1、城市污泥的危险性和农作物秸秆焚烧带来的问题
2006年我国661个设市城市中共建成污水处理厂791座，污泥产量（干重）约173万吨，截止到2008年11月，我国建成的污水处理厂总数已达1442座，污水处理厂呈快速发展状态，污泥的产量将相当可观，而污泥的不当排放对环境的危险性则迅速增加。
城市污泥中含有泥砂、纤维、动植物残体、微生物等固体颗粒及其凝结的絮状物和较多的氮、磷等多种微量元素和有机质，也含有大量的病原体、寄生虫（卵）以及一定量的重金属和多种有毒有害有机物，是目前世界各国都十分头疼的难题。污泥的处置是污水处理中所面临的最重大的挑战之一，也是废物中影响环境、造成危害最为严重的因素之一。在欧美发达国家，污泥甚至被当作危险物品来处理。因此，作为一个亟待解决的重大环境问题，如何妥善、科学地处理污泥，正受到前所未有的关注。
改革开放以来，由于农民收入不断提高，农民的生活方式有城市化的趋势。农民常常将农作物秸秆就地焚烧。而且这种现象屡禁不止，也成了许多地方政府十分头疼的问题。如何将农作物秸秆资源化，为农民带来实实在在的经济利益，是解决这个问题的根本出路。
2、城市污泥处理的国内外研究现状及发展动态
污泥处理处置与利用的传统方式主要有弃海、填埋、焚烧和土地利用等几种。由于污泥弃海处置环境压力大，在大部分国家已被禁止。目前普遍采用的处置方式是填埋和在农业上作为肥料使用。污泥的卫生填埋始于上世纪60年代，到目前为止，已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资较少、容量大、见效快。然而，城市污泥卫生填埋也存在许多问题。污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的浸蚀和渗漏会污染地下水及大气，同时还要占用大量土地，另外，远距离的运输费用高昂也是制约污泥的卫生填埋的一个重要因素。污泥的卫生填埋并不能最终避免环境污染，而只是延缓了产生时间。以上种种不利因素限制了污泥的卫生填埋的发展，将不会成为污泥最终处置的发展方向。
近年来的实践表明，污泥农用可在一定程度上利用污泥中的有机质和N、P等养分，且处理方法简单、成本低，但因污泥含有Pb、Cr、Hg、Cd等重金属，细菌类、病毒和蠕虫卵等病原体以及氯酚( CPs)、氯苯(CBs)、硝基苯(NBs)、多氯联苯(PCBs)、多氯代二苯并二恶英／呋喃(PCDD/Fs)、邻苯二甲酸酯(PEs)、多环芳烃(PAHs)和有机氯农药(OCPs)等有机污染物，可能给植物、牲畜和人带来危害。虽然在降低污泥农用的危险性方面已作了很多的研究，但仍有很大争议，且被认为，至少目前的农用方式仍是不安全的。就环境的安全性来说，污泥焚烧相对是目前较好的处理方法。因此，污泥的焚烧一度很受人们的欢迎，然而污泥焚烧又以一次性投资大、设备投资高、运转费用高、会产生二恶英等剧毒物质、焚烧灰需要再处理等限制了其使用。由于焚烧装置复杂，建设和运行费用远高于一般污泥处理方法，焚烧成本是其它工艺的2～4倍（吨干污泥综合处理成本约为700～1000元），在经济上难以支撑，因此在实用上无法得到推广应用。
农作物秸秆除了秸秆焚烧外，其实也可以经过
秸秆压块机和
秸秆颗粒机压制成生物质颗粒燃料，这样的话不但利于物料的保存也非常的利于物料的运输，秸秆压块机和秸秆颗粒机以及其生产的生物质颗粒产品如下图所示：
