据不*统计，全国日污水排放量己达133.7亿t。污水经过处理后，其体积的0.5%一1%将转化为固态的凝聚体沉降下来，这就是通常所说的污泥。污泥的成分很复杂，是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外(可高达99%以上)，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等。大量的未经处理的污泥任意堆放和排放对环境造成了新的污染，其处理处置费用通常与污水处理费用相当。因而，如何将产量巨大，成分复杂的污泥，经过科学处理后，使其无害化、资源化，已成为我国乃至*环境界深为关注的课题之一。
1、污泥的脱水 从污水处理厂排出的污泥由于含水量高，体积庞大，且易*发臭，不利于运输和处置，所以常常需要进行脱水，这样可以降低污泥的含水率，减小污泥的体积，降低运输成本，浓缩后污泥可利用物质的含量增加(如农用的肥分、焚烧的热值等)，且利于污泥的后续处置和利用。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。自然干燥是利用自然力量(如太阳能)将污泥脱水干化的一种常用的方式。传统上常用的是污泥干化床。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。zui近利用芦苇等沼生植物进行脱水引起人们的关注。该方法可将污泥干固体含量由排出时的1%左右增加到40%，还可富集过量的重金属。用芦苇进行污泥干燥不需电能也不需化学物质，是一种可持续过程。其缺点是占地面积大，可引起地下水污染。
机械脱水是目前世界各国普遍采用的方法。常用的脱水机械有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机。近年来，转筒离心机和带式压滤机得到迅速发展，作为污泥脱水的主要机种在世界各国得到广泛应用。Banerjee等发展了一种新的节能活性污泥脱水系统，在该系统中;污泥被一个热表面(200℃左右)脉冲短暂压缩，在热表面和污泥之中产生的蒸汽又可以使污泥中的一部分水以液体形式脱出，利用这种方法可使城市污泥脱水率提高10%一15%，使污泥的干燥、焚烧或填埋费用有较大的降低。
在污泥进行机械脱水前，通常需要加入一定量的调理剂以改变污泥的脱水性能。调理剂通常为一些无机盐类(如铁盐、铝盐、石灰等)或有机聚合物(常用的是高聚合度的聚丙烯酰胺系列)，这在一定程度上增加了污泥处理的费用。Latifoglu等发现飞灰可降低污泥凝聚时的特定阻力和压缩时的协同因素，可作为一种有用的调理剂。顾国维等针对污泥的特性，尝试用*破坏菌胶团的结构，以改善污泥的性能，试验结果表明可显著加快脱水速率，但由于*生产成本高，目前还不能推广应用。随着生物技术的发展，用新的基因工程技术生产*，降低成本，或者用基因工程菌破坏菌胶团的结构，促进污泥脱水，将具有一定的现实意义。
2、污泥的稳定 污泥经过脱水后，仍含有75%一85%的水分，含有大量的有机物和病原菌等。稳定处理的目的就是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的有机物质，进一步减少污泥含水量，杀灭污泥中的细菌、病原体等，消除臭味，使污泥中的各种成分处于相对稳定的状态。这是污泥能否资源化有效利用的关键步骤。稳定化的方法主要有堆肥化、干燥、厌氧消化等。
2．1堆肥化
堆肥化，实质上是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程。将污泥按一定比例与各种秸秆、稻草、锯末、树叶等植物残体，或者与草炭、粉煤灰、生活垃圾等混合，借助于混合微生物群落，在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质。薛澄泽等的研究表明经过堆肥化处理的污泥质地疏松，阳离子交换量(CEC)显著增加，容重减少，可被植物利用的营养成分增加，病原菌和寄生虫卵几乎全被杀灭。
