1.1 污水處理、污泥的產生及其危害性

水資源作為人類賴以生存和發展的基礎性資源，亙古以來，一直是決定社會和經濟發展的關鍵因素。區域水資源條件不僅與一個國家的能源、農業、工業等各領域的發展息息相關，而且直接決定了該地區的經濟發展模式。2013年中國水資源總量為27958億m3，但可利用的水資源量僅約8000億m3。水資源人均占有量遠低于世界平均水平，僅是世界人均占有量的1/4，已列入世界12個貧水國之一。與此同時，中國又是世界用水量最多的國家。

總的說來，我國水資源、水環境形勢嚴峻，可以說是局部矛盾相當突出；水污染類型十分復雜，基礎設施建設難以適應形勢的發展需要。其中，少部分城鎮的污水缺乏必要的收集系統和處理設施，仍然處于不加治理直排水體的狀態。這不僅造成水資源的浪費和城鎮自身環境污染的日益惡化，還嚴重影響城鎮居民的生存環境，也制約了城鎮的經濟發展。強化城市污水處理，特別是在城鎮化進程飛速發展的今天，加強我國中小城鎮污水處理，是今后10年間我國環保工作的重點與目標。應該說，從20世紀80年代開始的污水治理，到今天已經取得了長足的進步。但是，當初只重“治水”不重“治泥”的觀念相當普遍，也留下了相當大的環境隱患，從污水處理廠出來的大量污泥并沒有及時得到科學妥善處理，隨意填埋，四處亂倒，造成了一定甚至是嚴重的“二次污染”，這是亟待解決的現實問題。

1.1.1 城鎮污水來源及分類

城鎮污水中包括生活污水、工業廢水和一部分城鎮地表徑流。

生活污水主要來自家庭、機關、商業、學校、旅游服務業和及其他城市公用設施，包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、淋浴排水和其他排水等。生活污水含纖維素、淀粉、脂肪、蛋白質等有機類物質，一般生活污水的BOD5（生化需氧量）在100～400mg/L之間。生活污水還含氮、硫、磷等無機鹽類，一般30%～70%的氮來自洗滌劑，近年來含磷洗滌劑用量的普遍化，使廢水中磷含量顯著增加。生活污水中含有多種微生物，新鮮生活污水中細菌總數在5×105～5×106個/L之間，并含多種病原體。生活污水中懸浮固體物質含量一般在200～400mg/L之間，且多為無毒物質。國內典型城鎮生活污水水質見表1-1。

至于工業廢水，種類繁多，性質復雜，其在城市污水中的比重，取決于城市工業生產的規模、性質和水平。有的工業廢水中還含有易燃、易爆、腐蝕性很高的污染物，在其排入城市排水管之前，應經過適當的處理，達到規定的排放標準。工業廢水中主要污染物的分類和來源見表1-2。

城鎮地表徑流是由于雨雪降落至地面形成的，含有淋洗大氣及沖洗建筑物、地面廢渣、垃圾等攜帶的各種污染物。這種廢水的水質隨季節和時間而變化，成分復雜，在降雨初期所含污染物濃度甚至比生活污水還高。

不同城鎮排放污水量的大小及生活污水與工業廢水的比例雖不同，但都含有不等量的懸浮物、好氧有機物、植物性營養素及病原體微生物等污染物。隨著工業化不斷發展及人們生活水平的不斷提高，城鎮污水的水量及污染物含量相應增加，水質亦日趨復雜。近年來，隨著我國國民經濟的迅速發展和人民生活水平的逐步提高，城鎮污水的處理率也迅速提高。經過近10年的高速建設，截至2013年年底，我國已建成并投入運行的城鎮污水處理廠規模及日處理污水能力，已與美國基本相當。與城市的污水處理率的快速提升相比，城鎮和農村污水處理的發展相對滯后。我國有近5萬個建制鎮，整體污水處理率尚不足20%。我國村莊污水處理率僅為1%。“十二五”規劃中明確提出，到2015年，我國城市污水處理率需達到85%（直轄市、省會城市和計劃單列市城區實現污水全部收集和處理，地級市85%，縣級市70%），縣城污水處理率平均達到70%，建制鎮污水處理率平均達到30%。“十二五”規劃明確了我國城鎮污水治理工作的目標，城鎮污水治理將是未來污水治理的重點方向。這不僅關系到我國城鎮水環境的質量狀況，還將影響可持續發展的戰略目標。因此，不斷分析總結我國城鎮污水處理工程技術經驗，逐步完善適合于城鎮污水處理工程的技術體系，是我國當前污水處理領域十分重要和迫切的任務。