就现状而言，污泥资源化是发展的大趋势，也是研发的主要方向，但焚烧或作农用肥料使用，不是成本高得难以承受，就是有二次污染甚至使人畜致病的风险。很明显，污泥处理确实是摆在我们面前的一个巨大挑战，科技工作者应该探索新的、绿色的、经济的污泥处理方法及其中的科学规律。目前，在污泥资源化研究方面，除了农用之外，也有其它方法正处于研究阶段，如制备污泥活性炭、热加工回收能量、制造建材等。下面就污水污泥资源化利用研究的现状及存在的问题进行分析。
(1)城市污泥制活性炭
在污泥制活性炭方面，几乎所有的研究者都是仅仅将污泥当作一种普通原料，简单借用传统的制备方法，如化学活化法（氯化锌法、磷酸法或其它使用强腐蚀性酸、碱、盐活化的工艺）或水蒸汽活化法，一般需要对含水污泥进行干燥、炭化、活化（化学法还要漂洗、干燥）等步骤制成活性炭。由于制备过程流程长、工艺复杂、能耗大、污染严重（主要是化学法），且成本未见明显降低。另外，大部分污泥本身有机质含量明显低于木材、煤炭和椰壳果壳等活性炭常用原料，甚至低于农作物秸秆，使得污泥活性炭吸附性能明显低于传统活性炭，加上重金属潜在的不利影响，因此这种利用传统方法制备的污泥活性炭成本高、性能差、使用场合受限制，将很难在市场上生存。
目前，市场上缺乏的要么是高性能的高档活性炭（用于特种用途如催化剂载体、汽油吸附炭等，价高，但需求量不大），要么是廉价的有竞争力的低档活性炭（主要用于环境治理，需求量很大）。显然，传统方法制备的污泥活性炭不符合市场需求。
虽然利用传统技术制备的污泥活性炭有不少缺点，但也发现了许多有价值的结果，如任爱玲及吴键。等人研究发现，污泥制成活性炭吸附剂后，其中含有的重金属被固定化，活性炭溶出液中未检出重金属或重金属量低于普通活性炭；余兰兰等人用污泥吸附剂处理城市污水和烟道气中的SO2取得丁较好的结果，其他人也得到了类似的结果，结论是污泥活性炭可以用于污水治理及有害气体的处理。根据这些研究结果，可以认为将污泥制成吸附剂使用的潜力是巨大的。
污泥本身具有胶体特性，毛细孔隙发达，经过干燥和热解，能转化为富含孔隙的多孔材料，但孔隙主要是大孔，比表面积很小，吸附作用有限。利用传统技术虽然可以提高吸附能力，但成本高或有二次污染。因此，污泥的资源化利用必须突破固有思路，一定要充分考虑和利用其本身的特点，如污泥中“孔隙”就是可资利用的突出特点！同时，也要克服其不足之处，如有机质含量低、热量低、水分高、灰分高等。
(2)热加工回收能量和制造建材
在回收能量的热加工（利用）主要有热解制油、气化、燃烧等方式。无论那种热加工或利用方式，都不得不面对一个严重问题，就是污泥本身水分含量高达75%～85%，其干物质中的灰分含量也很高，导致本身的热值有限，常常低于蒸发自身水分所需的热量，一般情况下不仅没有富裕能量输出，而且还要补充大量化石燃料来保持热解或燃烧的正常进行。这种热加工往往是以外补能量为前提的。制造建材也是一样，仅仅利用了其中的固体物质和有限的热能，但付出的代价却是额外燃煤的能量用于污泥中水分的蒸发，此外，许多重金属在水泥熟料烧成阶段会挥发逸出进人大气而产生新的污染。虽然这两类利用方式可以较为彻底地解决污泥的处置问题，但从节能减排的角度看，这两类方法并非最佳，经济上也无优势。
3、城市污泥与农作物秸秆共热解
本研究提出，在城市污泥热解过程中添加合适的有机物料一一秸秆和无污染的活化试剂（在高温下可以促进孔隙的形成，提高吸附剂的吸附性能），采取适当的、简单的措施，既可以满足自身能量平衡，还会显著提高热解固体产物的吸附性能，并将为污水处理、烟道气脱硫脱硝等领域开发出低成本的、性能可满足要求的吸附材料制备新技术，为污泥及秸秆资源化利用开辟新的出路。我们的初步研究表明，将污泥与秸秆共热解得到的吸附剂具有较好的吸附性能，其碘吸附值达到或接近用传统方法制备的污泥活性炭的水平(12:400～500mg/g)，而这种方法的制备成本、污染水平大大低于传统方法，完全处于可以接受的水平，具有巨大的推广应用价值！
