(1.沈陽大學(xué)環(huán)境學(xué)院　遼寧　沈陽　110044；2.沈陽大學(xué)區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　遼寧　沈陽　110044)

引言

截止2015年年末，全國城市共有污水處理廠1808 座，污水處理產(chǎn)生的污泥量總規(guī)模為 2179萬噸[1]。但每年都有80%市政污泥沒有得到妥善處理。未經(jīng)有效處理的城市污泥含有大量有機(jī)物、無機(jī)顆粒、細(xì)菌菌體、重金屬。因此，找到一種既能處理城市污泥，又不對自然環(huán)境和人體產(chǎn)生不良影響的處置方法就顯得非常必要。

一、市政污泥處理技術(shù)

(一)海洋傾倒

海洋傾倒是指將未處理的市政污泥直接投入到海洋中，利用海洋的洋流運(yùn)動和自凈稀釋作用處理污泥這種處置方法最大的優(yōu)點(diǎn)是處理簡單，費(fèi)用低。但長期以來大量不合理地傾倒的污泥污染了海洋環(huán)境。

(二)焚燒法

污泥焚燒是指在一定溫度、氧氣充分的條件下，依靠污泥自身的熱值或輔助燃料，使其中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生碳化，殺死病原體，最大限度地減少污泥體積，并盡可能回收污泥中貯藏的能量，反應(yīng)過程中釋放的熱量則維持反應(yīng)的溫度條件，使處理過程持續(xù)進(jìn)行[2]。但是焚燒過程中會產(chǎn)生大量空氣污染物(如二噁英等)，嚴(yán)重危害周圍人員身體健康。

(三)土地利用

土壤中含有大量的營養(yǎng)元素、有機(jī)物和植物生長所需養(yǎng)分元素N、P、K等，可將其作為一種肥料來進(jìn)行土地處理，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，促進(jìn)土壤植物生長。但未經(jīng)處理的污泥含有大量重金屬和病原微生物，如果直接進(jìn)行土地利用會造成二次污染，進(jìn)而對土地和地表水甚至人體健康造成不利影響。

(四)堆肥化處理

堆肥是在一定條件下通過微生物的作用，使有機(jī)物不斷被降解和穩(wěn)定，并生產(chǎn)出一種適宜于土地利用的產(chǎn)品的過程。該方法主要是通過高溫以及微生物的拮抗作用來達(dá)到使病原菌快速死亡的目的[3]。但研究表明堆肥產(chǎn)品回用土地時病原微生物可能會再發(fā)。

二、市政污泥固化處理

市政污泥的固化處理過程是指向污泥中添加某些固化劑，使污泥的抗壓強(qiáng)度增加、含水率和重金屬遷移性降低、有毒物質(zhì)浸出減少、重金屬活躍形態(tài)發(fā)生改變凝結(jié)成不流動固體的過程。

水泥基固化材料研究現(xiàn)狀：

目前，城鎮(zhèn)污水廠污泥固化常用的材料主要有硅酸鹽類、堿性材料、黏土系輔助材料等三大類。硅酸鹽類固化材料中使用最為廣泛的就是硅酸鹽水泥。

1.水泥固化基材料。水泥在固化過程中會使得污泥的PH不斷增高，從而使污泥中很多重金屬形成碳酸鹽或難溶于水的氫氧化物沉淀，有效的防止了重金屬離子的浸出。同時，水泥有著價(jià)格低，獲得方式容易，效果好，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。所以世界大部分國主流的污泥固化技術(shù)都是以水泥為基礎(chǔ)框架，在此基礎(chǔ)上添加其他固化劑探究固化效果最佳的條件。

2.水泥固化基材料對固化效果的影響。王宇峰[4]用硅酸鹽水泥及市政污泥為實(shí)驗(yàn)對象測試不同水泥配比對污泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響發(fā)現(xiàn)：若單獨(dú)使用水泥對污泥進(jìn)行固化時,污泥的抗壓強(qiáng)度隨水泥添加量增加而增加，但線性關(guān)系不明顯且當(dāng)水泥添加量達(dá)到25%時，固化體強(qiáng)度只有30KPa。