1.1.2 城鎮污泥

城市污水處理廠在污水處理過程中，污水中大部分污染物轉化為可沉降物，這些沉降物是以固液混合為特征的所謂城鎮污水處理廠污泥。城鎮污水經科學處理，達標排放；與此同時，將會有一定規模的污泥產生（以含水率為80%的污泥計，產泥率一般為污水處理量的0.05%），這是污水處理的必然結果。

1.1.2.1 城鎮污泥的分類及其來源

1．城鎮污水污泥

美國環保署對污泥的早期定義是指污水處理過程中產生的固體、半固體或液體殘留物。1995年，世界水環境組織（WEF）為了準確反映絕大多數污水污泥具有重新利用價值，將污水污泥更名為“生物固體”。其突出的特點是強調“生物固體”的資源化利用，使其更容易被公眾接受，以便更好地參與生態系統物質循環，走上人類社會與生態系統的和諧共處與可持續發展軌道。這在一定程度上標志著人們對污水污泥處理與處置觀念的轉變和成熟。就其嚴謹性而言，這種定義在其準確性和安全性上還有一些爭議。為了進一步提高污泥利用的科學性和安全性，美國國家研究委員會（USNRC）將“生物固體”的定義重新修訂為：經過處理過的、符合503號文件中土地利用標準或其他類似標準的污泥。從以上簡述可以看出，發達國家對污泥的認識已逐漸走向成熟。

隨著污水處理量的增加和處理水平的提高，污泥處置問題日漸突出。如何對污泥作出科學、準確又符合資源化循環利用與安全性的定義也是一個需要解決的重要問題。到目前為止，我國對污泥還沒有官方的統一命名，應用最多的是從其來源和組成上命名。污水污泥，是指污水處理廠在凈化污水時的副產物，是由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。本書所稱“污水污泥”是指在城鎮污水處理廠產生的“污泥”，準確地說，是初沉池、生物處理池以及二沉池等水處理構筑物中，伴隨污水的一級處理、二級處理以及深度處理等污水處理過程中所產生的、富集了微生物菌膠團、病原菌、有機污染物、重金屬以及大顆粒物的固液混合物。

一座常規的城市污水處理廠包含格柵、沉砂池、初沉池、生物處理池、二沉池等水處理單元，每一個水處理單元都對應污水處理工藝的每一個過程。一般來說，污水處理過程可分為預處理、一級處理、二級處理以及三級處理等四個階段。污水處理工藝流程示意圖見圖1-1。

污水進入污水處理廠后，首先進入預處理階段，這一階段的主要處理構筑物有格柵和沉砂池，污水中大部分浮渣、漂浮物、大顆粒雜質等物質在重力（沉淀）或機械力（篩分）作用下從水中脫離出，最終形成半固態殘渣。

隨后，污水將進入一級處理階段，這一階段最常見的處理單元是初沉池。此外，為了提高污水中小顆粒物、膠體物質等懸浮物的沉降效果，通常還引入絮凝和混凝等物化手段。經過一級處理后，污水中50%～70%的懸浮物以及25%～40%的BOD將從污水中分離出來，最終在初沉池底部形成以無機物為主的初沉污泥。

緊接著，污水將進入以生物處理為主的二級處理階段。該階段通常采用活性污泥法對污水中的有機物進行降解。活性污泥中含有大量的菌膠團和細菌，它們將利用污水中的有機物來維持自身生長，其中一部分有機物在微生物的呼吸作用下被轉化為CO2排到空氣中，另一部分則被微生物生長繁衍代謝所利用，轉化為活性污泥或生物細胞，進入污泥，致使污水污泥大量產生。生物處理結束后，生物處理單元中的活性污泥得到大幅度增長，污水混合物將被送入二沉池進行污水分離，并最終在二沉池底部中形成包括有機殘片、菌膠團、無機顆粒及膠體在內的二次沉淀污泥。與初沉污泥相比，二沉污泥中的脂肪酸、油脂以及纖維素的含量較低，氮、磷以及蛋白質的含量相對較高。