2．1．1污泥中的优势菌
研究清楚污泥中的优势菌对污泥的进一步处理是非常必要的，污水处理方法不同其中的优势菌群可能有所不同。桥本等曾经对污水污泥中的优势菌作了比较详细的研究，他们认为活性污泥中的优势菌主要是假单孢杆菌(Pseudomonas)、黄杆菌属(Flavobacterium)和产气气杆菌(Aeromonas)。Kane和Mullin对堆肥反应器系统中的细菌作了分离、纯化，得到304株单一菌株，并且通过生物酶活力的测定，认为在中温和高温堆肥化过程中，杆菌、球菌和放线菌是优势菌群。
2．1．2影响污泥堆肥化的主要因素
由于堆肥过程是充分利用污泥中的好氧微生物菌群的作用，所以凡是能影响这些微生物菌群活性的因素(如营养、水分、空气、温度和pH值)就是决定污泥堆肥化质量的因素。由于污泥中含有足够的水分和有机、无机营养成分，所以影响污泥堆肥化的主要因素是空气(氧)的供应、温度控制和pH值。
(1)空气(氧)的供应
在堆肥化过程中氧的供应是限制发酵速率的主要因素。因此通风是堆肥工艺系统设计的中心问题。常用两种方法来保证氧的供应。*种方法是通过定期搅动来更新堆肥物料间的孔隙，允许空气自然通过，以满足好氧微生物的需氧量。第二种方法是采用强制通入空气的方法。通过采用鼓风或者通过堆肥物料的引风方式为好氧微生物提供氧气。
如果氧气供应不充分，一则会造成局部厌氧发酵，这是堆肥过程中产生臭味的主要原因，二则会延长堆肥化过程。相反，如果供氧量过多(如鼓风量过大或翻动次数太多)就会使堆肥发酵的温度偏低，而使有机物转化为类腐殖质的过程不够充分。
综合大多数研究结果，普遍认为发酵温度在55℃时，氧气浓度以5%一15%为宜，而强制通风量应控制在1.5一2.0m3/min.t(干泥)左右，而在堆肥后期还要增加通风量，以减少臭气，尽快降低堆肥的温度。
(2)温度控制
温度是反应堆肥化效果的综合指标。根据卫生学要求堆肥温度至少要达到55℃，才能杀灭病原菌和寄生虫卵。近年来的许多研究发现，温度过高(大于70℃)会抑制微生物分解有机物的速率，普遍认为堆肥化的*温度范围为55℃一65℃时，堆肥化综合效果zui。
(3)适宜的pH值
由于在中性或微碱性条件下，细菌和放线菌生长zui适宜，所以污泥堆肥化的pH值应控制在6一8的范围内进行，且*pH在8.0左右，一般情况下不必特别调节，在好氧发酵中，微生物在分解有机物过程中能自动调节。
2．1．3堆肥化工艺
污泥的堆肥化，zui初是采用条垛式发酵，通过定期充气或翻垛达到供氧通气的目的。这种工艺简单易行，但是因占地面积大，周期长，易产生臭气等而逐渐被淘汰。近年来日本、韩国 以及欧美一些国家相继研究开发出封闭仓式发酵系统。以机械方式进料、通风和排料，虽然设备投资较高，但是由于自动化程度高，周期短，日处理污泥量大，污泥处理后，质量稳定，容易有效利用，而且可以有效地控制臭气和其它污染环境的因素，所以综合效益好。日本神户、大阪等地已开发出卧式(污泥物料沿水平方向移动)和立式(污泥物料沿垂直方向移动)等多种好氧发酵仓工艺系统。我国的常州也正试用间歇式仓式发酵系统处理垃圾和污泥。
污泥经堆肥化处理后，物理性状改善，质地疏松，易分散，细粒状，含水率小于40%。根据使用目的不同，可以进一步经制粒、干燥后，装袋贮存。
2．2干燥
干燥就是将己经脱水的污泥饼(含水率75%左右)进一步降低其含水率，以利于储存和运输，避兔因微生物的作用而发霉发臭，使污泥处于稳定状态。
