【環(huán)保技術(shù)】我國污泥處理處置技術(shù)應用與比較分析 ，絕大多數污水處理廠(chǎng)的污泥處理處置工藝都采用了濃縮—混凝—機械脫水。此外，污泥堆肥，污泥消化和干化也有一定程度的應用。厭氧消化的主要優(yōu)點(diǎn)為可以實(shí)現能量回收，且污泥性狀穩定，在發(fā)達國家應用較多，但是該技術(shù)在中國的污水處理廠(chǎng)的應用不到3%?，F場(chǎng)調查顯示，近2/3的厭氧消化設施不能正常工作。究其原因，主要是因為因污水處理不充分導致的污泥中無(wú)機物含量太高，缺乏資金，管理不善，擔心火災隱患等等。污泥堆肥是另一個(gè)有發(fā)展前景的處理技術(shù)，因為它能產(chǎn)生寶貴的肥料。

【環(huán)保技術(shù)】我國污泥處理處置技術(shù)應用與比較分析

一、前言

污泥的處理處置一直都是環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題，引發(fā)頻繁的媒體報道且受到越來(lái)越多的關(guān)注。我國污水廠(chǎng)規模大，污泥產(chǎn)量大且集中。隨著(zhù)人口的增長(cháng)和污水處理能力的提升，市政污泥的日產(chǎn)量已超過(guò)10萬(wàn)t/d。我國污泥的處理處置率低，污水廠(chǎng)具備濃縮、脫水等通用技術(shù)環(huán)節，但對污泥穩定化、無(wú)害化的重視不足，80%以上的污泥處理不當。此外，缺乏對全國污水廠(chǎng)污泥泥量、泥質(zhì)的統計和分析，約15%的污水處理廠(chǎng)根本不提交污泥處理處置的相關(guān)數據。這也從另一個(gè)方面暴露了中國絕大部分的污泥未得到合理處置。

與國外污泥特性不同（有機質(zhì)含量60-75%），我國污泥具有高含砂/低有機質(zhì)的特點(diǎn)。有機質(zhì)含量一般為30-60%，砂粒徑分布比較小，粒度小于200 μm的顆粒在90%以上。我國污泥中的重金屬等污染物含量也比較高，部分處置后污泥有害物質(zhì)超標，產(chǎn)物出路難尋。針對我國的污泥特性，開(kāi)展適用性研究，加快關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)成套裝備及全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化集成應用，具有現實(shí)意義。

二、我國污泥處理處置技術(shù)應用現狀

污泥處理主要包括脫水及穩定化過(guò)程見(jiàn)圖1。由圖1可知，絕大多數污水處理廠(chǎng)的污泥處理處置工藝都采用了濃縮—混凝—機械脫水。此外，污泥堆肥，污泥消化和干化也有一定程度的應用。厭氧消化的主要優(yōu)點(diǎn)為可以實(shí)現能量回收，且污泥性狀穩定，在發(fā)達國家應用較多，但是該技術(shù)在中國的污水處理廠(chǎng)的應用不到3%?，F場(chǎng)調查顯示，近2/3的厭氧消化設施不能正常工作。究其原因，主要是因為因污水處理不充分導致的污泥中無(wú)機物含量太高，缺乏資金，管理不善，擔心火災隱患等等。污泥堆肥是另一個(gè)有發(fā)展前景的處理技術(shù)，因為它能產(chǎn)生寶貴的肥料。然而，農業(yè)部對污泥農用的潛在健康風(fēng)險一直特別關(guān)注。此外，相應的法律也嚴重制約了污泥肥料的應用。

大多數城市污水處理廠(chǎng)污泥處理的不合格大多不利于污泥的最終處置。污泥處置的費用很高，若處理不當，將對環(huán)境造成污染。目前，衛生填埋仍是我國主要的處理方式。污泥焚燒和土地利用也有一定應用。

三、污泥處理處置技術(shù)比較分析

1.脫水

污泥脫水是整個(gè)污泥處理工藝的一個(gè)重要的環(huán)節，其目的是使固體富集，減少污泥體積，為污泥的最終處置創(chuàng )造條件。為使污泥液相和固相分離，必須克服它們之間的結合力，所以污泥脫水所遇到的主要問(wèn)題是能量問(wèn)題。針對結合力的不同形式，有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脫水效果。目前常用的污泥脫水設備主要有真空過(guò)濾機、帶式壓濾機、離心脫水機、板框壓濾機和回轉脫水機等。對于污泥脫水形式選擇的條件，主要根據污泥的理化性質(zhì)、進(jìn)泥含水率、脫水后泥餅含水率、占地、一次性投資和運行費用等，進(jìn)行綜合比較考慮確定。

