肥處於不斷研究的階段，而熱解和化學穩定化方法由於技術原因或經濟和能耗原因很少采用[5]。圖2顯示了上述汙泥穩定化方法在中國的比例。
1.1.4汙泥脫水
我國現有的汙泥脫水措施主要是機械脫水，但受地域和氣候條件的限制，幹燥設備很少使用。圖3顯示了我國幾種汙泥脫水技術的比例。
1.2國內城市汙水汙泥處理存在的問題
國內城市汙水汙泥處理起步較晚，也存在很多問題，主要表現在以下幾個方面:
1.2.1汙泥處理率低，工藝不完善。
在中國，廢水處理和輕汙泥處理是壹個發展趨勢。在許多城市，汙泥處理沒有被視為汙水處理廠的必要組成部分，汙水處理廠建成後往往需要很長時間才能建成汙泥處理系統，導致我國城市汙水中的汙泥處理率很低。從表1中的工藝也可以看出，國內城市汙水廠的汙泥處理工藝非常不完善。上述城市汙水廠只有25.68%進行了汙泥濃縮、消化穩定和幹化脫水處理。這說明我國70%以上的汙水處理廠沒有完整的汙泥處理工藝。未經穩定汙泥處理的汙水廠占55.70%，大量未經穩定處理的汙水汙泥會對環境造成嚴重的二次汙染。約48.65%的汙水廠沒有汙泥幹化脫水處理。濃縮消化後，汙泥的含水量仍然在95%~97%左右，體積仍然很大。如此龐大的汙泥量，如果不進行幹燥脫水，會給運輸和後續處置帶來諸多不便。
1.2.2汙泥處理技術和設備落後。
目前，我國部分汙水處理廠采用的汙泥處理技術已被發達國家放棄，其水平仍停留在發達國家七八十年代的水平，有的甚至達到國外六十年代的水平。而且有些汙泥處理技術根本不符合生活汙水汙泥的特性，對所采用的技術缺乏必要的調查研究。汙泥處理設備也比較落後，性能差、效率低、能耗高、專用設備少，未能形成標準化、系列化。因此，我國汙泥處理技術的提高和發展受到限制。
1.2.3汙泥處理管理水平低。
許多已建成的汙泥處理設施無法正常運行。除了技術水平，管理水平低也是壹個重要因素。大多數汙水廠的管理人員和操作人員素質較差，缺乏管理經驗，無法有效組織生產。另外技術人員少，各種職業不匹配。所以壹旦生產出現問題，他們不知道如何處理。壹些汙水處理廠不得不長期停止運行。提高汙水廠的管理水平，盡快實現科學管理，是保證汙水廠汙泥系統長期運行的關鍵。
1.2.4汙泥處理設計水平低。
我國排水行業取得了很大的進步，積累了豐富的汙水處理設計經驗，培養了大量的設計人員。但在汙泥處理方面，我國還缺乏實踐經驗和設計經驗，尤其是汙泥處理系統的整體水平還比較低。從已建成的汙水處理廠的汙泥處理裝置來看，運行狀況不佳，無法保證長期運行。許多工廠的裝置建成後，進行大的技術改造，造成人力、物力和財力的極大浪費。
1.2.5汙泥處理投資低。
國內汙泥處理投資僅占汙水處理廠總投資的20% ~ 50%，而發達國家占總投資的50% ~ 70%。
1.3中國城市汙泥處置現狀及分析
城市汙水汙泥的處置方法有土地利用、衛生填埋、焚燒和水體消化，這些方法可以容納大量的城市汙水汙泥，但各國的應用情況不盡相同。我國第壹座汙水處理廠天津紀莊子汙水處理廠於上世紀80年代初建成投產後，汙泥被附近郊區的農民用於農田。後來北京高碑店等汙水處理廠的汙泥也用於農田。隨著汙水汙泥產量和汙水處理廠的逐漸增加，我國開始利用汙水處理廠汙泥進行土地填埋和城市綠化，並以汙泥為基質制作農用復合肥。而在中國，壹般情況主要是汙泥土地利用的形式，汙泥用於農業。然而，由於我國在汙泥管理中對致病菌、重金屬、有毒有機物等理化指標和氣味等感官指標的控制重視不夠，限制了汙泥的進壹步處置和利用。圖4顯示了我國幾種汙泥處置技術的比例。
