关键词：市政工程；污泥处理；环境保护；生物处理；厌氧技术；好氧技术文献标识码：A
中图分类号：X705文章编号：1009-2374（2016）31-0066-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.31.034
在城市污水的处理中会出现大量的衍生品，市政污泥就是其中之一。通常，市政污泥由各种细菌菌体、胶体、有机残片与无机颗粒等组成，其结构非常复杂，是一种特殊的非均质体。从性质方面来看，其有机物所占比例往往超过一半，N、P等营养物质的含量非常高，其中N的含量大多为1.5%～7.0%，而P的含量则为0.8%～3%。城市污水的水质处理方式及应用技术会直接关系到市政污泥的产量。在污水处理的过程中，其所产生的污泥约占其总量的3‰～5‰。相关资料显示，截至2005年底，我国共建成764座城市污水处理厂，每日的污水处理能力达到5220万方。其中城市生活污水的处理率约为37.4%，年度污水处理总量超过108.4亿方。这之中其每年所产生的市政污泥量达到150万吨，且这一数量还在不断增长，年增长量约为10%。
从整体上来看，我国市政污泥具有结构复杂、产量大等特点，其大多富含有机物，极其容易腐蚀，散发出恶臭，给环境带来二次污染。我国市政污泥的这些特点恰恰使得其在处理后可以被用作肥料，具有非常高的利用潜力。
1我国市政污泥的处理现状
同西方发达国家相比，我国市政污泥的处理水平相对低下，所采用的技术与装置等均处于初级水平。据不完全统计，我国当前能够对污泥进行有效处理的污水处理设备，还不到总量的一半。拥有较成熟工艺和相对完善的配套设施的仅仅为总量的10%。这其中，运行良好，能够具备良好处理效果的更是少之又少。大部分的优良设备都是集中于大型污水处理厂中的，而中小型污水处理厂则大多缺乏配套设施与处理装备。这直接导致我国大量的污水污泥没有经过充分处理，就采用脱水等简单办法处理，最终加以掩埋与焚烧。这种方式带来了诸多不利，具体体现在如下三个方面：一是由于所需要处理的量非常庞大，致使需要花费不少的成本来安置污泥；二是污泥的稳定性非常差，在土壤和空气中，其内在的有机成分会容易变质，从而给环境带来二次污染；三是污泥内的各种物质资源没有得到充分的利用，使得资源浪费。显而易见，这些都与可持续发展的目标背道而驰，亟待解决。
例如，上海的某一污水处理厂，其每日所产的污泥量约为250方，这些污泥的含水量约为97%。我们可以从经济与环境效益的角度考虑，将污泥好氧消化处理工艺下的效果和传统处理方式下的效果加以比对。好氧消化处理工艺通常要先经过好氧消化处理，再进行脱水，最后进行填埋；传统处理方式则只需要经过脱水，就进行填埋。经过对比发现，经过好氧消化处理工艺的处理，污泥具有非常强的稳定性，不会给环境带来二次污染；而在传统工艺技术下，污泥的稳定性极差，很容易威胁环境。也就是说，不管从经济成本方面还是环境效益上，市政污泥的处理都是具有显著效果的。从我国城市建设与经济发展的角度来看，我国亟需加大市政污泥处理设备的投入，全面提高污泥的处理效果。这将是我国加强环境保护工作的重要任务，具有非常强的紧
迫感。
2我国市政污泥处理目标及发展趋向
目前，全球在进行污泥处理的过程中，大多遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”这一原则进行。整个污泥处理最终要达到对环境无危害的目的。从《城镇污水处理厂污染物排放标准》内的有关内容来看，城镇污水处理厂应先对污泥进行稳定性处理，使得其最终符合如下标准：一是在厌氧消化措施下，其最终的有机物降解率应达到40%以上；二是在好氧消化的措施下，其最终的有机物降解率应达到40%上；三是在好氧堆肥这一措施下，其含水量应低于65%，有机降解率应高于50%等。在减量方面，其控制目标设定为：所经过处理的污泥，其在脱水处理之后，含水量应少于80%；在无害化的要求之下，最终处理得到的污泥其所带有的病原体应该符合相关要求，常见的病原体主要包括大肠杆菌、肠道病毒、寄生虫卵等，其中蛔虫卵的死亡率必须高于95%。
