（环境工程专业论文）城市污泥在公路系统中的应用潜力研究.pdf

摘要 摘要 城市污泥亟待新的归宿。填埋、焚烧、投海等传统处置方法因处置容量、环 境要求、经济成本的种种限制，已难以平衡我国持续增长的城市污泥总量。因 为污泥增长的同时，传统方法所需的土地、能源却在缩减，单纯的处置模式面 l 临困境；而公路建设的迅猛发展带来原料需求的膨胀，有望为不断累积的污泥 提供巨大空间，处置与利用并重的循环经济模式前景广阔。 城市污泥( 或简称污泥，本文侧重指污水厂剩余污泥) 以其干化固化后的稳 定性和丰富的有机质，为在公路中的系统应用提供了条件。经适当预处理的污 泥与粘土有较相似的属性，因此既可以替代路面结构中的部分土，又可以作取 土场的土壤修复材料：污泥在一定程度上还具有类似于水泥的胶结性，因此在 用于路面结构时还可减少胶结剂水泥的用量。本文在污泥性质与公路标准等研 究的基础上，从结构应用和营养应用两个角度探讨了污泥用于公路系统的技术 可行性、环境安全性、经济合理性。 城市污泥充当公路结构填料最重要的一点限制因素是强度因素，因此据文 献报道，污泥在强度要求很高的路面面层中一般很少应用。在强度要求较低和 材料需求量较大的路面基层与底基层，则有相当的应用潜力。本文重点就水泥 石灰稳定污泥混合料的最佳含水量、无侧限抗压强度与抗裂性能等进行了一系 列试验研究和分析。 城市污泥还具有良好的营养特性，可作为一种理想的有机无机综合肥料， 用于沿路绿化带施肥和取土场土壤修复。污泥中氮、磷含量一般比农家肥高， 而且还含有一定量的微量元素，因此矿化速度也比农家肥迅速。经好氧堆肥后 彻底熟化的污泥，本身已非常类似土壤。本文重点就污泥的营养特性、在绿化 带与取土场的施用负荷、污泥应用对当地土壤环境的影响等进行了初步试验和 分析。 由于稳定化和封闭化的条件，以及远离居住区和食物链的地理优势，城市污 泥的公路应用( 或称公路处置) 相对于其它处置方式来说更加绿色、安全，从 资源再利用角度看也是利大于弊。但即便如此，其潜在的环境风险( 如微生物 活性、重金属、渗滤液、臭气以及固废问题等) ，仍须引起足够重视。本文重点 就污泥的微生物活性、重金属以及其它环境风险进行了初步试验和分析。 摘要 根据循环经济理论，本文认为应通过路面结构应用、沿路绿化带施肥、取土 场土壤修复三方面，实现城市污泥在公路建设过程中的综合应用。这种应用模 式将不仅为公路建设单位节省取材成本，又可为污水厂、填埋场等市政部门节 省污泥处置成本，因此颇具应用前景，有望成为新的研究热点。 关键词：污泥城市污泥污水污泥生物固体公路结构应用营养应用资源化 循环经济 n a b s t r a c t a b s t r a c t u r b a ns l u d g en e e d san e wo u t l e t t h ec o n v e n t i o n a ld i s p o s a lm e t h o d s ( 1 i k e l a n d f i l l ，c o m b u s t i o na n ds e a - f i l l ) c a nn ol o n g e rm a t c ht h eh u g et o t a lo fu r b a ns l u d g e i nc h i n a , f o rt h er e s t r i c t i o n so fd i s p o s a lc a p a c i t y , e n v i r o n m e n t a lc r i t e r i a , e c o n o m i c a l ， c o n d i t i o n s ，e r e c o m p a r e dt ot h ei n c r e a s i n gs l u d g eo u t p u t ，t h en e c e s s a r yl a n da n d e n e r g yi sd e c r e a s i n g , w h i c he m b a r r a s s e st h ep u r ed i s p o s a lm o d e ；w h i l et h er a p i d h i g h w a yc o n s t r u c t i o