干燥工艺，除了zui简单的日晒外，常用的是热干燥技术。经过脱水处理的污泥饼仍然很难分散，但是当含水率达到55%时，可以转化为分散的颗粒物。因此，在干燥工艺中干燥机内部搅拌、输送结构在不同的含水率阶段应有不同的设计要求。国外多采用膜式干燥机作预干燥，然后由搅拌干燥机作进一步干燥。干燥热源以蒸汽或导热油作介质，间接给热。热干燥过程相当于对污泥作了1一2h的灭菌处理(干燥温度≥95℃)*可以达到杀灭病原菌的卫生要求，干燥后污泥含水率在10%左右，含水率低于23%就能*抑制微生物的活性，所以可以使污泥处于稳定化状态。干燥使污泥性能*，干燥后的污泥量仅是zui初污泥量的4.5%，干燥污泥发热量提高，可相当于劣质煤，因此提高了污泥的有效利用价值。
2．3厌氧消化
在污泥处理工艺中，厌氧消化也是较普遍采用的稳定化技术。厌氧消化一般是在密闭的消化槽内，在30℃下贮停30d左右，主要是通过兼性厌氧细菌和厌氧细菌的作用使有机物分解，zui终生成以甲烷为主的沼气，沼气热量可达5000一6000 kcal/m3，可作为燃料(用于锅炉燃烧1m3沼气可相当于1kg煤)，又可作为动力资源(1m3沼气可发电l.25kw.h)，还可作为重要的化工原料。在日本从1980年就开始把消化所产生的沼气用于发电系统，这种利用途径无论是在运行管理还是在经济效益方面都有广阔的前景。但是在目前的污泥厌氧消化处理中，大约只有一半的有机物转化为甲烷气体。如何提高污泥消化整体水平，提高产气率与能源回收率，并尽量减少污泥体积，成为该领域的研究重点。目前的研究主要有，利用各种前处理(碱处理、超声波处理等)来改善污泥的厌氧消化性能;探索可靠的新型污泥厌氧处理工艺;此外应用生物技术(如酶催化技术等)来进一步提高污泥的产气量也已引起研究者的重视。
3、污泥的有效利用 表1给出了90年代欧共体各种污泥处置方法处置的污泥量(kt干物质)。由表可见农用和焚烧将是污泥处置的两种主要方式。海洋投放已被禁止。填埋由于占地多，潜在生物可利用率低，渗滤液可污染地下水，后续处理管理费用高等问题，应用受到限制。随着科技的发展，污泥的有效利用的方式和有效利用率将会进一步增加。
表1 各种污泥处置方法处置的污泥量（kt干物质）
3．1污泥农用
城市污水处理厂污泥一般重金属及其它有毒成分浓度都较低，且含有N、P等农作物生长所必需的肥料成分，其有机腐殖质是良好的土壤改良剂，将之农用具有良好的环境效益和经济效益，有广阔的应用前景。污泥农用的种类主要是污泥堆肥肥料和干燥污泥肥料。
影响污泥农用推广的主要因素是可能引起的重金后污染(如Pb、Cd、Cu、Zn等)、难降解有机物污染以及N、P的流失对地表水和地下水的污染。目前对重金属污染研究较多，研究内容包括施用污泥肥料后土壤耕作层重金属的变化，施用田农作物各部位富集量，存在形态及影响因素等。众多研究表明近十几年来，城市污水处理厂污泥中重金属含量呈下降趋势，在严格控制污泥堆肥质量，合理施用情况下，一般不会造成重金属污染。
曹仁林等对园林绿地施用污泥堆肥对环境影响作了研究，试验表明，径流和渗滤水中硝酸盐的增加是zui主要的污染问题。但污泥堆肥用量控制在50t/hm2以内不会对地表水和地下水产生不良影响。郭眉兰等对污泥堆肥作为园林绿地肥源的研究表明，污泥是一种有发展前途的园林绿地肥源，将污泥与生活垃圾以1:1进行堆沤发酵处理后既提高了有效养分的含量，又消除了污泥的臭味，降低了有害物质的含量，适用于城市园林绿化。George等的研究也表明用污泥改良土壤其中的TOs(有毒有机化学品)对农作物的污染可忽略不计。林春野等人的研究结果表明，合理施用活性污泥能增加土壤肥力，提高作物产量和品质，而未对土壤和作物产生污染。
为提高污泥的农用量可以采取一些措施。一是把污泥制成有机-无机复合肥料，适当添加钾肥以补充污泥肥料中钾的不足，这样可以提高肥效降低有害物的含量;二是在经济政策上优惠使用污泥复合肥料的单位或个人，如免费提供试用肥料样品，免费为施用污泥复合肥料的区域或地块作土壤营养状况分析等，在此方面挪威公众健康与环境机构做得较为成功。
