基于市政污泥的环保材料制备及应用研究

刘兵伟，谢里扎特·米尔江，王银

（克拉玛依市排水管理处，新疆 克拉玛依 834000）

摘要：市政污泥作为城市污水处理厂处理污水的副产物，其通常对环境和资源带来较大的危害。目前，市政污泥已广泛应用于制砖、燃料、农林、环保和建材领域并取得一定成效，但其还有相当大的潜力。本文介绍了市政污泥应用方面开展的一些工作及其在工业生产、环境保护中的具体应用情况，以期为市政污泥环保材料制备技术在生产实践中的应用提供一些参考。关键词：市政污泥；制砖；环保材料中图分类号：X505 文献标识码：A DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.04.137

文章编号：2095-672X(2018)04-0231-02

Preparation and application of environmental protection materials based on municipal sludge

Liu Bingwei, Xielizhate Mierjiang, Wang Yin

(Karamay Drainage Office, Karamay Xinjiang 834000,China)

Abstract: Municipal sewage sludge, as a by-product of sewage treatment in urban sewage treatment plants, brings great challenges to the environment and resources. At present, municipal sludge has been widely used in brick, fuel, agriculture and forestry, environmental protection and building materials have achieved some results, but there is considerable potential. This paper introduces some of the municipal sludge application work and its application in industrial production and environmental protection, in order to provide some reference for the application of municipal sludge environmental protection material preparation technology in production practice.

Key words: Municipal sludge; Brick making; Environmental protection material

随着我国经济和城市化的发展，国家出台一系列法律法规规范市政污水及污泥相关处理处置，水十条的出台对城市生活污水的处理提出了更为严格的要求，作为生活污水必然副产物，污泥的产量也呈现显著增长态势。市政污泥是城市污水处理厂的生化处理副产物经浓缩-脱水-干化后排出的泥块或泥饼，含水率较高，且含有丰富的营养元素及有机物，同时还含有重金属及致病微生物，如若不妥善处理任意排放，容易会对环境造成严重的二次污染，同时也会对资源造成严重的浪费。

近些年来有许多学者在污泥制备环保吸附材料、陶粒、填料、燃料、复合肥、建筑材料等污泥资源化利用方面做了很多研究，本文就近年来污泥致力于制备环保材料领域的资源化利用进行了综述。

焚烧获取热值的同时达到了无害化处置效果，减少对环境和人体的危害是目前的研究重点。

2 市政污泥在农林方面的应用

市政污泥含有大量植物生长所需的无机元素、有机质以及Zn、Mn等微量元素，是较为理想的土壤改良剂和肥料[3]。陈红英等人[4]进行的田间实验结果表明，市政污泥应用于农田后，不仅能增加土壤营养成分，改善土壤的物理化学性质，还可提高土壤的可耕作性。此外，将市政污泥施用于绿化、园艺等，既可实现污泥资料化利用、远离食物链，又能减少化学肥料的用量。

3 市政污泥在污染控制方面的应用

3.1 市政污泥制备吸附剂

污泥中提取出的微生物絮凝剂，不仅可以用于去除污水中的有机物、悬浮物等，还可以用于进行油水分离[5-7]。此外矿化污泥可制备吸附剂进行水表面溢油的回收，且取得了相当明显的效果。

近年来以市政污泥为主要成分制备多孔吸附材料吸附环境污染物已成为研究热点，市政污泥有机质含量高、材料易得、原料充足，且相应含碳率高，还可适量添加锯末、果壳等辅料进一步提高实际生产过程中污泥的碳含量，经炭化、无机盐（如ZnCl2、KOH等）活化处理后可制得具有发达微孔结构和较大比较面积的污泥基活性炭。近年来，美国等发达国家率先开展了以城市污泥制作活性炭用于污水、大气中的有机污染物、重金属及气态污染物的控制研究。3.2 市政污泥制备复合材料

