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城市污泥处理处置技术及资源化利用研究

陈 苏 1, 2, 3，孙丽娜 1，孙铁珩 1, 2*，晁 雷 2, 3（1. 沈阳大学环境工程重点实验室，沈阳 100041；2. 中
国科学院沈阳应用生态研究所，沈阳 110016；3. 中国科学院研究生院，北京 100039）

【摘要】 城市污泥的产量巨大并且成分复杂，如何对城市污泥处置与利用已成为人们所关注的问题。污泥是有用的
生物资源，如能合理利用则不仅能变废为宝，还能增加经济效益，所以，探讨适合我国国情的有效处理处置和利用污
泥的技术具有重要的现实意义。本文对城市污泥的特性、国内外处理、处置技术和污泥资源化技术的现状进行了分析，
认为对污泥进行资源化利用是符合我国国情的一种经济、有效的途径，污泥的资源化利用尤其是农业利用不但可以节
省大量的污泥终端处置费用，更可以为肥力低下的农田增添有机质、提高肥力，促进农业生产发展、实现农业生态环
境的良性循环。
关键词: 城市污泥；处理；处置；资源化
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2006)04-375-04

The disposal technique and comprehensive utilization of municipal sludge
CHEN Su1, 2, 3, SUN Li-na1 , SUN Tie-heng1, 2∗, CHAO Lei2, 3 (1. Key Laboratory of Environment Engineering of Shenyang
University, Shenyang 100041, China; 2. Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
3. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China)
Abstract The productivity of municipal sludge is very huge and its compounds are complex. How to process them effectively
has attracted much attention. Sludge is a useful biology resource and it could be turn into precious materials from waste and
improve benefit if we make good use of it. Thus, it is significant to discuss the effective technology to dispose and utilize sludge
according to the actual condition of our country. This paper analyzed the characteristics and the present disposal technique of
municipal sludge. The author believed that the comprehensive utilization of sludge was a economical and effective way in
China. Especially the agriculture utilization of sludge can save plenty of disposal expenses and afford nutrient to barren soil.
Further more, it will improve the development of agriculture and keep an excellent circulation.
Key words: Municipal sludge; Treatment; Disposal; Comprehensive utilization

随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的
产生及数量在不断增长。根据有关预测[1]，我国城市
污水量在未来 20 年还会有较大增长，2010 年污水排
放量将达到 4.4×1010 m3·d-1。目前，我国年产干污泥近
3×106 t[2]，随着国内污水处理事业的发展，污水处理
厂的总处理水量和处理程度的不断扩大和提高，所产
生的污泥量也将日益增加。大量的污泥未能得到及时、
合理的处理而成为污水处理厂沉重的负担。
污泥中还含有大量的N、P、K、Ca及有机质，且
N、P以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。污
泥是有用的生物资源，如能合理利用则不仅能变废为
宝，还能增加经济效益，所以，探讨适合我国国情
的有效处理处置和利用污泥的技术具有重要的现实
意义[3]。

1 污泥的成分、特性和分类
污泥是污水处理的产物，成分很复杂，它包括混
入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体
等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的
菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量
的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质[4]。污泥的
主要特性是含水率高（可高达 99%以上），有机物含
量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈
胶体液状。
污泥的分类方法有很多。按污泥的性质，可将
其分为有机污泥和沉渣；按污水的处理方法可分为：
①初沉污泥②活性污泥③腐殖污泥④化学污泥；依据
污泥的不同产生阶段可分为：①生污泥②消化污泥
③浓缩污泥④脱水干化污泥⑤干燥污泥。