胡聚豪、許四法等人[5]研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)水泥作為固化基材料添加摻量占污泥重20%時，28天后污泥的抗壓強(qiáng)度從25KPa提高到120.2KPa且含水率和重金屬浸出液濃度明顯降低。

三、固化劑對市政污泥重金屬含量影響研究現(xiàn)狀

除了硅酸鹽水泥外，常見的固化劑材料還包括堿性材料、黏土系輔助材料等。在市政污泥含有較多重金屬有害物的情況下，如果僅僅使用硅酸鹽水泥作為固化劑，固化效果往往不好。

(一)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

劉浩榮通過鈍化劑對重金屬含量及形態(tài)影響的研究發(fā)現(xiàn)：投加沸石處理組的生物有效性最高的可交換態(tài)Zn相比于對照組降低了1.44%,具有良好的鈍化效果；海泡石處理對重金屬Cu的鈍化效果最好；膨潤土處理對重金屬Pb的鈍化效果明顯。

張亞梅研究了水化反應(yīng)的時間與不同類型的重金屬的關(guān)系,指出當(dāng)ZnO的摻量低于0.1%時,在水泥的初凝和終凝中都會出現(xiàn)緩凝現(xiàn)象；CuO摻量小于2.5%時,水泥凝結(jié)時間受到的影響不大；而且CuO和ZnO對水泥凝結(jié)的影響與PbO有著明顯的不同；摻量低于0.5%時,水泥的初凝得到了明顯的促進(jìn)作用,但終凝時間比純水泥漿體長；摻量為1.0%-2.0%時,水泥漿體初凝受到的影響不大,但明顯延長了終凝時間。

(二)國外研究現(xiàn)狀

Singh B R,Oste Lp H等人發(fā)現(xiàn)：在對以水泥為基構(gòu)材料的市政污泥施用石灰或碳酸鈣可以提高土壤pH，使土壤中重金屬元素Cd和Hg以及微量元素Cu和Zn等形成氫氧化物或碳酸鹽類沉淀。相關(guān)研究結(jié)果顯示，隨著pH的升高，土壤重金屬可被生物利用性下降，主要原因是土壤p H的上升會提高土壤有機(jī)/無機(jī)膠體和粘粒對重金屬離子的吸持能力。固化劑固化處理處理后的污泥具有抗壓強(qiáng)度高、重金屬浸出液濃度低、生物有害性小等優(yōu)點(diǎn)。

Komarnen等人研究發(fā)現(xiàn)：Zn形成的無定形的氫氧化鋅沉積會延緩了水泥的水化和凝結(jié)，并阻礙水和其它離子與水泥熟料的反應(yīng)。污泥中的Cu也會在水泥顆粒表面形成不溶性的沉積物,延緩水泥的水化。

四、市政污泥處置及固化技術(shù)存在的問題及展望

1.市政污泥的處置方法有多種，但在實(shí)際操作過程中缺少一個嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。即含有不同有害物的市政污泥該使用何種處置方法，市政污泥的固化處理應(yīng)考慮到因地制宜。

2.固化劑對于市政污泥的處理缺乏長期的穩(wěn)定性研究，對于固化處理后續(xù)的跟蹤研究較少。

3.缺少對市政污泥固化后綜合利用的研究，經(jīng)過固化污泥可被用作多種用途，但關(guān)于用作什么樣用途的市政污泥該選擇什么樣的固化劑處理缺少研究。

五、結(jié)束語

綜上可述，市政污泥的處置與固化技術(shù)的發(fā)展還有很大的發(fā)展空間。市政污泥的固化技術(shù)的研究可以從以下兩個方面深入發(fā)展。一是加強(qiáng)固化劑對市政污泥固化長期效果的影響研究。二是針對固化劑對市政污泥重金屬影響機(jī)理進(jìn)行更細(xì)致的研究并建立市政固化污泥使用的衡量標(biāo)準(zhǔn)。