污水的三級處理（深度處理）主要是指通過生物或化學方法對二級處理水中的氮、磷進行深度去除，包括生物脫氮除磷、混凝沉淀除磷等技術。該階段同污水的二級處理一樣會產生大量的剩余污泥（三級污泥）。通常設有三級處理的污水處理廠，污水污泥產量將提高30%。隨著污水處理技術的不斷發展，現有的城市污水處理工藝通常是將污水的二級處理和三級處理合并到一起，如SBR工藝、MBR工藝，因此也將二級污泥和三級污泥統稱為生物污泥。

一般來說，城市污水污泥主要由初沉污泥和生物污泥組成，其產量受到污水的污染程度、處理工藝以及污水處理廠出水排放標準等多個因素影響。一般而言，城市污水處理廠的污水污泥產量與污水處理效率成正比，即出水水質要求越高，污水污泥產量越大。

2．城鎮排水管道污泥

現代城鎮排水方式以管道化為特征。按排水對象和排水體系設置原則的不同，城鎮排水溝、管道可分為污水溝道、雨水溝道和合流排水溝道三種。按水流在溝道內流動動力的不同選擇，排水溝道可分為重力式和壓力式兩種類型。無論何種城鎮排水對象，均不同程度含有可沉降顆粒和膠體，同時排水中的某些可溶性物質也有在排水溝道內的環境條件及生物作用下產生可沉降物質的可能。這些可沉降物質在一定溝道水力條件下，會沉積于溝道內，成為影響溝道正常排水功能的因素。為了維持城市排水溝道的正常功能，需定期對溝道系統進行清理養護，此過程所產生的溝道污泥也成為城鎮污泥中的一種。究其產生的原因：城鎮污水（包括生活污水、工業廢水）和城鎮雨水徑流，在進入排水系統后，其所含有的固體和其他物質，經重力沉降、吸附、攔截、絡合和反應轉化等物理、化學和生物過程在管道中沉積下來，即形成了管道污泥。因此，排水溝道污泥的根本來源是排水中可沉降與可轉化物質，而管道的水力、生化環境則對其具有顯著影響。

城鎮排水溝道污泥的分類主要可依據排水管道的類型來劃分，城鎮排水管道的類型有：分流制污水管、分流制雨水管和合流制排水管。它們相應地產生性質上有明顯差異的排水溝道污泥。不同類型管道污泥的具體來源也有所差異。生活污水中的固體物質（如糞便、衛生用紙、食品殘余、洗滌碎屑）和工業廢水中的可沉降物是合流污水管道污泥的主要來源。同時污水中可被生物利用的溶解性物質，也會通過管道內的生物過程轉化形成一部分污泥。分流制雨水管道污泥主要源于雨水徑流中夾帶的地面沉積物，雨水中的生物可利用物質少，也使這些沉積物幾乎是此類污泥的唯一來源。合流制排水管道污泥的來源在晴天期類似于污水管道，雨天期則近似于雨水管道。但合流制管道晴天與雨天的水力條件差異很大，雨天期時管道內存在較強的水力沖刷作用，可以使相當數量的晴天期沉積的有機物重新再懸浮隨水流排出。因此，合流制管道的污泥組成相對地具有更多的不穩定性。

此外，城鎮污泥還應包括城鎮給水廠污泥、城鎮水體疏浚淤泥和城鎮建筑工地泥漿等污泥。但這些污泥處置比較簡單，對環境影響也不大，其利用范圍也不相同，故本書研討范圍不包括上述三項內容。

1.1.2.2 污泥的組成與性質

城鎮污泥成分復雜，其主要成分為微生物殘渣，并且含有一些有害成分和有益成分。其有害成分主要包括重金屬、持久性有機污染物、病菌及病毒等；有益成分主要包括氮、磷、鉀等營養物及大量的有機物。總體上看，我國城鎮污水處理廠與其他國家發展過程類似，其生產的污泥具有的有機含量、揮發性懸浮固體（VSS）含量及熱值含量不斷提高，重金屬含量不斷降低的發展趨勢。經與動物糞便中的營養成分對比，污泥中植物所需的營養物質有些已經接近豬糞和雞糞，有較好的土地利用前景。

