我国污泥处理处置现状及发展趋势分析

姜玲玲，孙 荪

（1.上海市环境卫生工程设计院，上海 200232；2.舟山市环境保护局，浙江 舟山 316021）

1 我国污泥处理处置技术现状

根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》数据，目前我国污水处理能力为1.247 6×108t/d，到2015年将增长到1.704 5×108t/d，同时全国污水处理设备的平均运行负荷率84%左右。预计截至2015年末，我国脱水污泥年产量将超过2.6×107t［1］。整个污水厂投资及运行费用的25%～65%用于污泥的处理与处置［2］，成为污水处理厂的沉重负担。

1.1 污泥处理技术

1.1.1 污泥浓缩/脱水

污泥的浓缩/脱水是污泥减容的主要方法［3］。目前，在众多的污泥浓缩方法中，重力浓缩和浮选浓缩是城市污水处理厂最常用的污泥浓缩方法［4］。该技术与发达国家相比，重力浓缩池和浮选浓缩池存在效率低、池体占地面积大、工程投资高、管理控制难等问题。

传统污泥脱水方法主要指污泥的自然干化，主要缺点为干化场占地面积大、卫生状况恶劣，容易产生二次污染等，因此目前各大城市已经很少使用。新型的污泥脱水机械主要有板框压滤机、离心脱水机、叠螺脱水机、带式压滤机、真空过滤机等［5］。污水厂一般根据污泥的理化性质、设备占地面积、投资费用、进出泥含水率及运行费用综合比较考虑污泥脱水设备。

1.1.2 污泥消化稳定技术

据统计，我国只有3%不到的污水处理厂建立了相应的污泥厌氧消化系统，而运行正常的不及1%［6］。污泥厌氧消化和好氧消化是主要的2种污泥消化稳定技术。污泥好氧消化技术中，应用较广的为污泥高温微好氧消化技术［7］和污泥好氧堆肥技术［8］等。污泥厌氧消化技术为目前应用最广的污泥生物处理技术，一般适用于日处理水量大于1×105t的污水处理厂。

污泥厌氧消化技术具有能耗低、运行成本低、污泥稳定性好、总污泥量减少、产沼气等特点，一般消化周期为25～30 d，可使污泥减量30%以上，同时具有较好的有机物去除率（30%～50%）［9］，且消化稳定后的产品适合农用，但也存在投资费用高、操作复杂、产生的甲烷存在安全隐患等缺点。

1.2 污泥处置技术

1.2.1 污泥卫生填埋

卫生填埋是污泥脱水后普遍采用的污泥处置方法，各国脱水污泥的填埋量如表1所示。

表1 各国污泥填埋占污泥处置总量比例 %

为了使脱水污泥的抗压强度和剪切力满足填埋场的填埋要求，进填埋场的脱水污泥含水率应不大于60%，有机质含量小于30%［10］。为了能更好地实现污泥的卫生填埋，很多处置脱水污泥的垃圾填埋场增设了深度脱水或者石灰稳定固化设施。

优点主要有：投资较少、运行成本低、适用范围广、容量大，可最大限度避免污泥的环境安全问题；但也存在容易污染地下水和土壤等缺点。随着污泥产量的迅速增加和土地资源的紧张，污泥的卫生填埋将不会成为污泥处理的最终发展方向。

1.2.2 污泥土地利用

污泥的土地利用是指污泥经过无害化处理后用于园林绿化、农田、盐碱地改良等［11］。污泥的土地利用操作简便、投资低，且污泥中含有氮、磷、钾及大量的有机物，对土壤的生物、化学及物理性质具有一定的改良作用。将无害化处理后的污泥用作土壤改良剂，不仅可以解决污泥终端处置后的出路问题，而且可以增加土壤的肥力，因此污泥的土地利用在我国具有较好的应用前景［12］。但污泥中含有的有毒有害物质，特别是污泥中难降解的有毒有害物质，一般的无害化处理很难将其去除，这些物质一旦进入土壤，必将会对环境造成危害。此外，污泥含有Cd、Pb、Hg、Mn等易被植物摄取，并在根、茎与果实内积累的重金属元素，很容易通过食物链危害人体健康。目前，我国还没有明确的政策法规来规范污泥的土地利用，因此，真正意义上的污泥土地利用还未实现。

1.2.3 污泥建材利用

污泥的建材利用主要指利用污泥及其焚烧后的灰分制造生化纤维、玻璃、水泥、陶粒、砖块等，是污泥资源化方式的一种。目前，污泥的建材利用在欧美国家以及日本逐渐发展起来，其中，英国和德国已经计划利用污泥焚烧灰制作建材，而日本已引进了污泥焚烧灰制砖技术。

1.2.4 污泥焚烧

污泥焚烧是污泥减量化最为显著的一种处置方式，主要包括污泥直接焚烧和污泥干化焚烧，由于国内污泥一般含水率高，且热值低，一般采用污泥干化焚烧，即将污泥含水率降低至40%以下再焚烧。目前，主要的干化焚烧工艺有污泥喷雾干化焚烧［13］和流化床工艺［14］。