我國汙泥處置存在嚴重問題，即最終出路。從上圖可以看出，目前仍有13.79%的汙泥沒有經過任何處置，這將給環境汙染帶來極大的危害。汙泥散發的臭氣汙染空氣，致病菌對人體健康構成潛在威脅，重金屬和有毒有害有機物汙染地表和地下水系統。造成這種現象的原因可以概括為:由於我國汙泥處理處置起步較晚，很多城市沒有將汙泥處置場納入城市總體規劃。很多處理廠很難找到合適的汙泥處置方式和汙泥處置場地；我國汙泥利用基礎薄弱，人們對汙泥利用的認識嚴重不足，對汙泥的最終處置缺乏重視，為壹些有害汙泥的最終處置留下了隱患；汙泥的利用率不是很高。還有壹些汙水處理廠的汙泥，是環衛部門儲存後直接堆放的，尤其是在國內壹些南方城市。這種處置方式不僅影響汙水廠的正常運行，而且汙泥隨意堆放還會造成二次汙染和汙泥資源的浪費。因此，我國當前面臨的問題是盡快發展汙泥處置技術，解決日益增長的汙水汙泥。
2我國城市汙水汙泥處理處置對策
2.1中國城市汙水汙泥處理方法
從我國未來的發展趨勢來看，其城市汙水處理將以國家投資的大型汙水處理廠為主，不同規模的汙水處理廠將根據經濟發展情況在不同地區並存。因此，汙水處理廠汙泥的處理應根據汙水處理廠的環境地位、處理規模、資金來源和經濟技術水平，確定適合我國國情的工藝方法和技術設備。
汙泥處理的目的是使汙泥減量化、穩定化、無害化和綜合利用。對於國內城市各類汙水處理廠，應不斷完善其汙水和汙泥處理工藝，選擇更加完善的汙泥濃縮、厭氧消化和脫水等汙泥處理工藝，積極開發性能良好的汙泥濃縮、穩定和脫水的國產化設備和機械，以提高汙泥的含固率，使後續的汙泥處置和綜合利用順利進行。就汙泥濃縮技術的選擇而言，由於國內城市汙泥有機質含量較低，重力濃縮仍是壹種經濟有效的汙泥減量方法。汙泥脫水的方法主要有自然幹燥和機械脫水，但由於氣候和地域的限制，自然幹燥很少使用。汙泥的機械脫水可以有效的減少汙泥的體積，為後續的汙泥處置打下良好的基礎。目前常用的機械脫水技術有板框壓濾脫水、帶式壓濾脫水和離心脫水，在實際運行中各有優缺點，汙泥的性質對脫水效果影響很大。因此，機械脫水方式的選擇應根據汙水廠工藝和運行的特點以及汙泥處理處置的要求。不同的穩定化方法對整個汙水處理的工藝選擇和技術經濟比較有決定性的影響。典型的穩定化方法包括生物穩定化方法，例如厭氧消化、好氧消化和堆肥，以及通過添加石灰的化學穩定化方法。針對我國現狀，應考慮采用簡單高效、資金投入少、運行管理成本低的汙泥穩定化方法。壹些生活汙水處理廠采用的是汙泥的中溫厭氧消化，既能降解汙泥中的有機物，又能殺死壹些致病菌和寄生蟲(卵)，從而使汙泥穩定化和部分無害化，消化產生的沼氣還可用於能量回收。但該方法投資大，運行管理嚴格，對工藝技術和安全運行要求高，對國內大型汙水處理廠可行，而對國內缺乏技術經濟優勢的小型汙水處理廠采用厭氧消化作為汙泥穩定化和無害化措施不可行。筆者認為，對於小型汙水處理廠，首先在選擇汙水處理工藝時，可以選擇延長曝氣法(如氧化溝)。由於這壹過程產生的汙泥隨著汙泥齡的增加，有機物的分解趨於完善，揮發分含量減少，其能量逐漸降低，汙泥趨於穩定。當汙泥齡足夠長時，好氧穩定的結果與厭氧消化穩定的結果非常接近[6]。其次，采用原料汙泥直接脫水後好氧堆肥的方法。好氧堆肥是利用微生物的作用將汙泥轉化為腐殖質類物質的過程，可以消除汙泥的臭味，堆肥後的汙泥具有高度的穩定化和無害化。這是壹種經濟、簡單、高效、低能耗的汙泥穩定化和無害化替代技術。
2.2汙泥堆肥是符合我國國情的汙泥穩定化技術。
農業使用前最好將汙泥堆肥，壹方面通過生物降解使植物的營養形態更有利於植物吸收，另壹方面消除異味，殺死致病菌和寄生蟲。
