张懿

摘要：随着经济的发展和城市化進程的加快，生产和生活过程中产生了越来越多的垃圾和污水，为此越来越多的污水需要进行处理，而污泥则成为了城市污水处理过程中不可避免的副产物。经过城市污水处理厂产生的大量污泥一方面含有各种各样的细菌和病毒，一旦处理不好很可能对环境产生二次污染；另一方面污泥中也含有大量的有机物质，对于一个人口众多但是资源相对匮乏的国家来说无疑是能量巨大的。在这种境况下只有实现污泥的资源化利用才能实现“双赢”。

关键词：污泥；沼气；利用；厌氧消化；余热能回收利用

根据相关的数据我国的能源需求的快速增长导致供需矛盾越演越烈，能源的匮乏将会成为制约我国经济发展的关键性“瓶颈”。而且如果想不出好的处理办法，这种趋势将会愈演愈烈。在经济快速发展背景下产生的大量的城市污水是一种重要的资源，经过城市污水处理厂产生的沼气余热不仅能够作为燃料进行发电，而且剩余的污泥还可以根据其成分作为化肥或者进行填埋，从而实现了资源化利用，污泥沼气资源化利用将会对我国的经济发展做出巨大的贡献。

1、城市污水处理厂沼气资源化利用

1.1污泥厌氧消化处理技术

污泥固体的生物具有可降解性，但是所需的时间较长，费用较高，最终产生的沼气效率也比较低，为此提高污泥的厌氧消化效率是提高污泥降解效率的一种重要途径。主要是通过促进污泥细胞的分解和胞内的有机物的释放，进而加快其生物的可降解性。国内外的相关处理技术主要包括利用超声波和臭氧对污泥进行处理两种技术。

（1）超声波预处理。利用超声波技术处理污泥的原理就是通过超声波在液体中产生的一系列的作用力，形成其所为的一个个的“热点”，同时将微生物细胞壁击破，释放出酶。酶的主要作用是对未被击破的微生物细胞失去对发酵环境的适应能力，从而加快微生物的营养物质的消化速度，加快发酵的过程。利用超声波预处理技术使污泥总产气量提高了53%，这无疑是一次巨大的成功。

（2）臭氧预处理。臭氧预处理技术的原理主要是通过利用臭氧的强氧化性破坏污泥的细胞壁，从而使细胞壁中的易降解物质释放出来，或者是将难降解的物质分解成易降解的物质成分，从而促进污泥的厌氧消化的过程。经过臭氧技术处理后产生的总气量是未经处理过的污泥总产气量的1.8倍。

1.2沼气发电

沼气发电的原理主要是通过将发动机中的气缸中的沼气点燃，燃烧会释放热量，这个过程中化学能转化为气体的热能和压能，然后产生的压能能够推动活塞带动发电机转动，进而转化为动能，最后动能带动发电机发电转化为电能。

沼气发电这种资源化利用在发达国家已经得到 了普遍的应用，而且大多数的工厂已经能够通过利用沼气发电实现一部分自用电量。而我国北京市、天津市等也有相关的试点实现了污泥资源化和发电的利用，达到了良好的效果。为此这种能源利用方式应该得到大力的推广，但是有的专家也指出由于泥量少和产气不稳定已经运行成本较高等原因，处理规模较小的污水处理厂的厌氧消化沼气利用设备不具备适宜性。总之无论是哪一种观点应该具体情况具体分析，然后及时的制定城市污水处理厂污泥沼气资源化利用的相关技术政策以及评估体系等，最终根据效益决定该试点是否具备适应性实现污泥沼气资源化利用。

1.3沼气机热泵处理

城市污水处理厂产生的余热量较大，只要在50℃以下温区内即可回收利用，而利用城市污水厂沼气机热泵技术的原理就是能够将污水中的低位余热能进行回收处理提高其能级从而实现为广大用户供热的过程。这种沼气机热泵的应用原理既不需要抽取地下水，也不需要将循坏水回灌地下，大大的节约了投资和运营成本。