2 污泥的处理新技术
当前国内外各污水处理厂的污泥处理方法主要有
调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等[5]。这些方
法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是
又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中。
2.1 污泥湿式氧化法
湿式空气氧化技术(WO 法)是将污泥置于密闭反
收稿日期：2006-07-21，2006-08 -20接受
基金项目：国家自然科学基金（20477029）；国家重点基础研究发展规
划（973）项目（2004CB418506）。
作者简介：陈 苏，（1979—），女，博士研究生，主要从事污染生态学
研究。E-mail: mailchensu@yahoo.com.cn
∗通讯作者.
生 态 科 学 2006年 8月 第 25卷 第 4期 ECOLOGIC SCIENCE Aug., 2006, 25(4)375～378
万方数据
应器中，在高温高压条件下通入空气或氧气作氧化剂，
按浸没燃烧原理使污泥中有机物氧化分解，将有机物
转化为无机物的过程。该法主要适用于处理各种难降
解的有机污泥[6]，缺点是设备复杂，运行和维护费
用高。
2.2 蚯蚓处理污泥
波兰的 BnrskO和 Zambrow利用蚯蚓有效地处理
废水筛余物和污泥，得到一种无气味、类似腐殖质且
含有高营养的蚯蚓肥料。余德等利用蚯蚓净化处理长
沙污水厂的消化污泥，效果良好。经过蚯蚓净化处理，
污泥中的 Cu、Zn、Ni 含量均有明显降低；污泥经处
理后转变为无臭、疏松、高效的有机颗粒肥料，但处
理污泥后的蚯蚓体内有重金属富集，因此不宜作为饲
料以免进入人体食物链[7]。
2.3 膜生物反应器
膜生物反应器是指将膜分离技术中的膜系统与污
水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新工
艺。膜生物反应器中污泥的停留时间很长，甚至可避
免排泥，但是膜的堵塞和膜材料价格问题限制了该方
法的推广应用。
2.4 污泥酸化
污泥酸化是基于剩余污泥有机物含量高的特点
而开发的处理方法[3]。其基本原理是将剩余污泥水解
酸化后返回到废水处理系统中一同代谢，从而达到减
少或基本无污泥排放的目的[8]，该方法正处于探索
阶段。
2.5 污泥人工湿地处理技术
污泥人工湿地处理技术是一种新型污泥处理技
术，它是集污泥浓缩、脱水、降解于一体，可以大量
节减基建投资和运行费用。据报道，丹麦采用人工湿
地芦苇床系统进行污泥脱水与矿化处理，污泥由于脱
水及矿化在床中减少率年平均为 90%及 96%。Steven T.
等曾分别采用垂直流湿地和水平流湿地对水产业污泥
进行稳定研究，结果表明两种湿地对污泥均具有较好
的稳定作用[9]。
该处理技术对污泥处理起主要作用的成分是人
工基质、微生物和植物[10,11]。人工基质为微生物的生
长提供稳定的依附表面，为耐水耐污植物提供载体和
营养物质，并通过一些物理和化学途径降解污泥；耐
水耐污植物除直接吸收利用污泥中的营养物质及吸
附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气到根区
和维持水力传输的作用；微生物的代谢作用是污泥中
有机污染物降解的主要机制[12,13]。同时它们相互联系，
互为因果，形成一个系统，示意图如图 1所示。

Slope 30°
1 — 芦苇等， 2 — 床体， 3 — 排水管
1 —reed et al.， 2 —bed， 3 —drainpipe

图 1 污泥湿地处理工艺立面图
Fig. 1 Profile chart of sewage waste constructed wetland
disposal

3 污泥的处置
不论用何种方式处理污泥，处理后的污泥处置都
是必须要面对的问题。当前国内外污泥的处置方法主
要有3种：卫生填埋；污泥焚烧；污泥投海。
3.1 卫生填埋
卫生填埋操作简单，投资费用较小，处理费用较
低，适应性强，但是其侵占土地严重，如果防渗技术
不够，将导致潜在的土壤污染和地下水污染[14]。在我
国，卫生填埋也是主要的处置方法。由于渗滤液对地
下水的潜在污染和城市用地的减少等原因，卫生填埋
的处理技术标准要求越来越高，许多国家和地区甚至
坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约 40%的污泥采
用填埋处置[14,15]，近年来污泥填埋处置所占比例越来
越小，例如英国污泥填埋比例由 1980 年的 27%下降
到 1995年的 10%。
3.2 污泥焚烧
污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污
泥可用焚烧加以处理，从而使有机物全部碳化，杀死
病原体，最大限度地减少污泥体积。但是其缺点在于
处理设施投资大，处理费用高，同时有机物焚烧会产
生有毒物质[16]。在国外，特别是西欧和日本已得到了
广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理
总量的 60%以上，欧盟也在 10%以上。在我国由于其
一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等
问题而一直未得到广泛应用。
3.3 污泥投海
这是一种操作简单而经济的处理方法，但是，随
着生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥投
海对海洋生态环境可能存在的影响。美国于 1988年已
禁止污泥海洋倾倒，并于 1991年全面加以禁止；日本
376 生 态 科 学 25 卷
万方数据
对污泥的海洋投弃做了严格的规定；中国政府于 1994
年 2月 20日起不在海上处置工业废物和污水污泥[1]。