目前國際上廣泛使用的堆肥方法有靜態堆肥和動態堆肥兩種，如自然堆肥、圓筒封閉堆肥、滾筒堆肥、立式多層反應堆肥和條形靜態通風等，這些方法都在不斷發展和完善。
近年來，我國建成了壹些高度機械化的堆肥廠，如無錫、杭州、武漢、上海等地。機械化堆肥技術包括相對完整的前處理、發酵和後處理工藝和設備，其堆肥技術在產品質量、操作可控性和環境質量方面達到了較高水平。天津市汙水處理研究院在紀莊子汙水處理廠汙泥高溫堆肥的試驗研究中，探索出了壹種簡單易操作、少用或不用調節劑的汙泥堆肥工藝，並提出了工藝流程和技術參數，為生產線的設計和建設提供了技術依據。堆肥前後消化汙泥提取物對草履蟲的綜合毒性研究表明，兩者半致死濃度相差近10倍，表明堆肥對有毒有機物的降解效果顯著[7]。
從65438到0997，北京市環境保護科學研究院總結了多年的研究成果，吸收了國內外各種機械堆肥裝置的優點，設計開發了壹種動態汙泥發酵罐。該裝置效率高、能耗低、易於操作、管理和裝備。根據開發的設備，提出了以汙泥動態發酵罐為核心的汙泥制復合肥新工藝路線，建成年產5000t的1裝置。生產線由汙泥動態發酵罐、攪拌機、圓盤造粒機、幹燥機、篩選機等組成。運行後，設備穩定可靠，經濟效益明顯。本研究提出的汙泥動態發酵和汙泥制肥技術將應用於北京高碑店等汙水處理廠的汙泥處理處置中，對解決北京城市汙水汙泥處置問題將起到很好的作用。可以說，這項技術的轉化和推廣已經有了壹個良好的開端[8]。
2.3汙泥土地利用是符合中國國情的處置方式。
壹般來說，各國汙泥處置方式的選擇應考慮環境生態效益、處置成本和經濟效益之間的平衡。適合中國具體情況的有效的汙泥處置方法應該是環境衛生的、社會可接受的和經濟有效的。汙泥填埋對汙泥的土壤力學性質要求很高，需要很大的場地面積和大量的運輸費用。地基需要做防滲處理，避免汙染地下水，填埋產生的廢氣可能汙染環境。近年來，汙泥填埋處置的比例越來越小。焚燒法技術和設備復雜，耗能高，價格昂貴，存在空氣汙染問題；向海洋傾倒汙泥受到地理位置和國際海事公約的限制，已經威脅到海洋生態系統和人類食物鏈。1994年初，中國政府接受了三個國際協定，承諾從1994年2月20日起不在海上處置工業廢物和汙水汙泥。汙水汙泥用作建築材料是近年來研究階段的新課題，還有許多技術問題有待解決。因此，上述方法的使用在我國受到限制。
從汙泥的成分來看，有機質、氮、磷的含量高於普通農家肥，還含有鉀等微量元素[9]。如果施用到土地上，可以在壹定程度上改善土壤的物理、化學和生物性質。汙泥中的有機質能明顯改善土壤的結構，降低土壤的容重，增加孔隙度，增加土壤的透氣性和田間持水量[10 11]，從而改善土壤的物理性質。汙泥的施用還可以增加土壤的陽離子交換能力，提高土壤對酸堿的緩沖能力，為養分交換和吸附提供活性場所，從而提高土壤肥力[12]。汙泥中豐富的養分能明顯增加土壤氮磷養分，能有效地為植物提供養分[11]，減少化肥的施用量，從而降低農業生產成本。此外，汙泥可以增加土壤中微生物的生物量和代謝強度，改變土壤的生物學特性，因此汙泥的土地利用是壹種積極的、生產性的汙泥處置方法[13 14]。同時，我國是發展中國家和農業大國，廣闊的土地資源是發展汙水汙泥土地利用的天然優勢。因此，無論從經濟因素還是肥效利用因素來看，汙泥的土地利用，尤其是汙泥的農業利用，都是符合我國國情的處置方式。這種處置方式壹方面可以為生活汙水處理廠的汙泥找到壹條根本出路，另壹方面也可以緩解我國農村資源的短缺。
2.4汙泥土地利用應註意的問題
2.4.1加強對致病菌和寄生蟲的控制。