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处理。在日本，该方法已占污泥处理总量的60%以上，欧盟也在10%以上。干燥污泥焚烧从技术要求来说比垃圾焚烧简单，接近于劣质煤燃烧。为防止焚烧过程中产生二恶英等有毒气体，焚烧温度应高于850℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性因而可用来改良土壤、筑路等，也可作为砖瓦和对瓷等的原料，另外，污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。R . Khanbilvardi的研究表明污泥灰可替代高达30%混凝土的细填料(按重量计)具有很高的商业价值。Okuno发展了一种用100%焚烧污泥灰制砖技术。Endo发展了一种利用污泥生产玻璃陶瓷的技术，并将之商业化。Genesis公司在波兰进行了将污泥转变成一种颗粒状燃料的大量研究，该燃料可以很好燃烧，其热值和褐煤相当，燃烧释放的有害气体远低于焚烧过程，其残余物可用于建筑工业。
zui近在焚烧炉的设计和操作方面进行了一些革新，可以从废气中获得剩余能量，用来发电。Hyder环保公司提出了一种将污泥(是已经机械脱水过)首*行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽。推动蒸汽机发电的综合系统。和焚烧系统相比，全年处理95000t干污泥时，可节省资金约60%。另外，将污泥制成合成燃料也引起了重视。胡光埙等提出了在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料的污泥处置方法，该合成燃料可用于工业和生活锅炉，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利用的一种理想途径。
3．3污泥低温热解处理
污泥热化学处理因其无害化和减量化*，地位已逐渐增强。但传统的热化学处理(焚烧法)通常需加入辅助燃料，费用较高。污水污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度(<500℃)，由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭4种可燃产物，zui大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为200一300L（油）/t(干泥)，其性质与柴油相似。邵立明、何品晶等对此技术作了详细的研究。结果表明，低温热解是能量净输出过程，成本低于直接焚烧。
4、结语
污泥的处理处置及其无害化，作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题。一种有效的污泥处理处置方法，应当兼顾到环境生态效益、社会效益和经济效益的均衡。从长远观点来看，对于我们这样一个农业大国，经济基础较为薄弱，应将污泥制成污泥复合肥料或污泥生物复合肥料，用于农田、植树造林、园林绿化以及垦荒地、贫瘠地等作为主要的有效利用途径。污泥堆肥应该采用大规模的机械化生产，这样一则可以保证污泥堆肥的质量，二则复合肥料可以增加污泥肥效，降低有害物含量。为加大污泥农用量，一方面应加强基础研究以确定科学的施用量，制定污泥农用安全标准，在土壤类型、污泥肥料使用量和使用方法上都应有相应的规定，防止对土壤、地下水、农作物造成污染;另一方面应采取切实的管理措施，严格控制污泥堆肥的质量，采取有效的监控措施，防止有害重金属等的污染。随着城市工业化的发展。污泥产生量也将大大增加，在扩大污泥农用的同时，也要发展研究其它的资源化途径，如直接或间接作为燃料、热分解制油等。