尽管我国对污泥处理的最终结果设定了一系列标准，但是从实际状况来看，污泥处理场地附近仍出现了多种不良问题。很多新闻报道都曾提到过在污泥使用的过程中，居民出现了诸多不良症状，如全身红疹、嗓子痛、红眼病及肺病等。在未来我国将进一步加强污泥处理力度，对污泥中的病原体进行杀灭处理，使得其符合EPA的现行标准。在现有的检测技术之下，处理好的污泥应不带有病原体，这是ERA对于A类生物固体所设定的标准，这一标准将对我国污泥处理的发展指明方向。
随着我国经济水平的不断提升，人们的环境保护意识不断提高。在可持续发展观念的指引下，污泥的资源化处理也得到社会各界的关注。有关污泥资源化处理的理念主要有如下两方面：一是生物肥料等方面，这是将污泥处理成为可以再次利用的资源，使之能够变废为宝；二是经济效益方面，主要指的是节能与省耗，多侧重于处理工艺上。
3我国市政污泥处理技术的应用现状
3.1污泥脱水与浓缩技术
当前，污泥减容所采用的重要技术为污泥脱水与浓缩技术。在各种浓缩方法中，浮选浓缩与重力浓缩被应用得最为广泛。与西方国家相比，我国所采用浮选浓缩与重力浓缩办法效率非常低下，且其对占地面积有着非常高的要求，往往要投资不菲的工程成本，管理控制操作也存在非常大的难度。
在传统污泥脱水处理的过程中，其主要是借助自然干化来达到脱水目的。这种方式下，其往往对场地面积有着非常高的要求，且环境状况非常差，有二次污染。这种方式现在已经很少被使用了。目前使用的污泥脱水设备多包括板框压滤机、离心脱水机、带压压滤机、叠螺脱水机、真空过滤机等。针对不同理化性质的污泥，污水厂在建设与配套设置方面也会有所不同，其场地面积、投资成本会因实际状况而有所不同。
3.2污泥消化稳定技术
相关数据显示，当前我国仅有3%的污水处理厂引入了污泥消化稳定设备，如污泥厌氧消化系统，其中能够正常运作的仅仅为1%。目前，在污泥消化稳定技术方面主要有厌氧消化与好氧消化两种技术。前者是目前应用得最为广泛的污泥生物处理技术，多见于大中型污水处理厂；后者则采用污泥高温微好氧消化技术与好氧堆肥技术。其中厌氧消化技术具有运行成本低、能耗小的特点，其处理得到的污泥具有非常强的稳定性，且能够得到沼气等副产品。该技术在处理污泥时往往需要25～30天的消化周期，能够减量30%的污泥量，清除30%～50%的有机物。最终得到的污泥可以被应用到农业生产中，具有非常强的经济价值。但是这种技术的总投资成本高昂，对技术与操作等方面都有着非常高的要求，所生产的甲烷等副产品也存在一定的安全隐患。
3.3污泥处置技术
在对污泥进行脱水处理后，很多污水处理单位会采用卫生填埋的方法来处置污泥。相关资料显示，我国每年约有63%的污泥被填埋处理掉。在填埋过程中，污泥应具备一定的抗压强度与剪切力，其含水量必须要小于60%，有机物的含量必须低于30%。为了达到卫生标准，很多填埋场都引进了深度脱水设备与石灰稳定固化设备。这种污泥处置方式具有成本低廉的特点，但也非常容易造成环境污染，给地下水与土壤带来危害。随着土地资源的日益紧张，这种占地面积大的污泥处理方式已经逐步被淘汰了。
在对污泥进行无害化处理之后，可以对其进行土地利用，使其用于绿化、盐碱地改造等工程中。这种方式具有投资少、操作简单的特点。我国市政污泥具有富营养化的特点，氮磷钾等矿物元素的含量非常高，能够有效地改善土壤性质。经过无害化处理的污泥将成为优良的土壤改良剂，这将是我国污泥处理的未来发展方向。然而污泥中往往含有很多有害有毒物质，很难以被降解，对无害化处理技术有着非常高的要求。如果这些物质不能被有效去除，其一旦进入到土壤中，将会污染土壤，造成严重的后果。不仅如此，污泥中的很多重金属元素极其容易被植物吸收，使得人类的食物链遭到破坏，危害人类健康。当前，我国还没有针对该方面出具有效的标准，因此污泥土地利用要想真正实现，还需要经过相当长的发展时期。