ni sn o wf a c i n gt h es e v e r ed e f i c i e n c yo fr e s o u r c e s ，w h i c hg i v e s u r b a ns l u d g eab i gc h a n c et or e u s e ，a n db r i n g sh o p et ot h ec i r c u l a re c o n o m ym o d e d u et ot h ea b u n d a n to r g a n i cm a t t e ra n dt h es t a b i l i t ya f t e rp r e t r e a t e d ，u r b a n s l u d g e ( w h i c hm a i n l yr e f e r st ot h er e s i d u a ls e w a g es l u d g ei nt h i st h e s i s ) c a i lh o p e f u l l y h o l dt h i sc h a n c et os e r v ei nt h eh i g h w a ys y s t e m f o rt h es i m i l a rp r o p e r t i e st oc l a y , p r e t r e a t e ds l u d g ec a nb eu s e db o t hi nt h ep a v e m e n ts t r u c t u r ef i l l i n ga n di nt h e s o i l - b u r r o w i n gs i t e sr e m e d i a t i o n ；a tt h es a m et i m e ，s l u d g eh a sac e r t a i nc e m e n t a t i o n f u n c t i o nl i k ec e m e n t ，w h i c hc a r lp a r t l ys a v et h ec o s to fc e m e n ti nt h es t r u c t u r e t h i s t h e s i s ，b a s e do nt h ef u n d a m e n t a lr e s e a r c h e sa b o u ts l u d g ep r o p e r t i e sa n dr o a dc r i t e r i a , d i s c u s s e dt h es t r u c t u r a la n dn u t r i t i o n a lu s eo fs l u d g ei nh i g h w a y s ，a sw e l la st h e t e c h n i c a l ，e n v i r o n m e n t a la n de c o n o m i cf e a s i b i l i t i e s c o n s i d e r i n gt h es t r e n g t h t h el i m i t i n gf a c t o ro fs t r u c t u r a lu s e o ft h es l u d g e ，i t s e l d o mf i l l st h ep a v e m e n ts u r f a c el a y e r , a c c o r d i n gt ot h el i t e r a t u r e s i n s t e a d ，s l u d g e h a sab i g g e rp o t e n t i a li nt h ep a v e m e n tb a s ea n ds u b b a s el a y e r s ，w h i c hr e q u i r et h e l o w e rs t r e n g t ha n dh i g h e rq u a n t i t y a c c o r d i n g l y , t h es e r i a ls t r u c t