薛永强等人[8]以市政污泥为碳源，FeSO4·7H2O为铁源和活化剂，通过浸渍-低温炭化-高温活化工艺制备出新型铁碳复合材料，对于含重金属的高浓度有机废水处理方面具有较好的去除效果。3.3 市政污泥制备陶粒

1 市政污泥在燃料行业中的应用

市政污泥因其有机质含量高而具有较高的热值，国内外学者对其制备燃料替代煤的研究也相对较多，在水泥生产等很多工业领域有较为成熟的技术和应用[1]。研究和应用结果表明，市政污泥因其含水率较高，相对热值并不高，只有当深度脱水并进一步与其他添加剂（如烟煤、稻草、聚乙烯、木屑等）混合后方具有较好的燃烧特性[2]。污泥基复合燃料能在较低温度下燃烧，活化能低于煤质燃料，能在水泥生产等工业中作为煤的替代品，在节约煤资源的同时实现了市政污泥的资源化利用。此外，污泥基复合燃料中的添加剂还可提高纯污泥的干化性能，提高复合燃料的燃烧速度，最大程度发挥污泥热值的同时可实现污泥脱水、资源化双重目的。此外，在无烟粉煤加工成型煤的过程中，市政污泥还可作为粘结剂，改善高温下的型煤内部孔结构、降低灰渣中的残碳，污泥热值也可得到充分利用。

目前已有城市污水处理厂与制热单位及发电厂合作，利用市政污泥替代部分燃煤进行制热或发电，实践表明取得了良好的效果。如何在制热过程中控制市政污泥复合燃料燃烧过程中释放的空气污染物，在通过

HUANJINGYUFAZHAN 231▲环境与发展HUANJINGGUANLI市政污泥中含有大量硅酸盐，可在一定条件下替代部分黏土生产陶粒等多孔陶瓷材料，实现污泥资源化利用。此外，由于陶瓷材料需要较高的焙烧温度，掺杂的污泥可提供部分热值，一定程度上降低传统陶粒烧结材料能耗。冯厚坤等人[9]以粉煤灰和城市污泥为主要原料，使用添加造孔剂的方法制备了多孔陶瓷。不仅保护了环境，减少了废弃物对环境造成的影响，而且还降低了生产成本，节约了资源。3.4 市政污泥制备填料

近年来许多学者对污泥作为垃圾填埋场的覆盖材料进行了探索与研究，发现市政污泥经炉渣、石灰、飞灰或淤泥等改性后，有望作为黏土的替代物达到作为填埋场终场覆盖材料或日覆盖材料的要求。顾士贞等人[10]将城市污泥与炉渣配混，作为日覆盖材料，可以达到相关要求并可替代黏土作为垃圾填埋场的日覆盖材料。

济性比较[J].中国给水排水,2012,28(23):143-144+148.

[2]施育莎.城市污水处理厂污泥制砖的试验研究[J].能源与环境,2011,(04):83-84.

[3]Jianguo Jiang,Xuejuan Du,Shihui Yang. Analysis of the combustion of sewage sludge-derived fuel by a thermogravimetric method in China[J]. Waste Management,2010,30(7).

[4]陈红英,王红涛.城市污水处理厂污泥的资源化利用研究[J].浙江工业大学学报,2007,(03):337-340.

[5]陆峥嵘.探讨城镇污水处理厂污泥资源化利用[J].环境与发展,2018,30(01):72-73.

[6]鲁群,李秀.城市污水处理厂污泥特征及其处置探讨[J].中国水运(下半月),2011,11(06):176-177.

[7]史昕龙,陈绍伟.城市污水污泥的处置与利用[J].环境保护,2001,(03):45-46.

[8]薛永强,石太宏,姚娟,刘金凤,赖颖姗,冯玉香.利用市政污泥制备铁碳复合材料的研究与应用[J].给水排水,2016,52(03):18-22.

[9]冯厚坤,张长森,张建利,冯桢哲,周志超,宦梦晨.粉煤灰-城市污泥基多孔陶瓷材料的制备及性能[J].材料科学与工程学报,2016,34(05):767-771.