将处理后的污泥再经过焚烧之后，可以运用到建材生产中。在西方发达国家，将污泥用作建材生产已经得以实现，有着非常良好的发展势态。在污泥减量化处理方面，焚烧是最有效的处理方式之一。我国市政污泥的含水量非常高，因此多采用干化焚烧的办法，所采用的工艺包括喷雾干化焚烧与硫化床工艺。在焚烧的过程中，所产生的能量可以用于发电。焚烧后所得的材料可以用于生产水泥等建材。这种处理方法需要高昂的投资成本，操作工艺非常复杂，对技术有着很高的要求。随着我国城市化进程的不断加快，这一处理方法将拥有更广阔的发展空间。
参考文献
摘要：由于经济和城市化水平的不断提高及人口的增长，我国污水排放量和处理率均有所增加，这导致了大量污水污泥的产生。本文根据有关资料介绍了国内污水、污泥产生现状；总结近年国内外污泥研究的文献，分析了城市污泥中养分、重金属、有机污染物及病原菌的研究状况。关键词：污水处理；污水污泥；产生随着我国城市经济的发展和人口的增长、人们生活水平的不断提高，城市废水量日渐增加，城市污水集中处理是国内外的发展趋势。在废水处理技术不断发展的今天，废水可以得到相应的处理，但随之产生的污水污泥又给人类带来了二次污染的危险。污水污泥产生量除了与污水处理量有关外，还与污水的处理工艺和深度有关，一般而言，随着污水处理深度的增大污泥的产生量也随之渐增。随着污水处理设施的普及、处理量的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大增长。本文就我国城市污水处理和污泥产生现状及国内外近年有关污泥的研究作一综述，为污泥安全处理处置的管理和研究提供科学信息。1污水处理现状污水处理与循环利用的状况和水平，不仅是充分利用可再生资源，实现人类可持续发展的必然要求，同时也是一个国家或城市文明和现代化程度的重要标志。西方发达国家由于工业化进程快，经济技术力量雄厚，污水处理产业发展也较早。我国环境产业出现较晚，绝大部分污水处理厂都是在八十年代以后建成的。在80年代以前，我国污水处理产业一直发展缓慢。改革开放后，我国污水处理厂迅速增加，工业与城市污水处理有了很大的发展。20__年，全国共设有511座城市污水处理厂，全年处理工业废水和生活污水共77.5亿吨，主要城市污水排放量为460亿吨，其中生活污水248亿吨，城镇污水处理率为25.8％，比上年提高3.5个百分点。从我国整体污水处理率来看都远远低于发达国家水平。随着工业化进程的增加及人们生活水平的提高，近年来我国废水排放总量逐年增加（图1）。根据国家环境保护“十五”计划要求，到20__年，我国城市生活污水集中处理率要达到45％，50万人口以上的城市要达到60％，重点城市达到70％[1～2]。实际上，20__年城市污水处理率为52％，城市生活污水处理率为37[3]，没有达到国家环境保护“十五”计划要求。随着城市生活污水的排放量的逐年增加（图1），以及为了完成国家环境保护的目标，我国城市污水处理产业在近期将有飞速的发展。2污水污泥的产生及其性状2.1污泥的定义美国环保署对污泥的早期定义是指污水处理过程中产生的固体、半固体或液体残留物[4]。1995年，世界水环境组织（WaterEnvironmentFederation,WEF）为了准确反映绝大多数污水污泥具有重新利用价值，将污水污泥（SewageSludge）更名为“生物固体”（Biosolids）[5]。其突出的特点是强调“生物固体”的资源化利用，使其更容易被公众接受，以便更好地参与生态系统物质循环，走上人类社会与生态系统的和谐共处与可持续发展轨道，这在一定程度上标志着人们对污水污泥处理与处置观念的转变和成熟。但这种定义在其准确性和安全性上还有一些的争议。为了进一步提高污泥利用的科学性和安全性，美国国家研究委员会（USNRC，UnitedStateNationalResearchCouncil）将“生物固体”的定义重新修订为：经过处理过的、符合503号文件中土地利用标准或其他类似标准的污泥[6]。从以上分析可以看出，发达国家对污泥的认识已逐渐走向成熟。