1．污泥的組成

城鎮污泥的組成取決于廢水的來源，同時也和污水處理工藝有密切關系。污水來源不同，污泥的組成也截然不同。同一種污水來源，采用不同的處理工藝，其污泥的組成也會有很大的差異。城鎮污泥處理與利用的技術措施，其選擇依據取決于城鎮污泥的性質（物理、化學和生物），污泥組成則是污泥性質的基礎。

污泥富集了污水中幾乎全部的污染物質，其主要成分有蛋白質、脂肪（脂肪酸鹽、油類、油脂）、尿素、纖維素、硅土、氮素、磷酸鹽、鐵離子、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂以及碳酸鉀等。此外，污水污泥中還含有大量的微生物、腐殖酸以及微量的重金屬和多種礦物質（表1-3）。

污泥的組成按其存在形態可分為固相與流動相，其中固相包括有機相和無機相。污水污泥的有機組成首先是它的元素組成，一般按碳、氫、氧、氮、硫、氯六種元素的構成關系來考察污泥的有機組成。污泥有機物另一種組成描述方式是化學組成（或分子結構組成），由于污泥有機物分子組成狀況十分復雜，因此按其與污染控制與利用有關的各個方面來描述其化學組成，其中包含：①毒害性有機物組成；②有機生物質組成；③有機官能化合物組成；④微生物組成。污泥的無機組成也是按其與污染控制與利用有關的各個方面來描述的，其中包含：①毒害性無機物組成；②植物養分組成；③無機礦物組成等三個主要方面。

污泥流動相主要由水及溶于水中的各種有機物和無機物組成，污泥中的水溶性污染物組成與城鎮污水中的相似，但一般濃度稍高，如污泥機械脫水上清液的溶解性COD在數百至數千的范圍，比城鎮污水高數倍。

2．污泥的含水率

污泥含水率是衡量污泥的一個重要指標，是指單位重量的污泥所含水分的質量分數。污泥的含水率一般都很大，相對密度接近于1。在污泥濃縮過程中，體積、重量和干固體含量之間的關系，可用式（1-1）進行換算：

式中 p——污泥含水率，%；

w1, W1, C1——含水率為p1時的污泥體積、重量和干固體含量（以污泥中干固體所占重量分數計）；

w2, W2, C2——含水率為p2時的污泥體積、重量和干固體含量（以污泥中干固體所占重量分數計）。

式（1-1）適用于含水率在65%以上的污泥。當含水率低于65%時，由于固體顆粒之間的孔隙不再被水填滿，污泥的體積受固體顆粒彈性的限制，除了有些固結外，大體保持不變。

污水處理過程中的污泥含水率為97%～99%，經采用傳統機械脫水技術處理后出廠的污泥，含水率仍然高達80%左右，這也是導致污泥體積龐大的最主要原因。針對污泥中所含的80%水分，國外學者Vesilind和Martel提出這些水分主要分為四種，即自由水、毛細結合水、表面吸附水和結合水。自由水是指沒有與污泥顆粒結合的水分，一般占到污泥總水含量的65%～85%。這部分水是污泥濃縮的主要對象，可以在重力或機械力作用下去除。毛細結合水是通過污泥顆粒之間或顆粒裂縫中的毛細作用固定在污泥絮體表面的水分，這部分水占到總水分的15%～25%，需要提供較高的機械作用力才能去除。表面吸附水是指在表面張力作用下覆蓋于污泥絮體表面的水分，占總水分的10%～15%。結合水是指經過水合作用，以化學方式與顆粒結合的水分，這部分水的含量一般只占到污泥總含水量的5%～10%，需要通過熱處理過程才能去除。