4 污泥的资源化利用
从经济的发展、资源的开发利用、城市生态环境
的保护等方面来看，城市污泥处置的理想出路应该是
资源化利用，加强城市污泥资源化利用的研究与实践，
解决污泥处置中的难题，避免城市生态环境污染，节
约处置费用，变废为宝，使之具有良好的生态效益、
环境效益、经济效益和社会效益，是城市可持续发展
的必然要求和发展趋势[17]。
4.1 污泥农用资源化
据1996年资料报道，世界上12个发达国家对污泥
的处置：45.3%为土地利用（包括农业、林业、牧草、
花卉等），38%为填埋，10.5%为焚烧，6.0%为排海[14]。
从发展趋势看，欧美、日本等国家将越来越重视污泥
土地处理，包括农用、林用等。
污泥农用投资少、能耗低、运行费用低，其中有
机部分可转化成土壤改良剂成分，因此被认为是最有
发展潜力的一种处置方式[18]。污泥应用于农田、菜地、
果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动
的土地修复与重建等,研究表明[19,20]，施用污泥或污泥
堆肥栽种水稻、玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物，植
株的生长状况、产量和品质明显比不施肥好，与施用
化肥或优质农家肥相当，甚至更好。施用污泥或污泥
堆肥能明显改善土壤的物理性质，如有利于团粒的形
成和提高团粒的水稳定性和保水能力等。施用污泥或
污泥堆肥，还能明显改善土壤的化学性质，如能显著
地提高土壤磷、钾（全量和有效态）和有机质的含
量等[21]。在城市园林绿化中，施用污泥或污泥堆肥，
绿化效果相当显著，与施化肥或其它商品有机肥相比，
效果相当甚至更好。树高、灌木的花期、开花量(数量
及大小)等都明显增大[22,23]。
我国是一个农业大国，若污泥采用先进技术处理
后作为肥料或土壤改良剂，不但可以节省大量的污泥
终端处置费用，更可以为肥力低下的农田增添有机质、
提高肥力促进农业生产发展、实现农业生态环境的良
性循环。因此，污泥的土地利用是一种符合我国国情
的处置方法。但由于城市污水厂污泥中含有某些有毒
有害物质和病原体、寄生虫卵等，因此污泥土地利用
时应注意以下三个主要问题：①污泥中重金属（Pb、
Zn、Cr、Hg、Ni 等）能否造成土壤及作物的二次污
染，通过食物链进入人体[24]；②污泥中的病毒病原体、
寄生虫卵能否对环境和公共卫生造成影响；③氮、磷
等物质浓度过高是否会造成地下水污染。
4.2 污泥的建材利用
4.2.1 污泥制取水泥质材料
污泥含有大量的灰分，尤其是混凝法处理废水的
污泥中含有大量的 Al、Fe等成分，是建筑材料可用的
添加剂。不过在作为建筑材料之前，有关强度的提高、
凝结特性和长期稳定性还需进一步研究。另外，成本
高，而且人们对产品的安全产生忧虑，仅在日本等国
有少量投产[1]。
4.2.2 污泥制陶粒
轻质陶粒一般可做路基、混凝土骨料或花卉覆盖
材料使用。污泥制轻质陶粒的方法按原料不同可以分
为两种，一是用生活污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造
粒后烧结，这种方法 20世纪 80年代已趋成熟，并投
入应用。利用焚烧灰制轻质陶粒需要单独建设焚烧炉，
污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了
直接从脱水污泥制陶粒的新技术[4]。
4.2.3 污泥制微晶玻璃
微晶玻璃类似人造大理石，可以作为建筑内外装
饰材料应用。生产微晶玻璃的原料目前常用污泥焚烧
灰，沉砂池的沉砂和废混凝土[25]。原料调整后，熔融
温度控制在 1 400～1 500 ℃。熔融物放置一定时间，
然后注入模具中成型，随温度的降低生成晶核（FeS），
再加热处理，促使晶体成长。热处理后自然冷却，得
到各种形状的微晶玻璃[8]。
4.2.4 污泥制砖
台湾的一个研究小组发现，下水道污泥可压制成
普通的建筑用“生态砖”。这种污泥生态砖是在黏土砖
中混入 10%污泥，并在 900 ℃条件下烧制，可达到最
佳效果。这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将
有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌
和有机物，而且这种砖完全没有异味[26]。
4.3 污泥制动物饲料
污泥中含有大量有价值的物质，粗蛋白占
28.7%～ 40.9%、灰分占 26.4～ 46.0%、纤维素占
26.6%～44.0%、脂肪酸占0～3.7%[22]。污泥蛋白中含
有几乎所有家畜饲料所需的氨基酸，且各种氨基酸之
间相对平衡，因此可以作为饲料蛋白加以利用[4]。
4期 陈 苏，等：城市污泥处理处置技术及资源化利用研究 377
万方数据
4.4 污泥制油
把含水率为 65%的干污泥在隔绝空气下，加热升
温 450 ℃左右，在催化剂作用下把污泥中的有机物转
化为碳氢化合物，其性质与柴油相似。目前加拿大正
在进行中试实验，澳大利亚 Perth 也正在建造利用热
化学方法将污泥制油的工厂[4]。
4.5 污泥作粘结剂
活性污泥作粘结剂将无烟粉煤加工成型煤，而污泥
在高温气化炉内被处理，防止了污染；污泥作为型煤
粘结剂，替代白泥可改善在高温下型煤的内部孔结构，
提高了型煤的气化反应性，降低灰渣中的残炭，提高
碳转化率，污泥既可作为一种粘结剂，同时也是一种
疏松剂[25]。