沼气机属于气体发动机的一种，在新能源行业中应用较广。沼气与天然气相比成分相似，但是燃烧特性具有一定的差异性。沼气通过进气管进入气缸会导致进入气缸的空气量减少，可能会出现燃烧所需的空气不足现象；沼气燃烧的速度较慢，容易产生不完全或者不正常燃烧的现象等等；所以经过对沼气机的燃烧系统的改装，目前的沼气机基本上实现了全烧式，产生热能的效率大大提高。

2、城市污水处理厂污泥资源化利用

2.1堆肥处理

我国传统的污泥处理是直接土地利用化，但是这种方式中病菌几乎没有减少，土地利用的效率不高。但是污泥堆肥处理就不同了。下面介绍两种主要方式：

（1）污泥消化或者是将污泥和垃圾等其他的物质进行混合处理后再应用于农业种植过程中。这种方式主要是利用中温厌氧消化处理，虽然产气率较高，但是经过处理后的病菌几乎没有减少，为此在使用过程中受到了一定的限制。

（2）污泥堆肥发酵制成复合肥处理。这种处理方式需要经过两次发酵周期，最终使堆肥的温度高达65摄氏度，经过处理后产生的肥料基本稳定和无害化，基本无臭味，而且外观呈现松散性，能够有效的改善土壤的结构，提高土地的利用率。而在非食物链植物上施用这种污泥堆肥对环境产生的不良影响也比较小，具有较好的推广潜力。

2.2建材利用

（1）制水泥。通过外国经验得出利用污泥生产水泥的制作技术有着极高的环保效率，为此被称为“环保水泥”。经过城市污水处理厂产生的脱水污泥将其作为制作水泥的原料，最终使用的燃料用量较低，而且二氧化碳的排放量也比较少，所以这种技术制成的水泥具有环保型，实现了污泥的资源化利用，具有推广的巨大潜力。

（2）制成化纤维板。经过城市污水处理厂产生的污泥中含有大量的细菌蛋白，而这种细菌蛋白能够快速溶解于水或者烯酸、稀碱和中性盐中，将污泥通过在碱性条件下加热和干燥以及加压等，然后经过漂白和脱脂等处理技术最终支撑化纤维板，这周给化纤维板的质量标准属于国家三级标准。

（3）替代沥青细骨粒。经过研究沥青中只有加入细骨粒才能具有较强的粘性和稳定性以及耐久性，而污泥灰则具有这种性能。并且经过相关国家的试验将污泥灰加入到沥青混合物中与采用传统的材料制成的沥青混合物的性能是相同的，所以污泥灰可以作为增强沥青粘性、稳定性和耐久性的替代物质。

2.3土壤修复

受损严重的土壤主要包括采矿之后残留的矿场、垃圾填埋场和地表严重破坏地区类型，这类土壤经过破坏之后一般就不再具备土壤的正常特性了。但是经过城市污水处理厂产生的污泥中含有大量的氮、磷、钾以及其他有机物，为此可以有效的修复和改良受损土壤。经过加入污泥的土壤养分提高，不仅有助于促进地表植物的生长，而且也有助于减少水土流失和保护环境，为此具有较高的社会和经济效益。

3、总结

城市污水处理厂产生的副产物——污泥，虽然依然是一种污染物，但是从资源再利用的角度考虑，其无疑又是一种可以用的宝贵资源。通过污泥厌氧消化沼气利用能够实现污泥的无害化和资源化处理，在全世界面临严重的环境污染和能源危机的形式下，这种技术不仅能够符合可持续发展的理念，有助于建设资源节约型和环境友好型社会，而且有助于产生巨大的经济效益，具有较大的推广潜力。

参考文献：

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[2] 苏丹，王鑫，刘一威.三种典型的污泥发电工艺[J].环境保护科学，2012，18（1）：12-13.

[3] 杜振峰.浅议城市污水处理厂污泥处理技术路线[J].工业用水与废水，2014，18（5）：105-105.