污泥的含水率與污泥成分、非溶解性顆粒的大小有關；顆粒越小，有機物含量越高，污水的含水率也越高。在污水處理過程中不同階段產生的污泥其含水率也不盡相同，見表1-4。

3．污泥的脫水性能、濃縮性能和可壓縮性能

污泥由液體和固體兩部分組成。污泥處理最重要的步驟就是分離污泥中的水分，減少污泥的體積，從而減輕后續處理的負荷。雖然不同污泥的含水率、脫水性能、濃縮性能和可壓縮性能都不盡相同，但是污泥中水分的存在形式是基本一致的。前文已述，污泥中所含的水分可分為自由水、毛細結合水、表面吸附水和結合水。對不同污泥而言，其各種水分的結合能力不同，其結合強度取決于單位水化合力和顆粒的大小。顆粒直徑越小，污泥結構中細小絮體越多或者污泥含有越多的膠體顆粒，污泥越難脫水。污泥在不同狀態下去除水的能力可以用污泥的濃縮性能、脫水性能和可壓縮性能三個指標來衡量。

污泥的濃縮性能表現在，當污泥長時間靜置時，會或多或少地釋放水分。緩慢的攪拌有助于水分的釋放，而溫度的變化以及伴隨發生的生物化學反應，對污泥的濃縮和沉淀也有一定的影響。

污泥的脫水性能一般用污泥比阻來衡量，比阻越大的污泥越難脫水。比阻為單位過濾面積；濾餅單位干固體質量所受到的阻力，計算公式為

式中 r——比阻，m/kg；

P——過濾壓力（為濾餅上下表面間的壓力差）, N/m2；

A——過濾面積，m2；

b——過濾時間/濾液體積與濾液體積的斜率，s/m6；

μ——濾液動力黏度，N·s/m2；

w——濾液所產生的濾餅干質量，kg/ m3。

需說明的是，不同的污泥其比阻差別較大，一般來說，比阻小于1×1011m/kg的污泥易于脫水，大于1×1013m/kg的污泥則難以脫水。

至于污泥的可壓縮性能，可用壓縮系數來衡量，計算公式為

式中 s——壓縮系數；

r1——過濾壓力P1時的比阻，m/kg；

r2——過濾壓力P2時的比阻，m/kg。

污泥的壓縮系數可用來評價污泥壓濾脫水性能。壓縮系數大的污泥宜采用真空過濾或離心脫水的方法脫水；反之宜采取板框或帶式壓濾機脫水。

4．污泥的相對密度

濕污泥的重量等于其中含水分重量與固體物重量之和。濕污泥的重量與同體積水的重量之比，稱為濕污泥的相對密度，計算公式為

式中 γ——濕污泥的相對密度；

p——污泥含水率，%；

γs——干固體相對密度。

如果污泥干固體物中，揮發性固體所占的百分數為pv，相對密度為γv，灰分的相對密度為γf，則干污泥的平均相對密度計算公式為

揮發性固體相對密度約等于1，固定固體相對密度約為2.5～2.65，以2.5計，則

將式（1-7）代入式（1-4），則濕污泥的平均相對密度為

污泥不同含水率情況下的濕污泥相對密度見表1-5。

5．污泥的肥效與可燃值和熱值

污泥中含有大量的植物營養素、有機物及腐殖質等。污泥中的有機物、腐殖質都能明顯地改善土壤的物理化學性能，是良好的土壤改良劑。污泥中的營養元素主要包括氮、磷、鉀等。氮能促進植物莖葉的生長，其中的硝態氮可被植物利用；磷能激發植物根部的繁殖，加速成熟和增加植物對病害蟲的抵抗能力；鉀促進植物的生長活力，是發育木質枝干、果漿，構成葉綠素的重要成分，并能促進莖葉的生長和增加抵抗病蟲害的能力。此外，污泥還含有一些微量元素和含量極低的重金屬，有些對植物生長是必需的。

污水污泥中的主要成分是有機物，具有可燃性。由于污泥的含水率因生產與處理狀態不同有較大差異，其可燃性及熱值有所不同。通常，污泥燃燒利用前需要脫水，以干基熱值計算。我國有些城市污泥含有較高的熱值，在脫水較好，含水率低的情況下，具有自持燃燒性，即不需添加輔助燃料自行燃燒的可能性。

污泥熱值是污泥焚燒處理時的重要參數。城鎮污泥中有機固體物的熱值為21～26kJ/kg，若視污泥的灼燒減量與有機物含量相等，則污泥干固體物的熱值可用式（1-9）計算：