随着污水处理量的增加和处理水平的提高，污泥处置问题会日渐突出，如何对污泥做出科学、准确又符合资源化循环利用与安全的定义也是一个需要解决的重要问题。到目前为止，我国对污泥还没有官方的统一命名，应用最多的是从其来源和组成上命名，即污泥又名污水污泥，是指污水处理厂在净化污水时的副产物，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体[7]。2.2污泥产生现状污泥是污水处理的必然产物，其产生量受到污水处理量、污水来源、处理工艺、处理水平、污泥脱水程度等因素影响。我国1998年产污泥30多万吨（干物质计），并且还以每年大约10的速度增长[8]。据估计，污泥在污水处理过程中的产生量一般相当于污水体积的0.3％～0.5％（指含水97％的液体污泥），其质量比为（1～3吨干污泥/万吨污水），如果是深度处理，污泥量会增加0.5～1倍。目前，因为世界各国的污水处理率和处理水平相差很大，对于污泥产生量很难给出一个准确的数值。一般都是根据污水处理量来大体估算其产生量。按这种方法估计，全球一年产生的干污泥量可高达几千万吨，主要分布在美国、欧洲、日本等发达国家。根据城市生活污水处理量（104亿吨）和污泥产生量（2吨干污泥/万吨污水）估算，我国20__年污泥产生量约为208万吨干污泥，此产生量远远高于李贵宝等的预测量。根据我国污水处理产业的迅速发展和污水厂的建设和运行情况，可以预计在近十年内，污泥产生量必将大幅度增长，污泥处置将成为我国一个更加突出的环境问题。2.3污泥性状一般污水处理厂产生的污泥为含水量在70％～97％不等的固体或流体状物质。其中的固体成分主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成，是一种以有机成分为主的组成复杂的混合物，其中包含对农业有潜在利用价值的有机质、氮（N）、磷（P）、钾（K）和各种微量元素养分。由于污泥来源于各种污水，所以污泥中不可避免地含有各种有毒有害物质，如重金属、有机污染物、病原物等，并且污泥因为含较多的易分解或腐化的成分，通常会散发出难闻的气味。污泥中各种污染物和过剩的氮磷元素在土地利用及其他处置过程中必然存在一系列的风险。有报道认为，在中国，污泥中的重金属、病原物和有机污染物是限制污泥循环利用的主要障碍[9]。3近年国内外污泥研究状况3.1国外国外有关污泥的研究工作起步较早，美国早在二十世纪七、八十年代就对污泥的性质与组成进行了大量研究，明确了污泥的潜在利用价值及土地利用可能带来的环境风险[4]。图2A是利用Elsevier数据库对近年来国外有关城市污水污泥基本性质、风险评估、处理处置等方面研究文献的统计，结果表明，有关污泥研究的文献数量有逐年增加的趋势，说明国际上有关污泥的研究一直得到科研工作者们的重视。这是因为：首先，随着污水处理产业的发展，污泥的产生量越来越大。其次，污泥的海洋处置已经终止，随着垃圾填埋场地的减少，可用于污泥卫生填埋的场所越来越少，人们不得不为污泥寻找新的出路。第三，随着对资源循环利用要求的增加，土地利用成为污泥的重要处置方式之一，污泥的农艺价值倍受关注。第四，由于人们环境意识的增强，污泥处置带来的环境风险受到社会的普遍关注。污泥既含有大量氮、磷等养分资源，又含有重金属、病原物和有机污染物等有害物质。由图3A可以看出，近年来国外有关污泥中重金属方面的研究最多，其次为有机污染物，而有关污泥中病原物的研究较少。污泥中的重金属是最早引起人们重视的污染物，到目前为止，国外对它的研究也最多。污泥中的病原物虽然在七、八十年代，美国对它就有了许多研究[4]，但人们普遍认为，病原物对外界环境比较敏感，污泥经过稳定处理，能达到降菌消毒的效果，一般不会污染外界环境，威胁人类健康。近几年，在污泥施用地周围出现了由于污泥施用引起居民患有皮疹、红眼病、嗓子痛和肺病等一系列症状的报道[10]。因此，人们认为对污泥中的病原物应该重新审视，进行详细研究。