1、城市污泥的危險性和農作物秸稈焚燒帶來的問題
2006年我國661個設市城市中共建成污水處理廠791座，污泥產量（干重）約173萬噸，截止到2008年11月，我國建成的污水處理廠總數已達1442座，污水處理廠呈快速發展狀態，污泥的產量將相當可觀，而污泥的不當排放對環境的危險性則迅速增加。
城市污泥中含有泥砂、纖維、動植物殘體、微生物等固體顆粒及其凝結的絮狀物和較多的氮、磷等多種微量元素和有機質，也含有大量的病原體、寄生蟲（卵）以及一定量的重金屬和多種有毒有害有機物，是目前世界各國都十分頭疼的難題。污泥的處置是污水處理中所面臨的最重大的挑戰之一，也是廢物中影響環境、造成危害最為嚴重的因素之一。在歐美發達國家，污泥甚至被當作危險物品來處理。因此，作為一個亟待解決的重大環境問題，如何妥善、科學地處理污泥，正受到前所未有的關注。
改革開放以來，由于農民收入不斷提高，農民的生活方式有城市化的趨勢。農民常常將農作物秸稈就地焚燒。而且這種現象屢禁不止，也成了許多地方政府十分頭疼的問題。如何將農作物秸稈資源化，為農民帶來實實在在的經濟利益，是解決這個問題的根本出路。
2、城市污泥處理的國內外研究現狀及發展動態
污泥處理處置與利用的傳統方式主要有棄海、填埋、焚燒和土地利用等幾種。由于污泥棄海處置環境壓力大，在大部分國家已被禁止。目前普遍采用的處置方式是填埋和在農業上作為肥料使用。污泥的衛生填埋始于上世紀60年代，到目前為止，已發展成為一項比較成熟的污泥處置技術，其優點是投資較少、容量大、見效快。然而，城市污泥衛生填埋也存在許多問題。污泥中含有的各種有毒有害物質經雨水的浸蝕和滲漏會污染地下水及大氣，同時還要占用大量土地，另外，遠距離的運輸費用高昂也是制約污泥的衛生填埋的一個重要因素。污泥的衛生填埋并不能最終避免環境污染，而只是延緩了產生時間。以上種種不利因素限制了污泥的衛生填埋的發展，將不會成為污泥最終處置的發展方向。
近年來的實踐表明，污泥農用可在一定程度上利用污泥中的有機質和N、P等養分，且處理方法簡單、成本低，但因污泥含有Pb、Cr、Hg、Cd等重金屬，細菌類、病毒和蠕蟲卵等病原體以及氯酚( CPs)、氯苯(CBs)、硝基苯(NBs)、多氯聯苯(PCBs)、多氯代二苯并二惡英／呋喃(PCDD/Fs)、鄰苯二甲酸酯(PEs)、多環芳烴(PAHs)和有機氯農藥(OCPs)等有機污染物，可能給植物、牲畜和人帶來危害。雖然在降低污泥農用的危險性方面已作了很多的研究，但仍有很大爭議，且被認為，至少目前的農用方式仍是不安全的。就環境的安全性來說，污泥焚燒相對是目前較好的處理方法。因此，污泥的焚燒一度很受人們的歡迎，然而污泥焚燒又以一次性投資大、設備投資高、運轉費用高、會產生二惡英等劇毒物質、焚燒灰需要再處理等限制了其使用。由于焚燒裝置復雜，建設和運行費用遠高于一般污泥處理方法，焚燒成本是其它工藝的2～4倍（噸干污泥綜合處理成本約為700～1000元），在經濟上難以支撐，因此在實用上無法得到推廣應用。
農作物秸稈除了秸稈焚燒外，其實也可以經過
秸稈壓塊機和
秸稈顆粒機壓制成生物質顆粒燃料，這樣的話不但利于物料的保存也非常的利于物料的運輸，秸稈壓塊機和秸稈顆粒機以及其生產的生物質顆粒產品如下圖所示：
