污泥处理与处置技术研究进展

程芳

【摘 要】 我国每年产生大量的污泥，污泥问题已经成为我国当前面临的一个严重的环境问题。本文综述了污泥处理与处置技术的现状，总结了该领域内新技术的应用，展望了污泥处理与处置技术的发展趋势，并提出了相关建议。

【关键词】 污泥处理 填埋 焚烧 土地利用 干馏

根据《中国污泥处理处置市场分析报告，2013版》，截止2013年三季度末，全国城镇污水处理量达到1.47亿立方米/日。预计到2015年末，污水处理厂湿污泥（含水率80%）全年产生量将达到3359万吨，即日产污泥9.2万吨。鉴于污泥中含有大量的有害成分如有机污染物、重金属、病原菌、寄生虫等，如此巨量的城市污泥，如果得不到妥善处置，将会对土地资源、水环境和城市卫生环境等带来巨大的威胁。科学地处理处置污泥已成为一个亟待解决的环境问题。

根据调查分析，我国污泥处理处置的主要方法中，土地利用占44.8%、填埋占31%、其他处置占10.5%、还有13.7%的污泥没有得到任何处置[1]。传统的污泥处理与处置方法各有利弊，需要权衡使用。安全可靠、经济合理的污泥处置方式是污泥产业必然的发展方向，具有重大的环境意义。

1 填埋的现状及优缺点

污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，是一项比较成熟的污泥处置技术。填埋的优点是处理容量大、见效快。但它也存在一些突出的问题。一是占用大量的土地资源，不少城市已经很难找到合适的场地建设新的填埋场；二是填埋污泥可能造成填埋场渗滤系统的堵塞，大大缩短了填埋场的寿命；三是填埋污泥产生大量的渗滤液，有害成分的渗漏可能对附近的土地和地下水造成污染；四是对填埋气进行资源化利用的填埋场较少，填埋气体不但污染大气而且对附近居民的健康造成隐患；五是由于污泥的流动性和不稳定性，容易发生坍塌事故[2]。

调查还表明，建设完全规范的无害化污泥单独填埋场，投资远不如想象的节省。一个日填埋量1000吨的污泥单独填埋场（20年的使用期），需投资0.5到2亿元。每吨污泥的处理成本（含投资成本）达15到30元，而且对污泥填埋的后续环境管理与处理成本还未考虑在内[1]。

填埋法处置污泥过去在发达国家采用的较多，但目前可供填埋的场地越来越少，因此其所占比例也越来越小。但是在发展中国家，由于监管要求松、技术门槛低、初期投资少，这种方式仍然是主要的处置方式。

2 土地施用的现状及优缺点

目前我国的污泥农用比例约44.8%，是主要的处理方式之一。我国污泥农用起于1961年北京高碑店污水处理厂的污泥农用项目。在国外污泥处置方式中，农用的比例也在逐年攀升。

污泥农用可以改善土壤结构，提供植物需要的氮、磷、钾等营养成分[3]。但在我国污泥农用仍然存在着隐患和风险。一是我国关于污泥农用风险的研究体系尚不健全，对于污泥处置的风险研究可用数据不充分，而且这些数据通常是基于短期（一到三年）的实验获得，长期（十年以上）的田间实验数据较为缺乏。多数研究表明，污泥的有害成分进入土壤后，其不利影响一般不会立刻表现出来，但若长期大量使用，其负面效应就会明显地表现出来[4]；二是许多发达国家已对污泥的处置制定了详细的法律法规，对污泥的标准、施用地点的选择、水源的保护、病原菌的控制、重金属的允许施入量、运输等都作了相应规定，而我国相关规定远不及国外的细致周全。目前比较有指导意义的标准仅有一个2008年制定的《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》；三是污泥土地利用，涉及到农业、园林、市政、卫生等多个部门资源分配、利益分配和管理权限分配，使得本来复杂的问题更加复杂，实施后问题也比较多。

3 焚烧的现状及优缺点

污泥焚烧可以达到95%左右的减量率，是一种一劳永逸的方法。而其它的处理方法如土地利用、填埋、建材利用等后续问题比较多，如果在监管和污染控制方面存在漏洞，将会造成更加严重的二次污染[5]。虽然在价格上污泥焚烧成本是其他工艺的2～4倍，但如果综合计算所有成本，将后续监测与管理等其它隐性费用计算在内，污泥焚烧的费用就不一定是最高的了。但是初期投资成本过高成为制约污泥焚烧的一个重要因素。

虽然焚烧法具有比较突出的优点，但是也要注意几个问题。一是焚烧废气的控制。焚烧可能产生二噁英、氮氧化物、硫氢化物、稠环碳氢化合物等污染物。可以通过控制焚烧炉温、利用烟气净化系统等方法做到焚烧废气达标排放[6]。二是焚烧飞灰和底渣的管理。污泥焚烧的飞灰属于危险废物，需要按照危险废物进行处置。焚烧底渣需要按照相关规定进行鉴别，如果属于危险废物，按照危险废物的标准进行处理。不属于危险废物，可按一般固体废物处置或者综合利用。