5 展 望
城市污泥如果处理不当进入环境，会对周围环境
造成一定的危害。污泥经过减容、稳定和无害化处理
后，可以作为资源加以综合利用。尽管城市污泥的处
理方法多种多样，我们应根据污泥量，污泥性质，重
金属含量等具体情况作具体分析；同时，要考虑环境
生态，经济效益，处理成本，技术发展趋势等因素，
还要积极探索污泥处理的新方法，新技术，新工艺。
从长远观点来看，搞好污泥的处理处置及其无害化，
作为再生资源有效综合利用是世界各国共同重视的问
题。我国是一个农业大国，经济基础较为薄弱，污泥
的资源化利用尤其是农业利用不但可以节省大量的污
泥终端处置费用，更可以为肥力低下的农田增添有机
质、提高肥力，促进农业生产发展、实现农业生态环
境的良性循环。因此，污泥的资源化利用将成为符合
我国国情的污泥处置的发展方向。

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378 生 态 科 学 25 卷
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城市污泥处理处置技术及资源化利用研究
作者： 陈苏， 孙丽娜， 孙铁珩， 晁雷， CHEN Su， SUN Li-na， SUN Tie-heng， CHAO Lei
作者单位： 陈苏,CHEN Su(沈阳大学环境工程重点实验室,沈阳,100041;中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳,110016;中
国科学院研究生院,北京,100039)， 孙丽娜,SUN Li-na(沈阳大学环境工程重点实验室,沈阳,100041)， 孙铁
珩,SUN Tie-heng(沈阳大学环境工程重点实验室,沈阳,100041;中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳
,110016)， 晁雷,CHAO Lei(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳,110016;中国科学院研究生院,北京
,100039)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2006,25(4)
被引用次数： 15次

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13.刘忠良.梅忠.赵华 金华市城市污水处理厂污泥成分及农用价值分析[期刊论文]-广东微量元素科学 2008(9)
14.王祖伟.曾祥峰.胡蓓蓓.陈婧.王世猛 改进铁氧体共沉淀法去除污泥浸出液中的铜锌[期刊论文]-化工环保 2007(4)
15.曾祥峰.王祖伟 改进铁氧体法去除污泥处理液中重金属的实验研究[期刊论文]-再生资源研究 2007(5)


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