就現狀而言，污泥資源化是發展的大趨勢，也是研發的主要方向，但焚燒或作農用肥料使用，不是成本高得難以承受，就是有二次污染甚至使人畜致病的風險。很明顯，污泥處理確實是擺在我們面前的一個巨大挑戰，科技工作者應該探索新的、綠色的、經濟的污泥處理方法及其中的科學規律。目前，在污泥資源化研究方面，除了農用之外，也有其它方法正處于研究階段，如制備污泥活性炭、熱加工回收能量、制造建材等。下面就污水污泥資源化利用研究的現狀及存在的問題進行分析。
(1)城市污泥制活性炭
在污泥制活性炭方面，幾乎所有的研究者都是僅僅將污泥當作一種普通原料，簡單借用傳統的制備方法，如化學活化法（氯化鋅法、磷酸法或其它使用強腐蝕性酸、堿、鹽活化的工藝）或水蒸汽活化法，一般需要對含水污泥進行干燥、炭化、活化（化學法還要漂洗、干燥）等步驟制成活性炭。由于制備過程流程長、工藝復雜、能耗大、污染嚴重（主要是化學法），且成本未見明顯降低。另外，大部分污泥本身有機質含量明顯低于木材、煤炭和椰殼果殼等活性炭常用原料，甚至低于農作物秸稈，使得污泥活性炭吸附性能明顯低于傳統活性炭，加上重金屬潛在的不利影響，因此這種利用傳統方法制備的污泥活性炭成本高、性能差、使用場合受限制，將很難在市場上生存。
目前，市場上缺乏的要么是高性能的高檔活性炭（用于特種用途如催化劑載體、汽油吸附炭等，價高，但需求量不大），要么是廉價的有競爭力的低檔活性炭（主要用于環境治理，需求量很大）。顯然，傳統方法制備的污泥活性炭不符合市場需求。
雖然利用傳統技術制備的污泥活性炭有不少缺點，但也發現了許多有價值的結果，如任愛玲及吳鍵。等人研究發現，污泥制成活性炭吸附劑后，其中含有的重金屬被固定化，活性炭溶出液中未檢出重金屬或重金屬量低于普通活性炭；余蘭蘭等人用污泥吸附劑處理城市污水和煙道氣中的SO2取得丁較好的結果，其他人也得到了類似的結果，結論是污泥活性炭可以用于污水治理及有害氣體的處理。根據這些研究結果，可以認為將污泥制成吸附劑使用的潛力是巨大的。
污泥本身具有膠體特性，毛細孔隙發達，經過干燥和熱解，能轉化為富含孔隙的多孔材料，但孔隙主要是大孔，比表面積很小，吸附作用有限。利用傳統技術雖然可以提高吸附能力，但成本高或有二次污染。因此，污泥的資源化利用必須突破固有思路，一定要充分考慮和利用其本身的特點，如污泥中“孔隙”就是可資利用的突出特點！同時，也要克服其不足之處，如有機質含量低、熱量低、水分高、灰分高等。
(2)熱加工回收能量和制造建材
在回收能量的熱加工（利用）主要有熱解制油、氣化、燃燒等方式。無論那種熱加工或利用方式，都不得不面對一個嚴重問題，就是污泥本身水分含量高達75%～85%，其干物質中的灰分含量也很高，導致本身的熱值有限，常常低于蒸發自身水分所需的熱量，一般情況下不僅沒有富裕能量輸出，而且還要補充大量化石燃料來保持熱解或燃燒的正常進行。這種熱加工往往是以外補能量為前提的。制造建材也是一樣，僅僅利用了其中的固體物質和有限的熱能，但付出的代價卻是額外燃煤的能量用于污泥中水分的蒸發，此外，許多重金屬在水泥熟料燒成階段會揮發逸出進人大氣而產生新的污染。雖然這兩類利用方式可以較為徹底地解決污泥的處置問題，但從節能減排的角度看，這兩類方法并非最佳，經濟上也無優勢。
3、城市污泥與農作物秸稈共熱解
本研究提出，在城市污泥熱解過程中添加合適的有機物料一一秸稈和無污染的活化試劑（在高溫下可以促進孔隙的形成，提高吸附劑的吸附性能），采取適當的、簡單的措施，既可以滿足自身能量平衡，還會顯著提高熱解固體產物的吸附性能，并將為污水處理、煙道氣脫硫脫硝等領域開發出低成本的、性能可滿足要求的吸附材料制備新技術，為污泥及秸稈資源化利用開辟新的出路。我們的初步研究表明，將污泥與秸稈共熱解得到的吸附劑具有較好的吸附性能，其碘吸附值達到或接近用傳統方法制備的污泥活性炭的水平(12:400～500mg/g)，而這種方法的制備成本、污染水平大大低于傳統方法，完全處于可以接受的水平，具有巨大的推廣應用價值！