干化后污泥焚烧发电或者用于制造水泥原料是污泥焚烧的主要发展趋势，目前已经在嘉兴、北京等地的发电厂和水泥厂建立了相应的污泥处置工程［13］。污泥干化焚烧可使污泥中的有机物全部炭化，病原体全部被杀死，极大地减少了污泥体积（可减少90%以上）。污泥焚烧系统复杂，投资成本高，焚烧产生的烟气处理成本较高，对设备操作工人的要求都高于其他污泥处置方式，污泥焚烧中温度控制不当，容易产生二恶英等有毒气体，产生二次污染，预计到2020年，我国干污泥的产量将会达到8.00×106t/a，并且随着大城市化和城市集群区域的发展［15］，利用焚烧方法处理污泥前景广阔。

2 我国污泥处理处置中存在的问题

污泥处理处置的最终目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化。污泥通过减量化、稳定化、无害化可以避免污泥的二次污染，通过资源化可以进一步实现对污泥中富含的有机质、氮、磷、钾等营养元素的资源利用。

目前我国污水处理厂的污泥处理设施基本实现了污泥减容，但由于污泥最终处置技术路线不明确、投资和运行资金不到位、法规监管体系不完善等原因，污泥处理处置还没有真正实现稳定化、无害化、资源化，存在着严重的二次污染风险。

1）污泥泥质存在着含砂量高、重金属含量高、有机物低、热值低的特点，严重影响了污泥能源化处理的经济效益［6］。我国污泥泥质与国际普遍适用的污泥处理处置方式存在差异。例如，污泥的厌氧消化技术在我国存在明显的水土不服。

2）污泥处理率及污泥设施配套率低。仅从上海市来看，污泥处理设施的规模仅占目前污泥量的25%左右，且大部分设施因为年久失修、老化及标准低下等原因已经停止运行。

3）污泥的稳定化、无害化程度低，现今城市污水厂的污泥多采用简单的浓缩、脱水技术处理，污泥处置仍以脱水后直接填埋为主。

4）由于我国污泥中重金属含量高，且农民更加习惯于施用化学肥料，限制了污泥土地农用等处置方式的应用和推广。

3 对策建议

1）污泥处理处置方法的选择，需要综合考虑环境生态效益与处理处置成本经济效益之间的均衡。从发达国家污泥处理处置的发展趋势分析，今后污泥处理处置的方向将以土地利用和能源利用为主，污泥填埋的比例将大幅度降低。

2）我国污泥处理处置可以在参考国外发达国家经验的基础上，逐步实现污泥处理处置的稳定减量化和资源化，并做到以集约化处理为主，分散处理为辅，处置以填埋、焚烧、资源化利用为主，近远期相结合，分期、分步实施。

3）我国是一个农业大国，污泥的农田林地利用可以作为主要的有效利用途径，同时，也要发展研究，如直接或间接作为燃料、热分解制油等能源化利用途径。

［1］栗秀娟，沈建锋，张岗，等.市政污泥处理和处置技术探讨［J］.中国高新技术企业，2013，20（11）：104-105.

［2］刘嫒媛，张芹芹.城市污泥基本特性与安全处置［J］.水科学与工程技术，2008，37（4）：63-65.

［3］张自杰，林荣，忱金，等.排水工程下册［M］.4版，北京：中国建筑工业出版社，2000.

［4］王新华，李秀芬，吴志超.城市污泥浓缩工艺在我国的研究和应用进展［J］.江南大学学报：自然科学版，2011（10）：373-378.

［5］王新.谈常用污泥脱水方法与设备［J］.建设科技，2009，45（10）：101.

［6］戴晓虎.我国城镇污泥处理处置现状及思考［J］.给水排水，2012（2）：1-5.

［7］Liu SG，Zhu N W，Li L Y，et al.Isolation，identification and utilization of thermophilic strains in aerobic digestion of sewage sludge［J］.Water Res，2011，45：5959-5968.

［8］Li Y B，Li W G，Wu CD，et al.New insights into the interactions between carbon dioxide and ammonia emissions during sewage sludge composting［J］.Bioresour Technol，2013，136：385-393.

［9］Li H，Zou SX，Li CC，et al.Alkaline post-treatment for improved sludgeanaerobic digestion［J］.Bioresour Technol，2013，140：187-191.

［10］董宏伟.浅谈污水处理厂污泥处置方式的选择［J］.科技资讯，2011（6）：148.

［11］薛澄泽，张增强.我国污泥土地利用的展望［J］.农业环境与发展，1997，14（4）：1-7.

［12］伉沛宇.我国城镇污泥处理处置行业政策及技术分析［J］.中国建设信息（水工业市场），2010（2）：11-15.

［13］王凯军，俞金海，俞其林.新型污泥干化/焚烧技术的试验研究［J］.中国给水排水，2008（11）：43-46.

［14］韩晓强，陈晓平.上海石洞口干化污泥焚烧炉的调试［J］.锅炉技术，2006（1）：77-80.

［15］中华人民共和国住房和城乡建设部．CJ 247—2007城镇污水处理厂污泥泥质［S］．2007.