u r a le x p e r i m e n m ( o p t i m u mw a t e rc o n t e n t ，u n c o n f i n e dc o m p r e s s i v er e s i s t a n c e ，c r a c kr e s i s t a n c e ，e t c ) o f t h es t a b i l i z e ds l u d g ew i l lb et a k e na n da n a l y z e d w i t ht h ec o n s i d e r a b l en u t r i e n t sc o n t a i n e d ，u r b a ns l u d g ec a na l s of e r t i l i z et h e r o a d g r e e n b e l t sa n dr e m e d yt h es o i l b u r r o w i n gs i t e s s l u d g ec a np r o v i d em o r e n i t r o g e n ，p h o s p h o r o u sa n ds o m et r a c ee l e m e n t st h a no t h e rf e r t i l i z e r s f u r t h e r m o r e ， t h ea b s o l u t e l yc o m p o s t e ds l u d g ei t s e l fi sa l m o s tt h es a m ea st h ec o n l n l o ns o i l a c c o r d i n g l y , t h en u t r i t i o np r o p e r t y , r e u s i n gl o a da n de n v i r o n m e n t a l e f f e c t so fu r b a n s l u d g ew i l lb ee x p e r i m e n t e da n da n a l y z e d c o m p a r e dw i t ho t h e rd i s p o s a lw a y s ，t h eh i g h w a y u s e ( o rh i g h w a y d i s p o s a l ) o f s l u d g ei sp r o v e dt ob es a f e r , b e c a u s eo f t h es t a b i l i z e da n di s o l a t e dc o n d i t i o n s ，a sw e l l 1 1 i a b s t r a c t a st h eg e o g r a p h i ca d v a n t a g e ( f a rf r o mr e s i d e n t i a la r e aa n df o o dc h a i n s ) n e v e r t h e l e s s ， a n yo f t h el a t e n te n v i r o n m e n t a lr i s k s ，s u c ha sa c t i v em i c r o b e s ，h e a v ym e t a l s ，f i l t r a t i o n , s m e l l yo d o ra n ds o l i dw a s t e s ，d e s e r v et h em o s ta t t e n t i o n s a c c o r d i n g l y , t h ea c t i v e m i c r o b e s ，h e a v ym e t a l s a n dg e n e r a le n v i r o n m e n t a lr i s k sw i l lb e b a s i c a l l y e x p e r i m e n t e da n da n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ec