式中 Hu——污泥熱值，kJ/kg（干污泥）；

GV——污泥灼燒減量，%。

各種污泥固體物的熱值見表1-6。

1.1.2.3 城鎮污泥產量現狀

隨著我國城鎮化水平不斷提高，污水處理設施建設得到了高速發展。我國繼美國之后成為世界上污水污泥產量第二大國，據《2013—2017年中國污泥處理處置深度調研與投資戰略規劃分析報告》統計，2010年我國城鎮污水處理廠已經建有2500多座，城市污水處理能力已達到每天1.22億t, “十二五”期間還將增加日處理能力9000萬t，為實現國家的減排目標和水環境改善，做出了巨大貢獻。但是，污水處理廠的建設及運行伴隨產生了大量污泥，以含水率80%計，全國污泥年總產量已經突破3800萬t。2020—2025年，中國人口將達到頂峰，污水處理量也將達到高峰，屆時污泥年產量將突破6000萬t。污泥處理壓力將十分巨大。產量如此龐大的污泥，如果未經妥善處理就排放到自然界中，將造成包括地下水、地表水、土壤、空氣在內的嚴重“二次污染”，給城市環境與人民生活帶來極大的危害。世界主要國家的干污泥年產量見表1-7。

1.1.2.4 城鎮污泥的危害性

污泥如果不妥善處理，未真正達到減量化、穩定化及無害化的目的，將會產生嚴重的環保隱患。細分析，主要有如下危害。

1．重金屬

重金屬是指原子序數在21～38的金屬單質或相對密度大于4的金屬。污泥中的重金屬可分為兩部分：一部分為水溶性的，可被植物吸收；另一部分為非水溶性的，不易被植物吸收。通常以土壤中可被0.5mol醋酸萃取的重金屬量作為水溶性重金屬離子含量可被植物吸取量指標。

經實際檢測，城鎮污泥隨著垃圾分類的實施，污泥中的重金屬有逐年下降的趨勢。不過，就整體污水處理行業而言，污水處理廠中工業廢水的所占比例越來越大，污水中含有微量的重金屬是毋庸諱言的。在污水處理過程中，污水中的重金屬不能被微生物降解，絕大部分（50%～80%）的重金屬離子通過菌膠團吸收、礦物顆粒表面吸附、絮凝以及共沉淀等途徑在污泥中濃縮富集。污泥中常見的重金屬元素有汞（Hg）、鉻（Cr）、鎬（Cd）、銅（Cu）、鐵（Fe）、鉛（Pb）、鎳（Ni）、砷（As）、鋅（Zn）、錫（Sn），錳（Mn）等（表1-8）。

各種重金屬對于動、植物的作用各不相同。微量重金屬是動、植物必不可少的生長助劑，濃度超過一定值后，即產生毒害作用。污泥中的重金屬污染物能夠以化合物、離子等形態遷移到大氣、水體以及土壤中，它們不僅會通過飲食以及呼吸等作用直接危害生物體，而且還能通過食物鏈作用不斷遷移并積累，最終對人類健康造成傷害。20世紀50年代日本爆發了多起因重金屬而造成的污染事件，如水俁病（汞污染）、骨痛病（銅污染）等。近年來，隨著污水污泥產量的急劇增長以及大規模不科學的污泥土地利用和填埋，污泥的重金屬污染成已為污泥處理處置環節中最受關注的一個問題。

一般來講，重金屬的具有以下毒害特征：①不可逆轉性，即重金屬一旦進入土壤環境后，很難通過自然循環從環境中消失或稀釋，并且其對生物體和生態系統的破壞不易恢復；②危害長期性，即重金屬對動植物或人體的危害往往需要較長時間才能顯現出來，具有一定的潛伏性，因此也往往被人忽視；③生物累積和放大性，即重金屬進入土壤后，其生物有效成分會被植物或農作物吸收并積累，然后通過食物鏈作用在較高級的生物體中富集，最終進入人體；④毒性可變性，即重金屬在不同的環境條件（如pH值、溫度等）下，可以不同的價態、不同的形式存在，其毒性也相應地發生改變；⑤微量致害性，即很微小量的重金屬含量即可產生明顯的毒性效應，如汞（Hg）的毒性閾值（對生物體產生毒性的最小劑量）為0.01～0.05mg/m3，鉛為0.01～0.20mg/m3。

