城市污泥的综合利用及环境问题研究.pdf
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1、2023年08月|690 引言伴随我国工业化进程和城镇化趋势的不断扩大,城市污水排放量与日俱增,污水无害化处理之后将衍生大量的污泥。而随着污水处理技术的不断推进,污水处理率和污泥产生量与日俱增,万方污水产泥量可达7 t,据估算,到 2020 年,我国城市污泥年产量将突破 6 000 万吨1-2。由于城市污泥中重金属元素超标、细菌滋生量大、微生物群落富集以及各类有毒害物质较多,若对城市污泥处理不当,极易引起土壤和水源污染,严重危害生态环境和人类健康,不仅如此,城市污泥含水率高,力学性质差,易造成环境二次污染3-4。城市污泥处理技术虽然取得了长足而稳定的发展,但由于其成本高、效果不理想,其安全处置
2、和利用已成为当前备受关注的环境问题。但同时可以看到的是,城市污泥中也含有大量的有机质、碳氮磷钾等物质,通过专业手段处理和利用,可以作为一种能够综合利用的可再生资源,既能减少城市污泥造成的巨大危害,又能变废为宝,进行资源合理利用,具有显著的现实意义。1 城市污泥处理现状和存在的问题近年来,存量大的城市污泥问题越来越受到国家重视,2018 年 6 月,中共中央、国务院印发 关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见,再一次将环保问题提升到一个新的高度。而目前我国对城市污泥处理方式仍主要为填埋、焚烧或进行简单的脱水处理后进行堆肥处理,甚至部分地区仍存在露天堆放或随意倾倒等问题,由于城市污泥
3、稳定性差、无害程度低,其有害物质易随风力作用和降雨淋溶等方式进入自然环境,造成空气污染、土壤污染和水体污染。此外,大量城市污泥露天堆放,造成了土地资源的浪费。污泥处理需要大量科研投入和技术支持,对城市污泥无害化和稳定化处理成本也十分高昂,严重制约了污泥处理水平的提升。城市污泥过量或者长期施用会导致土壤中的中 N、P 等养分会大量累积并存在淋溶后造成水体富营养化、引起地下水硝酸盐污染等危害的风险。而一般土壤重金属含量随污泥施用量的增加而增加,长期不合理施用污泥会造成重金属积累。城市污泥的综合利用及环境问题研究谢鹏宇(陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西 西安 710075)摘要:城市污泥是伴
4、随工业和生活污水处理衍生出来的一种可再生资源,由于其内部含有大量的重金属元素、细菌以及其他有毒害物质,污泥处理和利用面临较大困难。中国城市污泥处理大多以填埋、焚烧或简单脱水处理后露天堆放,污泥处理率较低,且易引发巨大的环境污染问题。但城市污泥中含有大量有机质以及氮磷钾成分,尤其在土地整治领域、建筑材料制备以及污损土地修复领域具有显著的效果,既能减少城市污泥造成的巨大危害,又能进行资源合理利用,具有显著的现实意义和发展前景。关键词:城市污泥;危害性;综合利用中图分类号:TD849 文献标志码:A 文章编号:1008-4800(2023)24-0069-03DOI:10.19900/ki.ISSN
5、1008-4800.2023.24.018Study on the Comprehensive Utilization and Environmental Problem of Municipal SludgeXIE Peng-yu(Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.,Ltd.,Xian 710075,China)Abstract:Municipal sludge is a renewable resource derived from industrial and domestic sewage treatme
6、nt.Due to its large amount of heavy metal elements,bacteria and other toxic substances,sludge treatment and utilization are facing great difficulties.Most of the urban sludge treatment in China is deposited in the open air after landfill,incineration or simple dewatering.The sludge treatment rate is
7、 low and it is easy to cause huge environmental pollution problems.However,municipal sludge contains a large amount of organic matter and NPK components,especially in the field of land remediation,construction materials preparation and land remediation,which can reduce the huge harm caused by urban
8、sludge and make resources reasonable utilization,with significant practical significance and development prospects.Keywords:urban sludge;harmfulness;comprehensive utilization二校-2023-8-下期.indd 692023/8/17 14:51:22环保与节能70|2023年08月2 城市污泥的综合利用现状2.1 城市污泥在土地整治中的应用随着工业化进程推进,城市建设用地指标不断增加,但由于现有耕地质量退化、农业生产方式落
9、后以及农作物产量不足等各种原因,耕地资源保存率却逐年下降。而城市污泥中含有的大量有机质和营养物质能有效改善土壤理化特性,具有增强土壤养分、改善土壤性状的特性,尤其对提高土壤肥力有显著作用。土地整治中需要大量外运客土进行表土耕作层培育,利用城市污泥培肥,并通过与城市污泥混合,既能降低外运客土施工成本,又将城市污泥进行了有效利用,有效提高土壤耕作层质量。值得注意的是,城市污泥中由于有各类重金属元素的存在,用于土地整治外运客土或培肥土壤的城市污泥必须要经过有效的前处理,以防止其中重金属元素通过作物和生物活动危害人体健康。根据大量研究表明,利用城市污泥进行土地复垦能有效改善土壤 pH 值和显著提高作物
10、产量。研究结果表明5-6,城市污泥中 N、P、K 含量较纯猪粪肥相比提高了 31%、59%和 38%,其中的有机质对土壤孔隙度、透水性和持水性均有显著的提高作用,能有效提高土壤中微生物量和活性,进而对土壤酶活性的提高产生积极作用,并对作物品质和产量的提高具有明显作用。但由于城市污泥中存在大量重金属元素,因此在土地整治和土地复垦等方面要注意污泥用量,以免造成土壤重金属污染。2.2 城市污泥在建筑材料中的应用大量研究表明,城市污泥中含有丰富的 Ca、Si 和Al 等物质,具备构成建筑材料的基本条件7-9。因此可通过采用适宜的工艺处理将其进行充分利用,既实现了保护环境的目的,还能产生一定的经济效益。
11、研究表明,将城市污泥焚烧后的灰烬基本成分与黏土一致,粘合性较强,而通过利用城市污泥焚烧灰烬和干化后的污泥作为主要材料制砖具有较强的稳定性结构,适用于建筑行业需求。城市污泥制作水泥的一项理想材料,适量的污泥代替水泥原料作为配料,能显著提高其强度和重金属固化效果。城市污泥在经过焚烧后与硅酸盐水泥性质类似,其强度与性能完全能够达到行业标准。另外,利用城市污泥进行陶粒烧制已进行了大量研究,结果表明利用城市污泥烧制的陶粒压强达到 8 MPa,不仅吸水率低、抗压强度大,是制作混凝土的优质材料。2.3 城市污泥在污损土地修复中的应用城市污泥中含有的有机质成分对土壤理化性质有较好的改善和调节作用,对污损土地和
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