城市污泥植物处理系统与污泥中转处理场建设

作者：王芳 吴启堂 卫泽斌

摘要：目前城市污水处理厂污泥处理利用的主要障碍是污泥中过多的水分和重金属，增加运输、处理成本，造成二次污染问题。文章首先回顾了城市污泥的主要处理处置方法及其特点；接着介绍了污泥农用的作用和限制；主要阐述了用污泥干化床同时种植重金属超富集植物、低累积作物或钾高累积植物，通过植物提取降低城市污泥重金属含量，同时生产植物产品，并使污泥干化和稳定化的城市污泥特种植物处理系统；最后，针对一种处理方法难以消化一个大城市全部污泥的现状，提出城市污泥中转处理场的设想，把植物处理系统、堆肥、太阳能干燥、有机肥和复合肥生产、建材制造等多项技术集成，建立城市污泥专用处理和集散基地，解决日益增多的城市污泥的处置问题。其成本应低于目前采用的填埋、焚烧、制砖等处理方法，具有显著的社会、经济和环境效益。

关键词：城市污泥；重金属；养分；植物分离；综合利用；中转处理场

近年来我国兴建了大量的城市污水处理厂，城市污泥的数量也与日俱增，如广州市目前日产城市污泥约1100 t。城市污泥的急剧增多和人们环保意识的日益提高，使城市污泥的妥善处置成为当务之急。

表1 国内外城市污泥主要处理方法

国内外城市污泥的主要处置方法有农业利用、卫生填埋、焚烧。主要处置方法中,焚烧处理由于新鲜污泥含水率高，需要外加燃料，费用高。填埋则产生大量难处理的渗滤液、臭味和易滑坡，而且占用大量土地，法国已带头在2002年试行禁止直接填埋。污泥农用已被证明是最为经济可行，且处理容量大，使其资源化的好方法。欧洲先进国家农业利用率占污泥总量的一半以上，美国、法国、英国等主要国家超过60%[1]。广州市目前采用制砖处理技术，但费用高，须支付195 元/t 的财政补贴，仍解决不了全部污泥，造成大量积压和臭气污染。国内外还在探索用城市污泥生产生物塑料[2]、生产微生物农药[3]、用于吸附水中的有机污染物[4]等新技术，但仍处在科学研究探讨阶段。有些污水处理厂的污泥较随意堆放，又二次污染水体和大气。目前国内很难用单一处理方法完全处置一个大城市的大量污泥，除非将含水80%的污泥进一步降低水分至60%左右、当作垃圾填埋。而要使污泥水分降低水分至60%左右，又须采用更昂贵的污泥脱水技术，或者加土混合填埋。各种处理处置方法对比列于表1。因此，本研究提出城市污泥植物中转处理场的设想，把太阳能干燥、堆肥、植物处理系统、有机肥和复合肥生产、甚至建材制造等多项技术集成，最终建立城市污泥专用处理和集散基地，形成永远填不满的污泥处理中转场。

1 污泥农用及其限制因素

1.1 污泥农用需求

根据调查，中国87%的土壤属于中低产田[5]。土壤质量差的一个重要原因是长期偏施化肥，特别是氮肥，以获得较高的产量，加剧了土壤的退化。土壤有机质低，大约3300万 hm2的的土壤有机质质量分数低于1%，土壤肥力差。为此，农业部于1995年提出了“沃土计划”，目的在于增施有机肥料，保持土壤肥力。特别是在我国的南方，酸性和低有机质土壤占主要部分，施用城市污泥具有更明显的作用[6]。我国南方果树、蔬菜和水稻生产需要大量的有机肥，加上速生丰产林的发展，农林业对有机肥的需求很大，加上化肥价格不断上升，具有广阔的市场前景。关键是如何得到经济合理、肥效显著、符合环保要求的产品。

1.2 污泥农用受到的限制

污泥的水分含量高，限制了其大范围运输和使用，而干燥费用大，通常需200元/t。其次，污泥具有病原生物和臭味，在农用前需要加以处理，目前，通常采用堆肥处理解决这些问题。对于重金属含量合格的污泥，好氧堆肥处理是国内外通用的方法[7-9]。但是，需要干的有机敷料配合，且为了供给堆体氧气，还需要耗能，增加成本。国内由于采用堆肥处理成本偏高，通常也未得到政府合理的补助，尚未广泛推广应用这一最国际上常用的处理方法。

另外，城市污泥中重金属含量可超过农用标准，限制了其直接农业利用[10]。据研究，我国广州、上海、深圳、苏州、香港等地的污水处理厂的污泥Zn含量普遍超标[11]。因此，需要找到经济有效地降低污泥中的重金属的方法。

图1 城市污泥特种植物处理系统技术路线示意图