根據重金屬對農作物和植物生長的影響程度，可將污泥中的重金屬元素分為兩類：一類是對農作物和植物影響相對較小的，即很少被農作物和植物吸收利用的，如鐵、鋅、鉛、硒、鋁等；另一類則對農作物和植物的毒害作用較大，遷移能力較強，并且有些對人體有很大的危害，如錫、銅、汞、鉻等。

2．有毒有機污染物

城市工業污水污泥中的有毒有機污染物主要有多環芳烴（PAHs）、多氯聯苯（PCBs）以及多種苯系物（BTEXs）等。它們主要來源于工業生產、能源污染以及人類日常生活等過程，并最終在污水生物處理的過程中，通過吸附和濃縮作用轉移到污泥中。污泥中的這些有機污染物不僅濃度高（高出土壤背景值數十倍甚至數百倍）、毒害性強而且很難被微生物降解，具有很強的持久性。一旦進入土壤則可能存在數十甚至上百年的時間，從而會對土壤生態環境、地下水、地表水、大氣環境以及人類健康造成潛在的不良影響。其具體表現為：①污泥中的有機污染物會隨地表徑流進入地表水環境，進而通過食物鏈進入魚體或其他水產品內，并發生生物富集，最終進入人體；②污泥中有機污染物會在風蝕作用下部分揮發到大氣中，對大氣環境造成污染，同時還會隨呼吸直接侵入人體；③污泥中的有機污染物還滲透到地下水中，對地下水環境造成不可逆的污染，并最終通過飲用水系統進入人體內；④污泥中的有機污染物隨土地利用進入土壤中，影響農作物及其他植物的生長，少數難降解的小分子有機物進入食物鏈，從而影響人體健康。

1989年，美國環境保護局提出的《污泥農用處置規范》中，曾特別提到需要監測的25種毒性有機物，并于1993年重新對該規范予以修訂。其中，有毒污染物主要是難分解有機氯殺蟲劑，如艾氏劑、六氯代苯、多氯聯苯、七氯等。由于這類有機污染物含量較高，農用后作物中的含量可能比未施用時土壤培養物高出10倍以上，因此可能對環境和人類具有長期危害性。

我國在這方面的研究工作起步較晚，但北京高碑店污水處理廠的污泥中已經檢測到35種含氯芳香族化合物，并有7種已經定量化。廣州市大坦沙污水處理廠的污水中已檢測毒害性有機物54種，主要包括鄰苯二甲酸酯類、芳香酸類、氨基甲酸甲酯衍生物和雜環化合物等，其含量在數十微克以上，最高達800ug/L以上，這些有機物通過顆粒吸附大量富集于污泥中。因此，污泥必須經過嚴格科學的處置后，達到無害化標準方可資源化用于農業。

3．病原微生物

在污水處理過程中，有諸多病原微生物被富集到污泥中。目前，在污水污泥中已確認的病原微生物有細菌（24種）、病毒（7種）、原生動物（5種）以及寄生蟲（6種）。未經處理的污泥中常見的病原微生物種類及含量見表1-9。在污泥的回用過程中，病原微生物不僅會污染土壤、空氣和水源，還會通過皮膚接觸、呼吸以及食物鏈危及人類和動物的健康。含有病原微生物的污水污泥一旦進入環境中，就會在短期內危及人類和動物的健康，其主要污染途徑通常有4類：①隨污泥農用進入土壤生態系統，抑制土壤微生物的正常代謝，導致土壤肥效降低；②隨污泥顆粒進入大氣，進而通過呼吸直接侵入人體；③吸附在植物或農作物表面通過食物進入人體；④病原微生物還會隨地表徑流和滲透液污染地表水和地下水。

4．其他污染

污泥中還含有部分帶臭味的物質，如硫化氫、氨、腐胺類等，任意堆放會向周圍散發臭氣，對大氣環境造成污染，不僅影響廠區周圍居民的生活質量，也會給廠內工作人員的健康帶來危害。同時，臭氣中的硫化氫等腐蝕性氣體會嚴重腐蝕廠內設備，縮短其使用壽命。污水污泥中富含大量的氮、磷等營養物質，當有機污染的分解速度大于植物對氮、磷的吸收速度時，氮、磷等營養物質會隨水流失而進人地表水體，造成水體的富營養化，或通過地下滲透造成地下水污染。