3.2国内由于我国污水处理产业发展较晚，与国外相比，我国对污泥的研究起步也较晚，始于二十世纪八十年代末。利用中国期刊网数据库对我国有关城市污水污泥研究的文献进行统计，结果表明：1994年之前有关污泥的研究只有零星报道，近些年，随着我国污水处理率的提高及污泥产量的迅速增加，越来越多的科研工作者和环境工作者开始致力于这方面的研究，为污泥处置寻找合适的途径（图2B）。与国外相比，总体上我国对污泥的研究深度不够，目前多停留于总结国外研究状况、探讨污泥稳定方法和污泥的农艺价值等方面，而有关污泥中的污染物及其环境风险的研究较少。图3B结果表明，就污泥中的重金属、有机污染物和病原物三类污染物而言，我国对重金属进行了较多研究，有关病原物和有机污染物的研究还很少。4结语综上所述，随着我国城市生活污水排放量的增加和污水处理率的提高，污泥的产生量也将逐年增加。污泥的组成复杂，既含有各种潜在有利用价值的物质，有害有各种有毒有害物质，如果处置不当，必将对生态环境、人类和其他生物健康产生风险。对污泥进行安全处置，首先要对污泥的组分及各组分的环境风险进行详细研究，然后寻求合适的处理处置工艺。降低污泥处理处置过程中的环境风险除了依靠科学技术的提高外，很大程度上取决于国家环境法律法规的完善和人们保护环境自觉程度，这一方面需要环境科学和市政工程等相关学科及其专家们的通力合作，同时也需要政府、管理部门和企业及其与科技界的共同努力，以推动和促进污泥及其源化利用的研究与管理工作。参考文献[1]中国环境年鉴编辑委员会.中国环境年鉴.北京：中国环境年鉴社.20__[2]中国环境年鉴编辑委员会.中国环境年鉴.北京：中国环境年鉴社.20__[3]中国环境年鉴编辑委员会.中国环境年鉴.北京：中国环境年鉴社.20__[4]UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency.LandApplicationofSewageSludge－AGuideforLandAppliersontheRequirementsoftheFederalStandardsfortheUseorDisposalofSewageSludge(40CFRPart503.EPA/831-B-93-002b).Washington,DC:OfficeofEnforcementandComplianceAssurance,1994[5]WaterEnvironmentFederation.BiosolidsComposting:ASpecialPublication.WaterEnvironmentFederation.Alexandria.1995[6]UnitedStatesNationalResearchCouncil.Biosolidsappliedtoland:mitteeonToxicantsandPathogensinBiosolidsAppliedtoLand,BoardonEnvironmentalStudiesandToxicology,DivisiononEarthandLifeStudies.NationalAcademyPress,Washington,DC.20__[7]乔显亮.污泥的化学组成、土壤利用风险和复合污染土壤修复研究.中国科学院南京土壤研究所博士论文.南京.20__[8]李贵宝，尹澄清，单保庆.我国森林与园林绿地污泥的利用及其展望.北京林业大学学报，20__，23（4）：71～74[9]Wang,M.J.LandapplicationofsewagesludgeinChina.TheScienceoftheTotalEnvironment,1997,197,(1-3):149～60[10]Lewis,D.L.,andGattie,D.K.Pathogenrisksfromapplyingsewagesludgetoland.EnvironmentalScienceandTechnology,20__,287A～293A