4 水泥窑协同处置

污泥的再利用技术中比较成熟的是利用污泥制造水泥。利用水泥回转窑处理城市污泥，不仅能实现污泥的减容和减量，而且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，不需要对焚烧灰进行处理，是一种两全其美的水泥生产途径[7，8]。

但是作为建材，污泥添加量过大会造成水泥品质的降低，形成新的资源浪费。因此这种方法能够处理污泥的量是有限的，很难满足工业化污水处理规模需求的处理量，不能作为一种主要的处理方法。

5 污泥处置的新技术

污泥处置的其他方法如制造纤维板[9]、生产陶粒[10]、涡流熔炉处理污泥等均有一定的研究，但是商业化应用还未成熟。目前商业化应用比较成熟的一项污泥处置新技术是干馏法处理污泥。

干馏是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行的化学反应过程。将燃料的燃烧与污泥的干馏分别在两个独立的空间进行。通过气体燃烧室的阶段性升温，将污泥中的水分蒸发，有机物转化可利用的冷凝水、可燃气体和生物碳，同时来自污泥的重金属被钝化并固定在灰分中[11]。

干馏法具有突出的优点：一是干馏处理污泥的过程是碳的还原过程，将有机碳元素转变为无机碳元素，干馏法处理污泥产生的副产品即生物碳具有很高的附加值，其化学性能稳定，能够长期保存，通常作为土壤改良剂用于园林、花卉、草原、农业等；二是干馏处理污泥全过程是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行，避免了产生二噁英、氮氧化物和硫氧化物等有害物质；三是干馏处理污泥过程中产生的混合气（水蒸汽、不凝可燃气）经过净化、分离处理后可以再利用；四是污泥在污水处理厂只要新建一个污泥干馏处理车间就能处理自身产生的污泥，摆脱了污水处理厂在进行污泥处理时，所受到的外部条件制约；五是干馏法将污水处理厂产生的污泥直接输送到干馏机组内进行处理，避免了污泥在存放过程产生臭气，污染大气环境。

综上所述，干馏法处置污泥投资相对节省、占地少、污染小、能实现资源的回收利用，具有传统处置方法不可比拟的优势。随着技术的进一步成熟，必将得到更广泛的应用。

6 展望

我国的污泥产量大、成分复杂，不是任何单一技术就可以解决的。从长远的角度来看，污泥的处理技术应该与污水处理的工业化、规模化过程相匹配。把污水——污泥处置作为一条流水线上的两个环节，污泥达到终端处置消耗的时间应当大体与污水处理速度相当。否则，水处理的高效率会造成污泥处置的迟滞，带来一系列的二次污染问题。

污泥是个社会问题，涉及到环保部门、建设部门、农业部门、国土部门以及发改委等多个部门，一个部门无法单独解决问题，各个部门要协调管理。从完善的政策法规到科学有效的监管，形成整体的管理链，污泥处理处置才能得到快速的发展。

参考文献：

[1]王凯军，余杰.城市污水厂污泥处理与处置技术的思路调整[C].中国水网2008水业高级技术论坛论文集，2008：128-133.

[2]闫志彬，孙开.国外污泥处理发展概况[C].中国石油和化工勘察设计协会热工专委会、全国化工热工设计技术中心站2010年年会论文集，2010：284-292.

[3]郭媚兰.城市污泥和污泥与垃圾堆肥的农田施用对土壤性质的影响[J].农业环境保护，1994，13（5）：204-209.

[4]Richard B，Stcenhuis T.Effect of sludge processing mode，soil texture and soil pH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading[J].Enviornment Pollution，2000，109：327-346.

[5]郭艳.污水污泥焚烧技术现状分析[J].资源节约与环保，2013，（10）：67-67.

[6]杨海英，魏玉芹，陈小方，陈姗虹.污泥焚烧过程中污染物排放及控制分析[J].珠江水运，2014（5）：69-71.

[7]廖庆强，姚素莹.水泥窑处置城市污水处理厂污泥工艺污染防治分析[J].中国资源综合利用，2010，28（9）：48-50.

[8]施惠生.利用水泥窑处理污水厂污泥的应用研究水泥[J].2002，（7）：8-10.

[9]周少奇.城市污泥处理处置与资源化[M].广州：华南理工大学出版社，2002.

[10]杨小文，杜英豪.污泥热干化在美国的应用[J].中国给水排水，2002，19（1）：90-92.

[11]郭立新，刘天元，罗景辉，李燕.污泥热处理技术的研究进展[J].长春理工大学学报（自然科学版）， 2008，3l（3）：90-94.