i r c u l a re c o n o m yt h e o r y , t h i st h e s i sb r i n gu pt h ei n t e g r a t e d s l u d g eu s i n gm o d ei nh i g h w a ys y s t e m ，i n c l u d i n gp a v e m e n tu s e ，g r e e n b e l t su s ea n d s o i l r e m e d i a t i o nu s e a p p a r e n t l yt h i sm e t h o dc a ns a v et h ec o s t sf o rh i g h w a y c o n s t r u c t i o na n ds l u d g ed i s p o s a l ，a n dt h e nb r i n gi t s e l fah o p e f u lp r o s p e c tb o t hi n r e s e a r c ha n de n 西n e e r i n g k e yw o r d s ：s l u d g e ，u r b a ns l u d g e ，s e w a g es l u d g e ，b i o s o l i d s ，h i g h w a y ，s t r u c t u r a l u s e ，n u t r i t i o n a lu s e ，r e u s e ，c i r c u l a re c o n o m y i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供图录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 指导教师签名：枷越 学位论文作者签名： 考主啼 而年弓月tp 日 0 7 年 月7 目 予|菇日。虚 名 ， 一 戤 月 一 秘多一 作 年 嫣 论名一 位 矽一型 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 7， 沙年 峰广 7 2 l 衣” 第1 章引言 1 。 课题概况 1 - 1 课题鹜景 第1 章号l 言 目前全翻公路建设速度为6 万k i n y ( 按经济发展要求，至少保持到2 0 2 0 年) ， 因此占地、取土等资源压力不断增大。如每l 【l l l 公路需占地约2 5 h a ，取土约5 1 5 万方，每年全国仅路面结构中的填料用量就超过l 亿t ，导致各地取土困难， 尤其平原地区更是如此；一些近年已应雳成熟的替代物魏矿渣、粉煤灰等，供 求也日益紧张。在沿路绿化带的施肥和取土场的土壤修复等过程中，也亟需大 量有机营养物。 同时，大量城市污泥( 本文侧重考虑污水污泥) 由于技术、经济等原因而 难以处置。全国产生的污水污泥量( 干重) 约1 3 0 万t y ，且每年仍在以1 0 左 右的速度增长。目前最常见的处置方法如填埋、焚烧、投海等，不仅浪费资源、 占用土地，且容易产生二次污染。因此，对污泥进行合理的资源化利用才是根 本獭路。 将上述二者综合考虑后不难看出，如能将部分城市污泥应用予公路建设， 并达到技术达标、环境安全、经济可行的要求，无疑将成为一种全新、，多赢的 资源再利用方式。鉴予适当预处理后的污泥有类似于土壤的结构属性、更优良 的营养特性、以及一定程度上类似于水泥的胶结性等等，因此污泥路用的可行 性理应得到乐观预计，并值得通过深入研究来加以验证。 | l 。2 课题意义 从理论角度，本文旨在探索一种污泥资源化、无害化的新途径，遵循了科 学发展观和循环经济的理论指导，符合城市和公路可持续发展的长远要求。 从实践角度，本文中，污泥将在稳定化后替代部分土、矿渣或水泥，应用 于路面结构，同时利用自身充足的营养应用予绿化带施照和取土场壤修复。 第l 章引言 这样一方面缓解了污泥处置的难题，节省了部分焚烧、填埋成本，还可有效降 低污泥中重金属等对人类的威胁；另一方面缓解了公路取土难、主壤修复难等 闯题，对协调公路建设与城市发展的关系将具有较大的促进作用。 