城市汙水處理廠的汙泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲。如果不加以控制，汙泥在土地利用或使用過程中會對人畜健康造成危害。因此，汙泥在處置或利用前，采用中高溫好氧法或厭氧法或輻射處理是必不可少的環節。
2.4.2註意汙泥中重金屬和有毒有機物的控制。
汙泥中重金屬和有機汙染物的含量已成為汙泥土地利用的重要限制因素。汙泥中往往含有大量的重金屬如銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞和多種有毒有機物。如果長期在農田使用，會導致土壤汙染，被農作物吸收，然後通過食物鏈進入人體，影響人體健康。雖然國內城市汙水廠的汙水以生活汙水為主，但國內城市汙水汙泥中重金屬含量仍超過農業標準[2 15]。因此，汙泥用作土地時，應特別註意汙水汙泥中重金屬超標的問題。發達國家對汙泥中有機汙染物的研究已經開展多年，而我國在這方面的研究工作並不多。然而，研究工作的缺乏並不意味著中國的汙水汙泥不含或幾乎不含有機汙染物。北京高碑店汙水處理廠汙泥中已檢測出35種含氮芳香族化合物，其中7種已被定量[16]。因此，在汙泥中的有機汙染物和重金屬領域仍有大量的研究工作要做，包括汙泥中有機汙染物和重金屬的表現形式、它們在汙泥處理過程中的變化以及它們對土壤-汙泥系統的影響。只有這樣，才能很好地解決汙泥中的汙染物對環境和人體健康的影響。但是，汙泥的質量根源於汙水處理廠處理的汙水質量。因此，必須從汙染源降低進入城市汙水的重金屬等有毒物質的濃度，即排入城市汙水管道的工業廢水水質必須達到《汙水排入城市下水道水質標準》(CJ 18-86)。
2.4.3汙泥施用量
汙泥的農業利用不僅可以消除汙泥對環境的汙染，還可以使汙泥資源化，提高作物產量。但是，汙泥的不合理施用容易導致重金屬元素在土壤中積累，造成土壤資源汙染，危害人體健康。壹般來說，適合某塊農田的汙泥量是有壹定限度的。當達到這壹限度時，汙泥的農業利用應停止壹段時間後再繼續。在調查研究的基礎上，應根據氣候條件、地理環境、作物種類和土壤同化能力制定具體的汙泥施用量，以保證農田汙泥施用的安全性。
2.4.4制定和完善標準、法規，普及環保知識。
許多發達國家都制定了汙泥處置和利用的法律法規，對汙泥標準、施用場地的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施用量、運輸等做出了相應的規定。目前，我國關於汙泥應用的標準和法律法規還不完善。比如汙泥農業利用中重金屬的控制標準，只是在研究小麥的基礎上建立的。顯然這樣會很片面，所以這樣的標準需要在科學研究的基礎上進壹步完善。另壹方面，要向各行各業普及環保知識。汙泥地的壹個重要問題是讓廣大汙泥使用者知道科學施用汙泥的好處和盲目施用汙泥的危害，自覺遵守環境法律法規和科學施用汙泥地的技術規範。
3結論
隨著我國工業和城市的發展，汙水處理率的提高，其產量必然會增加。從目前情況看，國內汙泥處理利用技術還比較落後，汙泥處理率還比較低，人們對汙泥處理處置的必要性認識不夠，汙泥處理處置存在嚴重不足，許多問題亟待解決。同時，我國是壹個農業大國，將堆肥穩定化後的汙泥資源化應該是我國汙泥處置和利用的壹個很有前途的途徑。為了解決國內汙泥處理處置中存在的問題，充分利用汙泥資源，減少環境汙染，我國必須大力發展各種汙泥處理處置利用技術。
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