為便于污泥進(jìn)一步處理處置，我國有關(guān)部門(mén)要求將城市污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥的含水率控制在60%以?xún)?。然而，目前尚缺少能耗較低、添加劑用量少、產(chǎn)能大且能對污泥連續進(jìn)行處理的深度脫水設備。當前市場(chǎng)上出現的板框式深度脫水處理機在脫水方面能滿(mǎn)足相關(guān)的要求，但其壓榨時(shí)間較長(cháng)（一個(gè)循環(huán)周期時(shí)間約3h 45 min）、不能連續出料、單臺設備處理能力小、設備使用壽命較短、技術(shù)有待完善等缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步的推廣使用。

2.固化劑穩定

該技術(shù)為在原污泥中加入石灰及其他固化劑，與污泥產(chǎn)生化學(xué)反應放出大量熱，降低含水率。

主要缺點(diǎn)：

?添加大量石灰、鋁基材料，污泥增量；

?污泥無(wú)法再次利用，只能填埋；

?運營(yíng)成本較高130-150元/噸。

3.污泥厭氧消化

厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行厭氧生化反應，分解污泥中有機物質(zhì)的一種污泥處理工藝。厭氧消化是使污泥實(shí)現“四化”的主要環(huán)節。首先，有機物被厭氧消化分解，可使污泥穩定化，使之不易腐敗。其次，通過(guò)厭氧消化，大部分病原菌或蛐蟲(chóng)卵被殺滅或作為有機物被分解，使污泥無(wú)害化。第三，隨著(zhù)污泥被穩定化，將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣，作為能源利用，使污泥資源化。另外，污泥經(jīng)消化以后，其中的部分有機氮轉化成了氨氮，提高了污泥的肥效。污泥的減量化雖然主要借濃縮和脫水，但有機物被厭氧分解，轉化成沼氣，這本身也是一種減量過(guò)程。目前，全國污泥厭氧消化工程約有60個(gè)，正常運行的≤15個(gè)。

厭氧消化技術(shù)的主要缺點(diǎn)有：

（1）投資大，運營(yíng)成本高、安全問(wèn)題；

（2）污泥需預熱耗費大量熱能，不能滿(mǎn)足維持自身需要；

（3）產(chǎn)生大量沼渣，需再次處理；

（4）甲烷氣體難以并入市政管網(wǎng)利用；

（5）北方地區冬季無(wú)法運行；

（6）安全隱患，占地比較大。

4.污泥好氧堆肥

污泥高溫好氧發(fā)酵，俗稱(chēng)堆肥，是指好氧環(huán)境下，利用微生物使污泥得到穩定，同時(shí)反應過(guò)程產(chǎn)生的高溫能殺滅致病菌。經(jīng)高溫好氧發(fā)酵后的產(chǎn)物，因含有豐富的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養物質(zhì)和微量元素，在其有毒有害物質(zhì)含量滿(mǎn)足國家相關(guān)標準的情況下，對農業(yè)、園林綠化和土壤改良是有益的，發(fā)酵產(chǎn)物的土地利用是國外普遍采用的處置方式；在其有毒有害物質(zhì)含量不滿(mǎn)足國家相關(guān)標準的情況下，發(fā)酵產(chǎn)物因具有良好的吸附性和低含水率，也是垃圾填埋場(chǎng)良好的覆蓋材料。常用的工藝有自然堆肥、封閉式堆肥、滾筒堆肥、豎式多層堆肥等。目前，全國污泥好氧堆肥工程約有35個(gè)。

好氧堆肥技術(shù)的主要缺點(diǎn)有：

（1）污泥泥質(zhì)不穩定，中重金屬難以穩定化，只能用作園林綠化用肥；

（2）堆肥過(guò)程產(chǎn)生大量的臭氣，污染周邊環(huán)境。

（3）加入大量秸稈等調理劑，不斷供氧，運行成本200元/t以上。

5.污泥焚燒

濕污泥干化后再直接焚燒應用得較為普遍，沒(méi)有經(jīng)過(guò)干化的污泥直接進(jìn)行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經(jīng)濟的。以焚燒為核心的處理方法是最徹底的處理方法，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積，但是其缺點(diǎn)在于處理設施投資大，處理費用高，有機物焚燒會(huì )產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì)。為防治焚燒產(chǎn)生二噁英等有害氣體，要求焚燒溫度高于850℃。焚燒后產(chǎn)生的焚燒灰可以改良土壤、筑路，制磚瓦、陶瓷、混凝土填料等。