1 j 3 可行性与创新性 ( 1 ) 可行性： 经稳定化处理的污泥类似于粘，其强度特性、难破碎性、胶结性、透水 性等综合属性都为公路应用提供了潜力，具有较强的理论可行性；大部分公路 远离居民区、远离食物链等特殊地理特征，决定了污泥应用的环境风险相对较 低，从环境安全角度也比较可行。本文的研究还将有效控制污泥处置中环境影 响最大的重金属和有害微生物阀题。干化污泥经破碎、与水泥混合后，被各种 集料分散，且填充路面基层及底基层，隔绝在面层与路基之间，可有效防止重 金属扩散，扼制微生物活性。 ( 2 ) 创新性： 从因内终研究进展来看，污泥路用有一定的翦人成果可供借鉴，但仅局限 在个别领域和较浅层面，如两种污泥的强度研究、污泥复合肥对公路林带的 肥效研究等。因此，本课题具有较大的理论创新性和实践创新性，主要体现在 以下方蟊： 不同来源、不同预处理程度的污泥在路面结构应用中的对比研究； 污泥混合料抗裂性与抗裂添加剂研究； 污泥在公路中综合应用方式的提出； 污泥路用的环境风险与经济分析；等。 1 2 基本思路 1 2 i 研究目的 本论文的主要研究目的在于；探索将城市污泥应用于公路路面基层、底 基层，及应用于沿路绿化带施肥和敢场土壤修复的技术可行性、环境安全性、 经济合理性；探索试验和应用过程中的最佳方法、最佳工况、各项参数的适 2 第1 章引言 宜值等，并通过试验结果分析来初步验证污泥路用的可靠性；探索循环经济 理论在污淀路用过程中的实践前景。 1 2 2 研究内容 城市污泥的常规处置如填埋、堆肥、焚烧等，往往难以实现有效的资源化， 甚至新耗大量土地资源或能源。而公路建设的营养需求和路面结构需求，分别 为污泥的“生物性质和“固体性质提供了良好鲍资源纯途径。因此，污泥 在公路系统中的综合应用颇具前景。本文中主要研究内容如下： ( 1 ) 污泥经稳定化处理后应用于路面结构的研究。将污泥与水泥、石灰、 粗砂、碎石等混合制作混合料，研究将其施用于路面基层及底基层的可行惶。 ( 2 ) 污泥营养物质应用于沿路绿化带及取土场的初步研究。通过对绿化带 施肥、取土场土壤修复等方面的应用现状分析，初步总结其营养应用的效熟 ( 3 ) 对污泥的公路应用进行环境分析( 重金属渗滤、污染物生物积累等) 和经济分柝( 成本、收益等) ，并与其它污泥处置方法进行比较。 1 2 3 研究方法 ( 1 ) 理论研究深入研究污泥结构特性、营养特性，及各种稳定化( 机 械脱水、热处理、石灰固化、堆肥等) 理论：路面结构相关理论，及道路材料 应用标准；循环经济理论；等。 ( 2 ) 试验研究测定分析不同种类污泥的基本属性，根据相关标准、试 验规程及文献来确定试验方法、试验参数，并改变配比和工况，通过结果比较 分析，探讨最佳的试验条件、混合料配院、污泥施用负荷等。在所得数据的基 础上，进一步分析或计算污泥路用的环境风险及经济合理性。 1 2 4 技术路线 本文对城市污泥的公路综合应用提出如图1 1 所示的技术路线，具体分为4 条支线：结构应用；营养应用； 环境风险分析；经济分橱。 3 第1 章引言 图ll 城市污泥路用研究技术路线 1 ，2 。5 试验手段、研究条件 ( 熏) 试验手段： 本文需首先进行污泥基本参数的测定，及各种预处理研究；在路面结构应 用部分，需进行混合料的设计、制作和结果测定：+ 在绿化带与取土场营养应用 部分，需进行初步的营养特性分析、环境风险测定等。整个过程中还需污泥的 安全运输和临时储存。 ( 2 ) 研究条件： 本研究需借助同济大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室、交通 学院道路工程教育部重点实验室、材料学院混凝土实验室等单位的试验条件。 本研究需使用的试验设备很多，主要包括：污混性质( 含水率、v s 、微 生物呼吸速率、重金属等) 测定仪器：无机结合混合料搅拌、击实、养生、 检测等设备；小型污泥加热设备、运输工具、称量仪器、储存容器( 塑料桶、 铝盘、搪瓷盘等) 及其它基本工具等。( 详见第2 5 章) 4 第1 章引言 1 3 城市污泥产生及处置现状 1 3 1 城市污泥概述 本文中的城市污泥，主要指城市污水厂剩余污泥，是污水处理过程中产生 的固态、半固态的废弃物，含有大量的有机物、重金属及致病菌等，近年来也 常被称为生物固体( b i o s o l i d s ) 。