北京市污水处理厂污泥处理处置的概况及问题

王 涛，杨 明

（1.机械科学研究总院环保技术与装备研究所，北京 100044；2.机械工业有机固废处理与资源化利用工程技术研究中心，北京 100044）

北京市污水处理厂污泥处理处置的概况及问题

王 涛1,2，杨 明1

（1.机械科学研究总院环保技术与装备研究所，北京 100044；2.机械工业有机固废处理与资源化利用工程技术研究中心，北京 100044）

介绍了北京市污水处理厂污泥处理处置历史和规划编制情况。北京市中心城区经历了堆肥、热干化、石灰干化、水泥窑协同焚烧、热水解+厌氧消化等技术路线选择过程，周边区县采用以堆肥为主的处理技术路线，处置方式均以土地利用为主。提出对上述处理处置技术路线的建议：1）土地利用方式符合北京地区实际情况但应关注相关标准的完善；2）厌氧消化系统运行稳定性、安全性和无害化程度应加以关注；3）区县污泥堆肥设施可采用车间化运营模式；4）应设置应急设施。提出如果土地利用作为最终处置方式得到认可，根据“处置决定处理”的原则，对于上游处理技术应给于全面评估，以确定最佳可行处理技术方案。

北京市；污泥；处理处置；堆肥；厌氧消化；土地利用

前言

1956年，北京市最早的污水处理厂—酒仙桥污水处理厂（一级处理）建成投产，处理规模仅为0.9万m3/d。之后数十年污水处理事业发展缓慢，污泥产生量较少，主要采用自然干化后直接农用的处理处置方式。

随着1990年开始全面推进城区污水治理工作，2000年开始郊区新城污水治理工作，2004年开始农村污水治理工作，北京市的污水处理规模快速增长；到2008年，全市污水排放总量为13.4亿m3，污水处理量10.5亿m3，污水处理率78%；2014年全市污水排放总量更达到16.15亿m3，污水处理量13.91亿m3，污水处理率86%。伴随污水处理规模和处理率的不断提高，污泥处理处置工作也逐渐深入推进，尤其体现在规划研究和技术路线选择这两个方面。

1 北京地区污泥处理处置行业规划

2003年《北京市城市污水处理厂污泥处理处置规划研究报告》通过专家评审，2004年总规划修编时纳入污泥处置厂布局和选址等方面内容，拟采用堆肥和热干化技术作为主导工艺路线，建设7个污泥集中处理项目，包括：东部楼梓庄（910t/d）、南部庞各庄（474t/d）、北部（457t/d）、西部（910t/d）4个堆肥项目，以及高碑店、小红门、清河3个热干化项目。

2012年4月，《北京市“十二五”时期水资源保护及利用规划》颁布，确定按照“无害化、减量化、资源化”的原则，与污水处理厂同步集约建设污泥处置设施。形成“城六区建成8处污泥处置工程（注：原有清河、方庄、水泥厂3处，扩建庞各庄1处，新建高碑店、琉璃河、小红门、郑王坟4处，增加污泥处理规模2700t/d），实现污水处理厂污泥全处理；每个区县至少建设1处污泥处置设施（注：规划11个新城建设11项污泥循环利用工程，处理能力达到2405t/d），集中处理新城和镇村污泥，实现污泥不外运”的污泥处置格局。

2013年4月，《北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案（2013～2015年）》颁布实施：

全市新建污泥无害化处理设施14处，新增无害化污泥处理能力3995t/d。其中：中心城区新建高碑店、郑王坟污泥干化工程，实施庞各庄污泥堆肥场改扩建工程；新城新建污泥无害化处理设施11处（包括怀柔区、密云县、延庆县、房山区、门头沟区、通州区、顺义区、大兴区、昌平区、平谷区、北京经济技术开发区污泥无害化处理工程等）。

目前，北京市污水处理厂污泥处理处置工作正进入全面实施阶段，与上述规划内容相比较有了较大变化。

2 北京中心城区污泥处理处置技术路线选择

2.1 选择历程

北京中心城区对污泥处理处置技术路线的选择分为三个阶段：

（1）第一阶段（2008之前）

北京地区最早系统开展污泥处理技术研究的是1985年北京市政污水处理研究所进行的污泥高温堆肥工艺试验。1997年北京市环境保护科学研究院在密云污水处理厂组织开展“污水污泥生产有机复合肥示范工程研究”,成为北京地区最早的污泥处理工程化应用示范。1999年，“北京城市污泥无害化农用示范工程”被列入当年国债项目，建设承担单位为北京城市排水集团和机械科学研究院等单位投资组建项目公司——北京汉新源科技发展有限公司，2002年6月该项目投入运行，即后来的庞各庄污泥消纳场，也是北京市第一座具有真正意义的污泥处理工程。之后规划中的东部楼梓庄堆肥项目和北部、西部堆肥项目纷纷进入立项、可行性研究阶段，但最终由于选址、环评等因素未能进入实施期。这一阶段北京中心城区污泥处理技术基本上以堆肥处理和土地利用处置方式为主。（注：在这一时期北京城市排水集团还曾与三河制砖厂联合实验污泥制砖建材利用，但由于北京市严禁黏土砖的生产销售以及处理过程存在二次污染，最终停止；此外，高碑店、小红门等两座污水处理厂均设置了污泥厌氧消化系统。）