将污泥和秸秆共热解，有可能解决城市污泥和农作物秸秆这两种物料单独热解处理时各自遇到的困难和问题。秸秆的特点是有机质含量高，热解产物的热值高，但固体产物密度低、易飘飞、难以贮运；而污泥含水高、热值低、热解时需要外界补充能量，导致高能耗，固体产物密度大，同时粘性大难以输送。如果将这两种物料按合适的比例混合，则可以取长补短，会使问题的解决变得容易。如秸秆可以弥补污泥热值低的缺陷，而污泥可以弥补秸秆热解固体产物易飘飞难以贮运的问题，热解固体产物则可以用于环境治理，一举多得。除了这些优点之外，可以想到的好处至少还有：
(1)无害化和资源化：污泥和秸秆两种物料均可以彻底转化、无害化和资源化，与现有处置方式相比，对环境的不利影响几乎可以降低到零，固体产物可以转化成为市场急需的低成本、适用的廉价吸附剂，为难降解污水处理和某些废气如烟道气脱硫脱硝提供可行的、具有明显经济优势的处理方案（这也是本研究的最重要的最终目的之一）；
(2)热量自身平衡：在污泥中添加秸秆（须粉碎到2～3mm以下），可显著降低水分含量和灰分含量，提高有机质含量和热值，有利于实现热解过程热量的自平衡，而且可以显著改善其理化特性；改善干燥和热解过程中的传热、传质过程和动力学；
(3)节能减排：污泥热解所需能量得到解决，不会因为额外使用化石燃料补充热量而导致能耗和C02排放的增加，符合国家节能减排的政策；
(4)经济优势明显：因为现有的污泥填埋、焚烧等处置方法需要大量财政补贴，处置成本高达500～1000元／t干污泥。但本研究可以将污泥和秸秆转化为性能良好、可用于废水废气治理的吸附材料，其价值和价格将会远远高于作为能源使用的价值，可能从根本上解决现有的污泥焚烧、烧制陶粒、制水泥等热处置方法的高成本问题；
(5)节约土地，消除环境风险：由于不采用填埋的处理方法，可以节约大量土地，同时消除了填埋和农用带来的二次污染和潜在的致病风险，社会效益无法估量。
4、城市污泥和秸秆共热解制吸附剂的实验结果
将含水80%左右的污泥与秸秆和添加剂按一定比例混合均匀，在450℃左右隔绝空气加热一定时间，得到热解固体产物，对其进行碘吸附值测定，结果见表1。
表1的结果无疑是令人鼓舞的，碘值达到甚至超过了利用传统方法制备的污泥活性炭（见表2）。因此，该方法值得进一步深入研究工业设备及技术方案以及炭粉的后续用途，如污水处理、废气处理等具体用途和相关科学问题，如热解动力学、吸附性能形成机制、重金属迁移转化特性、重金属形态转化等，为产业化推广应用奠定基础。
5、结语
(1)国内外其他人的方法主要是传统的化学法或水蒸气活化法，缺点是制备周期长、成本高，且吸附性能一般，化学法还会在生产过程中产生大量的含有化学试剂的废水，难以处理，会带来新的污染。这种工艺因为成本太高，在实际中难以推广应用。
(2)本研究提出的方法没有上述方法的缺点，生产过程不产生污染，或即便有轻度污染也很容易治理；由于制备流程短、能耗低，成本大大降低；产品的吸附性能好，达到甚至超过现有的化学法产品。因此，我们提出的解决方案不仅具有极大的经济可行性，同时，所得产品的用途广泛，为彻底解决城市污泥的资源化和农作物秸秆的利用开发出了技术先进、环境安全、经济可行的绿色处理方法。