按工艺与具体工况的不同，城市污求污混产 生量( 按含水率8 0 的湿污泥) 约为污水处理量的0 1 0 5 ；如果是深度处理， 则污泥量可能会翻倍。欧美国家由于工业化进程早，经济实力雄厚，所以污水 处理和污泥处置程度较高。相比而言，中国起步较晚，大量污泥未得到有效处 置。到2 0 0 4 年，全国7 0 0 多座污水处理厂日污水处理能力约4 5 0 0 万t ，年排放 污泥量( 干耋) 约1 3 0 万t ，量每年仍在以1 0 左右的速度增长。随着这些污水 厂运行效率的提高和新污水厂的逐步建成，到2 0 2 0 年我豳城市污泥的年排放量 ( 予重) 估计将提高到9 0 0 万t 左右，占所有固体废弃物年排放量的3 骗。2 l o 砷 城市污泥的主要特点：总量大，不定形；富含有机质、矿物质，蕴藏一定 的生物能和热能：有害微生物和重金属含量高，易污染环境等。此外，污泥p h 一般呈中性至微酸性。其物理、化学、生物等基本属性见表王1 。 表1 1 城市污泥基本属性 物理属性 化学属性生物属性 污泥属性含固量元素分析( c 、h 、o 、微生物( 尤其是病原 含水量 k 、s 、p 、重金属、微菌 溶解度量元素)有机营养物质 糙度可溶性盐 颗粒分布有机物 强度 酸碱度 1 3 2 城市污泥的种类 广义上的城市污泥，按来源分为污水污泥、给水污泥、河道淤泥等；按污 泥从水中分离过程分为沉淀污泥( 包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污 泥等) 及生物污泥( 包括腐殖污泥、剩余活性污泥) 。城市污永污泥主要是沉淀 s 第1 章引言 污泥和生物污泥的混合体；按不同的处理阶段又分为生污泥、浓缩污泥、消化 污泥( 熟污泥 、脱水污泥、千化污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰等。狂1 本文侧重研究的污水污泥，约占总污泥量的5 隔以上，是城市污泥中最主要 的部分，也是环境危害最大、处置难度最高的部分。 1 。3 3 城毒污泥的处理与处置 污水厂一般将污泥脱水至含水率7 0 一- , 8 0 ，便于贮运，称作污泥的处理；将 处理后的污泥进行安全排放入环境中或资源再利用，称作污泥的处置。 污泥处理的主要目的是：减少水分，为后续处置、利用和运输创造条件； 处置的主要目的是：消除污染环境的有毒有害物质，回收能源和资源。 污渥的处理工艺包括浓缩、消化、调理、脱水、于化、破碎、真空过滤等； 处置方式则包括填埋、堆肥、营养应用、焚烧、建材应用等。值得注意的是， 一些处置方式也可能作为某些过程中的预处理阶段，如以堆肥作为农用前的处 理，以焚烧作为建材应用前的处理等。 ( 王) 城市污泥的处理 。浓缩。污泥浓缩的目的是使污泥初步脱水、缩小污泥体积，为后续处理 创造条件。浓缩脱水方法有重力沉降浓缩、气浮浓缩、离心浓缩等。 消化。为了减少污泥塞，防止污染环境和提高利用价值，一般需经过演 化处理。污泥消化即是借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳定 的物质，去除臭味，杀死寄生虫卵，减少污泥体积回收利用消化过程中所产 生的沼气。 调理。调理是污泥浓缩或机械脱水前靛预处理，其嚣的是改善污泥浓缩 和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。污泥调理方法主要有化学调理、 淘洗、加热加压调理、冷冻融化调理等。 千化。污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在9 6 左右，体积很大，不 便于运输和使用，需要进一步脱水干化处理，其主要方法有自然蒸发法和机械 脱水法两种。 真空过滤。在一定真空度下，水通过介质的孔隙被去除，而固体则留在 介质上的一种过滤方式。比常见过滤方式更高效，也更适用于粘滞性较强的污 泥。 6 第l 章引言 几种主要的污泥稳定方法在我国所占比例为：污泥堆肥3 4 5 ，厌氧消化 3 8 。0 4 ，好氧消化2 8 1 ，未稳定处理5 5 。7 0 。单就污泥脱水过程来说，几神 脱水方法在我国所占比例为：压滤脱水1 3 5 ，滚压过滤3 7 8 4 ，千化场l o 8 1 ， 真空过滤1 3 5 ，未脱水处理4 8 6 5 。