[10]顾士贞.改性污泥填埋的稳定化[J].净水技术,2012,31,(01):59-63.

[11]李国昌,王萍.黄金尾矿透水砖的制备及性能研究[J].金属矿山,2006,(06):78-82.

[12]李国昌,王萍.赤泥透水砖的制备及性能研究[J].金属矿山,2009,(12):154-157.

[13]薛俊,刘军,季明旭,邹志鹏,石和彬,曹宏.以再生建筑混凝土为骨料制备透水砖[J].武汉工程大学学报,2012,34(05):51-55.

[14]刘红梅,熊文美.城市污水处理厂污泥资源化利用途径探讨[J].环境保护科学,2007,(04):81-83.

[15]史聿忠,司传惠,赵全起,王克云.城市污水处理厂污泥特性及资源化利用的发展对策[J].环境科学与管理,2006,(09):99-101.

收稿日期：2018-02-08

作者简介：刘兵伟（1983-），男，本科，工程师，研究方向为污水处理与监测。

4 市政污泥在建材方面的应用

市政污泥产量大、有机质含量高、含水率高等特点，且含有丰富的硅酸盐，一定程度上与黏土性质类似，若将其作为建筑材料部分利用，不仅可以减少传统污泥处置过程中的占地、污染等问题。选取市政污泥及其附近黏土为主要原料制备烧结墙体材料，不仅可以减少自然资源的消耗、减少污泥填埋所占用的土地，而且可以使资源得到循环利用、变废为宝、节能减排，利用市政污泥，对改善城市环境可起到积极促进作用。我国学者以污水处理厂污泥材料，通过掺杂黏土、页岩等原料进行生态砖、透水砖等制作，并研究污泥制砖的安全性与可行性，其目的在于为城市污水厂污泥的处理找到一条经济可行的资源化道路。实验结果表明市政污泥与其他原料按一定比例混合后烧结制备的墙体材料可达到GB/T13545-2014《烧结空心砖和空心砌块》的技术要求[11-12]。

通过在污泥中添加水泥、河沙、黏土、粉煤灰、粘结剂、成孔剂、造孔剂等材料，还可制备具有一定抗压强度、透水保水系数的透水砖，相对于传统普通烧结砖，具有透水、吸声降噪、热交换能力强等特点，可以一定程度上缓解城市排水压力、补充地下水、缓解城市热岛效应，可用于海绵城市透水铺砖道路的建设[13-15]。

综上所述，市政污泥在环保材料制备与应用方面有着广泛的前景，国内在应用开发空间或潜力巨大，随着研究的深入，市政污泥资源化有望在国民经济的发展、环境的保护、社会效益的提高以及技术的进步中发挥重大的作用。

参考文献

[1]李华,孙福奎,陈超,宝曙光.污泥机械脱水与热干化脱水的经

（上接第113页）

为使本工程各厂界噪声值均满足标准要求，采取的噪声治理措施为：在1号主变北侧2.78m处增设防火墙一道，防火墙长25.87m、高7.5m。增加防火墙后，东侧厂界噪声预测值为46dB（A），各厂界噪声值均达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）中2类标准（昼间60dB（A）、夜间50dB（A））要求，因此采取的噪声治理措施可行。增设防火墙后噪声预测等值线图见图3。

噪声治理措施的可行性，以使噪声治理工作更有针对性。

参考文献

[1] 王翠娟, 李晨旭. 变电站的运行维护与安全控制问题的研究[J]. 工程技术:文摘版, 2017(1):00154-00154.

[2] GB12348-2008.工业企业厂界环境噪声排放标准[S].[3] DL/T1518-2016.变电站噪声控制技术导则[S].收稿日期：2018-03-01

作者简介：刘君（1983-），男，硕士，中级工程师，现从事环境影响评价及水土保持工作。

6 小结

因此在变电站规划建设前，可以根据变电站平面布置及本文中提出的预测方法进行噪声预测评价，分析变电站运行后的噪声影响，并验证

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