核心設備焚燒爐，主體設備為塔形，底部有多孔板，板上放置載熱體砂為燃燒床，塔內襯有耐火材料，氣體從底部通入，污泥進(jìn)入后成沸騰流化狀態(tài)燃燒。目前全國污泥干化焚燒/協(xié)同工程約有15個(gè)。

污泥焚燒技術(shù)的主要缺點(diǎn)有：

（1）投資大、對鍋爐腐蝕嚴重，維護成本高；

（2）含水率80%污泥熱值低，焚燒耗費大量能量，摻燒1噸多用標煤70 kg，運行成本高300-400元/t；

（3）對尾氣排放影響較大，易產(chǎn)生二噁英等有害氣體。

6. 污泥衛生填埋

污泥衛生填埋簡(jiǎn)單、易行、成本低，污泥又不需要高度脫水，適應性強。但是污泥填埋也存在一些問(wèn)題，尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場(chǎng)選址或運行不當會(huì )污染地下水環(huán)境。填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當措施會(huì )引起爆炸和燃燒。目前我國用于填埋的土地資源緊張，污泥填埋渠道將很快沒(méi)有出路。

7. 污泥農用

目前，對污泥土地利用的政策法規還不清楚，因此污泥的土地利用比例非常有限。污泥土地利用面臨的最大瓶頸是重金屬和持久性有機污染物。在重金屬控制方面，德國做得較好。1977年以后，德國的污泥中大部分重金屬都呈下降趨勢，銅、鎳等元素的含量最近幾年基本趨于穩定。究其原因，德國污泥處理費用較高，主要通過(guò)水費覆蓋，企業(yè)若想最大程度降低成本，必不可少的是做好污泥穩定化。并在此基礎上，將污泥進(jìn)行土地利用，實(shí)現資源化。

8.污泥的建材利用

（1）污泥制取水泥質(zhì)材料

污泥含有大量的灰分，尤其是混凝法處理廢水的污泥中含有大量的Al、Fe等成分，是建筑材料可用的添加劑。不過(guò)在作為建筑材料之前，有關(guān)強度的提高、凝結特性和長(cháng)期穩定性還需進(jìn)一步研究。另外，成本高，而且人們對產(chǎn)品的安全產(chǎn)生憂(yōu)慮。

（2）污泥制陶粒

輕質(zhì)陶粒一般可做路基、混凝土骨料或花卉覆蓋材料使用。污泥制輕質(zhì)陶粒的方法按原料不同可以分為兩種，一是用生活污泥或厭氧發(fā)酵污泥的焚燒灰造粒后燒結，這種方法20世紀80年代已趨成熟，并投入應用。利用焚燒灰制輕質(zhì)陶粒需要單獨建設焚燒爐，污泥中的有機成分沒(méi)有得到有效利用。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了直接從脫水污泥制陶粒的新技術(shù)。

目前來(lái)看，依靠某一種單一工藝，已很難滿(mǎn)足污泥處理處置要求。針對不同地區、不同污泥種類(lèi)，綜合考慮氣候、區域特點(diǎn)、建設地條件等，把多種工藝巧妙結合，以達到最佳效果，是比較理想的選擇。在污泥處理工藝技術(shù)的選擇上，沒(méi)有最好的，只有最適合的。

四、污泥處理處置的加強與改善措施

改善管理政策和條例，并提高公眾對這一問(wèn)題的認識：

（1）確保污泥處理及處置充足的運營(yíng)費用。在發(fā)達國家，污泥的處置成本包含在水價(jià)里，占比達到50%。此外，污泥處理項目必須與污水處理廠(chǎng)同步建設。

（2）發(fā)展新技術(shù)與裝備。針對我國污泥產(chǎn)量大、含砂高、有機質(zhì)低的特征，加快關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)成套裝備及全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化集成應用；研究大型裝備，提高設備穩定性，降低故障率；開(kāi)展污泥綜合解決技術(shù)路線(xiàn)的集成研究。

（3）強化從污泥中回收能源和資源，包括污泥中磷的回收等。解決污染問(wèn)題的同時(shí)，實(shí)現物質(zhì)和能源的最大化回收；打破污泥土地利用的瓶頸是當前我國污泥處理處置的關(guān)鍵問(wèn)題。污泥土地利用是一種經(jīng)濟、可持續的污泥處理方式，在歐洲廣泛使用，但在中國卻很少。

（4）推廣PPP模式有助于在污泥處置中加速政企聯(lián)合，為企業(yè)提供極廣闊的平臺，也是政府解決污泥處置環(huán)保問(wèn)題的策略之一。

（文章內容來(lái)源：水工業(yè)市場(chǎng)雜志 文：袁芳，李曉尚，王一軍，張俊昊。作者單位：中環(huán)保水務(wù)投資有限公司；湘潭中環(huán)污水有限公司）