將污泥和秸稈共熱解，有可能解決城市污泥和農作物秸稈這兩種物料單獨熱解處理時各自遇到的困難和問題。秸稈的特點是有機質含量高，熱解產物的熱值高，但固體產物密度低、易飄飛、難以貯運；而污泥含水高、熱值低、熱解時需要外界補充能量，導致高能耗，固體產物密度大，同時粘性大難以輸送。如果將這兩種物料按合適的比例混合，則可以取長補短，會使問題的解決變得容易。如秸稈可以彌補污泥熱值低的缺陷，而污泥可以彌補秸稈熱解固體產物易飄飛難以貯運的問題，熱解固體產物則可以用于環境治理，一舉多得。除了這些優點之外，可以想到的好處至少還有：
(1)無害化和資源化：污泥和秸稈兩種物料均可以徹底轉化、無害化和資源化，與現有處置方式相比，對環境的不利影響幾乎可以降低到零，固體產物可以轉化成為市場急需的低成本、適用的廉價吸附劑，為難降解污水處理和某些廢氣如煙道氣脫硫脫硝提供可行的、具有明顯經濟優勢的處理方案（這也是本研究的最重要的最終目的之一）；
(2)熱量自身平衡：在污泥中添加秸稈（須粉碎到2～3mm以下），可顯著降低水分含量和灰分含量，提高有機質含量和熱值，有利于實現熱解過程熱量的自平衡，而且可以顯著改善其理化特性；改善干燥和熱解過程中的傳熱、傳質過程和動力學；
(3)節能減排：污泥熱解所需能量得到解決，不會因為額外使用化石燃料補充熱量而導致能耗和C02排放的增加，符合國家節能減排的政策；
(4)經濟優勢明顯：因為現有的污泥填埋、焚燒等處置方法需要大量財政補貼，處置成本高達500～1000元／t干污泥。但本研究可以將污泥和秸稈轉化為性能良好、可用于廢水廢氣治理的吸附材料，其價值和價格將會遠遠高于作為能源使用的價值，可能從根本上解決現有的污泥焚燒、燒制陶粒、制水泥等熱處置方法的高成本問題；
(5)節約土地，消除環境風險：由于不采用填埋的處理方法，可以節約大量土地，同時消除了填埋和農用帶來的二次污染和潛在的致病風險，社會效益無法估量。
4、城市污泥和秸稈共熱解制吸附劑的實驗結果
將含水80%左右的污泥與秸稈和添加劑按一定比例混合均勻，在450℃左右隔絕空氣加熱一定時間，得到熱解固體產物，對其進行碘吸附值測定，結果見表1。
表1的結果無疑是令人鼓舞的，碘值達到甚至超過了利用傳統方法制備的污泥活性炭（見表2）。因此，該方法值得進一步深入研究工業設備及技術方案以及炭粉的后續用途，如污水處理、廢氣處理等具體用途和相關科學問題，如熱解動力學、吸附性能形成機制、重金屬遷移轉化特性、重金屬形態轉化等，為產業化推廣應用奠定基礎。
5、結語
(1)國內外其他人的方法主要是傳統的化學法或水蒸氣活化法，缺點是制備周期長、成本高，且吸附性能一般，化學法還會在生產過程中產生大量的含有化學試劑的廢水，難以處理，會帶來新的污染。這種工藝因為成本太高，在實際中難以推廣應用。
(2)本研究提出的方法沒有上述方法的缺點，生產過程不產生污染，或即便有輕度污染也很容易治理；由于制備流程短、能耗低，成本大大降低；產品的吸附性能好，達到甚至超過現有的化學法產品。因此，我們提出的解決方案不僅具有極大的經濟可行性，同時，所得產品的用途廣泛，為徹底解決城市污泥的資源化和農作物秸稈的利用開發出了技術先進、環境安全、經濟可行的綠色處理方法。