汹 ( 2 ) 城市污泥的处置 污泥填埋。费用低，工艺简单，但纯污泥填埋在技术上有一定难度，且 浪费可回用的资源。填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和 较高的运输费用，地基需作防渗处理，以免污染地下水，填埋场的废气可能污 染环境等。近年来，污泥的填埋处置毙例越来越小。n 辩 污泥焚烧。可以解决干化不彻底的问题，并将污泥中水分和有机杂质完 全去除，同时杀灭病原微生物。有些污泥含有有毒物质而不宜作农肥，或因其 他原嚣使污泥难以利用时，为防止污染，也采用焚烧方法。焚烧污泥的装置一 般为焚烧炉。污泥焚烧虽然减量化程度高，但技术和设备复杂、耗能大、赞用 较高，并且有大气污染问题。 污泥投海。可缓解陆地上的压力，低受到地理位置和国际海洋有关公约 的限制，显对海洋生态系统和人类食物链己造成威胁。我国政府已于1 9 9 4 年初 接受了三项国际坍议，承诺于1 9 9 4 年2 月2 0 日起不在海上处置工业废物和污 水污泥。5 2 1 以上三种方式不论安全与否，都只是简单的处置，而城市污泥的根本出路 应是资源化和能源化，如以下两秘。 污泥的营养应用。包括农业应用和绿化应用等。一般认为不仅可利用土 壤的自净能力对污泥进一步无害化处理，丽且可借助污泥中的有机质、腐殖质 改善土壤结构，也可回收利用有规质，促进植物生长。“8 3 健美国人0 c o n n o r 等认为，事实上农用比投海更危险，因此如美国、中国等共同签署的禁止污泥 投海公约和目前的污泥农用标准都应当修改。瞄对 污泥的建材应用。爵前己得到国内外的广泛重视，包括制砖、混凝土集 料、水泥制品、投海造地等，近年来研究人员还将疆光投向了应用潜力更大的 公路建设领域。但总的来说，污泥用作建材是处于研究阶段的新课题，尚有许 多技术难题需要解决。 足种污泥处黉技术在我国所占的比例为：普通填埋3 1 0 3 ，与垃圾混合填 埋3 4 5 ，农业应用4 4 8 3 ，绿化应用3 4 5 ，焚烧3 4 5 ，其它方式或未处置 7 第1 章引言 1 3 7 9 。【2 】 由于污泥处理处置设备费用很高，约占污水厂投资和运行费的3 0 5 0 ，处 理工艺复杂，且大多需进叠技术和设备，故图内绝大多数污水处理厂特别是规 模l o 万心d 以下的污水厂往往只对污泥脱水后外运，未进行稳定处理，极易造 成= 次污染。“钉因此，更关键的一点是：从设计城市污水处理厂时，就应把污 泥处理处置同工业污染源控制、污水处理工艺的选择等，一起作为一个系统来 考虑。几个污水厂的污泥，也可合建一个污泥处置和处置场，采用多种途径来 解决污泥问题。 本文对污泥的填埋、营养应用、焚烧，以及本文将要提出的公路综合应用 这4 种方式的处羲效果、经济与技术合理性进行了详缨对比，觅表王。2 。 通过表中的综合对比可以初步得出如下结论g 我国目前的污泥处理与处置现状不容乐观，形势非常严峻： 污泥的传统处理与处置方式各有利弊，但疆前的共同点是以资源化利用 为发展趋势和唯一出路； 污泥的公路综合应用总体来看利大于弊，将实现安全处置与再生利用的 结合，具有广阔的发展前景。 8 第1 牵引言 表1 2 污泥的不同处置方式比较 填蠖 营养应用焚烧公路综合应用 簧求适巍鹃镁簸理 覆士、防渗需符合混会堆肥时要求配 l 、技术要求 常隳求预先干化程度，稳定剂、合理 要求。艮会毽。 技既比等。 采 遂路建设相关酶搅 焚烧炉及朱端收集 叠k 设冬要求填埋援槭等。摊镳钒槭等。 掺、摊镶、矮疆等规 m 设备。 理械。 性 较难，需控制焚烧过较难，需环保与交通 操作难度较襻易。较容易。 程多项参数。帮门合终实施。 减量化程预处理过程减璺至 减麓较多霹减鲞至5 0 以下可减量至1 5 淡下 度5 0 以下。 。 1： 2 、 路匾结构填充能使 渗滤液中有害微 舔毒裘微生物多旋杀无窿纯最甥褒，趣焚蠢害物鹱稳定偬；燕 无害化程生物、重金属威胁 境灭，重金属仍威胁烧灰若处置不巍仍肥或壤修复仍有 度壤及逸节承，鸯 安壤，臭气严重。可能有重鑫属累积。震金属及臭气等隐 臭气。 全怎。 性 大部分龙极质寿规 资源佬程 既浪费污泥资源，有机质得捌较好资豁分能量得到回收， 成都能得到资源化 度又滂耗缝资源。源化剩惩。毽瀑羚充一定燃料。 利用。 除公籍建设委常用 很大，尤其是高禽较大，包括临时和永较，j 、，仅焚烧灰处置她外，光掰增是地， 蠢邈 3 、水率的污泥。久占地。需少量占地同时可节省填墁用 经 地。 济耗戆产产瓣生兹戆，凑怒辩产懑电蓖，般聪大蘩莠应翅过程产塞 基本为零 含 能 形式提供营养。子所耗燃料能量。生物能。 理运输成本有所提高， 性 短期成本低，但长 成本最高，包挞燃 葸成本较低，餐爽气毽霹节省道路黻、 其它成本 期的土地和环境料、焚烧炉、烟气及 治理戏本有对较态。污泥处暨两方甄成 成零极高 焚烧灰处鬻等成本。 本。 多 第1 章引言 1 。4 公路建设及原料需求现状 i 4 1 公路建设现状 截至2 0 0 4 年底，我国公路总里程已达到1 8 7 万k m ，位居世界第4 位，其中 高速公路3 4 3 万妇，居世界第2 位。露前每年公路建设速度约6 万蛔，投资 规模超过2 0 0 0 亿元。据预测，今后至2 0 2 0 年阅，我国民用汽车的保有量将以 1 0 的年均增长速度递增，2 0 2 0 年将达到1 1 亿多辆。为确保汽车在公路网络中 方便、通畅行驶，要依靠先进的公路交通组织管理方式；三要拥有与汽车总 保有量相适应的公路网总量。从2 0 0 1 年美国汽车僳有量焦度计算战酶公路密度 为2 7 6 吲百辆汽车，假设我困2 0 2 0 年的公路交通组织管理水平与美国2 0 0 1 年 的水平相当，到时要保证1 1 亿多辆汽车在我国公路网中的总体行驶状况达到 2 0 0 1 年美国公路网的车辆行驶状况，则我国的公路总里程需要达到3 0 4 万两。 为此，从曩前到2 0 2 0 年，我毽兹公路建设仍将处子集中快速发展阶段，两且发 展速度需要进一步加快，平均每年新增7 万多k m 。 从目前美国公路网的运行情况可以看出，作为公路网主骨架的高速公路网 络起着菲常重要的作用，其“髑际与匡防公路系统( 即美国强家公路嬲中的高 速公路网络) 的里程仅占整个公路阚总里程的1 1 ，但却承担着几乎i 4 的交 通量，其单位里程承担的交通量是公路网中其他公路的2 7 倍。因此，在美国的 公路建设过程中，高速公路网络的建设被放在了最优先的位置，中国目前的发 展也基本呈这个趋势。嘲 1 霹2 原料需求现状 仅就高速公路而言，目前全国每年建设高速公路4 0 0 0 k m ，基本为6 8 车道， 其占地、取土等资源压力都在不断增大。根据0 5 年l 弱的规划，未来3 0 年国 家将投资2 万亿元建造8 。5 万妇离速公路网( 覆盖王o 多亿人口和所有2 0 万以 上人1 3 的城镇) ，平均建设速度仍接近3 0 0 0 k m y 。据此估算，每年需土石矿料约 4 5 亿t ，仅路面结构中的填料用量就就需近亿t ，导致各地取土困难，尤其平 原地区更是如此。一些已应用成熟的废弃物如矿渣、粉煤灰等，供应也嚣益紧 张，因此公路路面结构亟需新的替代材料。同时，沿路绿化带、绿化带的施肥 l o 第1 章引言 和原取土场的修复，也需要大量有机营养物。这些都为污泥的应用提供了契机。 1 5 污泥路用的相关研究进展 1 5 1 污泥在公路路面等领域中的结构应用 城市污泥因其胶体特性，干燥后硬度很高，不易破碎，因此经稳定化、掺 添加剂后，具备在公路路基、路面底基层、混凝土骨料中应用的潜力。且透水 性能较好，可有效减少初雨污染和路面积水。国外研究往往是将污泥焚烧灰用 于铺路。 ( 1 ) 焚烧灰的路面结构应用 日本京都市用熔融设备使污泥熔融石料化，其生产的熔渣非玻璃质，而是 充分结晶化物质。满足公路路面骨料的所有规定，可获得与天然石料相同的抗 压强度。日本神户市也成功地将污水污泥焚烧灰混入沥青中用于铺路，或直接 制砖。日本东京下水道局用下水道污泥的焚烧灰代替传统的沥青细骨料，分析 发现同样可提高沥青结合料的黏度、稳定性和耐久性，仅2 0 0 3 年利用污泥灰就 达1 0 0 0 t 。与以往把下水道污泥灰生产水泥相比，新方法处理等量污泥灰，平均 每年能节约1 0 0 0 万日元的成本。英国学者b a i 等对造纸污泥焚烧灰与炉渣混合 料的研究表明，当污泥灰：炉渣= 1 ：2 时，其9 0 天抗压强度可达到普通波特兰 水泥的5 0 。删 ( 2 ) 半干化污泥的路面结构应用 对于仅部分干化而未焚烧的污泥用于铺路，研究相对较少。西班牙学者 v