（2）第二阶段（2008～2014年）

2008年中心城区污水排放量达到9亿m3，污水处理量8.4亿m3，污水处理率达93%，污泥压力日益增加；而随着《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》（住建部、环境部、科技部，2009年2月28日）、《HJ-BAT-002城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南（试行）》（环保部，2010年 2月）和《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》（住建部、发改委，2011年3月）等文件的出台，处理处置技术也有了更多的选择。为配合北京奥运和城市建设，北京在几年内集中建设运行了清河热干化项目，方庄、小红门石灰干化项目，以及琉璃河、北京水泥厂水泥窑协同焚烧项目，这一阶段不同形式的干化处理技术成为北京中心城区污泥处理技术的主流选择，而焚烧代替土地利用成为最重要的处置方式。

（3）第三阶段（2014年之后）

2014年，北京城市排水集团有限公司热水解厌氧消化技术国际合作签约，正式确定中心城区采用“污泥热水解+高级厌氧消化+深度脱水”模式进行污泥处理，处置方式采用土地利用为主。

北京中心城区的污泥处理处置设施现状见表1。

表1 北京中心城区污泥处理处置设施现状一览表

2.2 路线选择思路分析

从上面论述可以看出，北京中心城区先后将5种技术纳入污泥处理处置主导技术选择行列，并均不同程度付诸于工程实践，在实际应用过程中也清楚暴露出各自缺陷。

（1）堆肥

作为传统技术的代表，堆肥体现出良好的稳定性和经济性，庞各庄污泥项目到目前仍保持连续正常运行状态，历时13年，充分证明了这一点；早期规划优先选择堆肥也正是基于这种原因。但堆肥技术的发展进步明显落后于北京城市的发展速度。如楼梓庄等堆肥项目的下马就反映了占地面积和臭气污染问题制约着大型堆肥项目的实施推广。此外，堆肥产物、土地利用等受到限制也直接影响了当时对此类工艺的选择。

（2）热干化

热干化作为引进技术的代表恰好弥补了堆肥技术的缺陷，清河项目占地面积小且臭气污染易于控制，但高昂的运行成本和潜在的危险性（粉尘）影响了此类技术在北京地区的应用，且后期处置也是一个主要问题。目前热干化成品作为辅料运至庞各庄消纳场继续堆肥。

（3）石灰干化

石灰干化技术似乎具备上述两种技术的全部优点，如方庄国产系统和小红门进口系统运行情况均良好。但该技术从根本上仍属于增量化处理，添加消耗大量石灰资源，与减量化目标背道而驰，且碳排量高，最终处置受限，目前仅有填埋方式适用。上述问题注定该技术仅能作为小型、临时处理项目的备选技术，无法满足北京中心城区的要求。

（4）水泥窑协同处理

水泥窑协同处理曾一度成为污泥处理技术的热点，尤其是其作为处理处置一体技术，显示出得天独厚的优越性。但近些年雾霾治理限制了水泥行业的发展，在北京地区水泥窑本身已成为危险废物处理的稀缺资源，无法满足大规模应用的条件。此外，处理成本、二次污染、产品质量等因素也限制了此类技术的推广应用。

（5）热水解+厌氧

热水解+厌氧工艺作为北京中心城区污泥处理的主导工艺，与前面提到的规划不符，被全面推广具有突然性。该技术虽从理论上突破了传统厌氧技术的桎梏，提升了厌氧消化技术的竞争力，但缺乏在国内应用的实践经验。

北京中心城区污水处理厂，污泥项目布局情况见表2。

综上所述，北京中心城区对污泥处理处置技术路线的选择与国内污泥行业认知水平及技术发展息息相关，由于“十二五”计划进度要求而作出的选择，其最终效果如何，或者是否会出现新一轮的污泥处理设施规划，还有待时间检验。

3 北京周边区县污泥处理处置技术路线选择

相对于北京中心城区，周边区县污泥处理处置技术路线选择起步较晚，主要处理处置技术可分为三类：

（1）堆肥

延庆、房山、门头沟等多数区县采用堆肥技术+土地利用模式类解决问题，主要基于稳定性和经济性考虑。

（2）混烧

怀柔和顺义两区利用现有或在建垃圾焚烧项目的便利将污泥纳入，形成垃圾与污泥的混烧系统，既解决了处理问题又解决了处置问题。

表2 北京中心城区污水处理厂，污泥项目布局情况

（3）热水解+厌氧消化

密云采用了与中心城区类似的处理工艺。

北京中心城区污泥处理处置设施规划见表3。

表3 北京中心城区污泥处理处置设施规划一览表

4 问题与建议

4.1 土地利用处置的标准

北京污泥处置方式的规划目前或远期均以土地利用为主。根据相关调研成果可看出：北京从环境容量角

度，可以满足污泥土地利用要求（见表4）。

表4 北京市污泥土地利用容量分析

从泥质角度分析，总体上可达到国内最严格的《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》（CJ/T309-2009）A级污泥限值水平（中心城区Hg满足B级污泥限值），但也存在个别污水处理厂的个别指标超标现象，如房山良乡的Zn指标、密云的Ni指标等（见表5、表6）。

表5 2008年城区污泥重金属情况（部分） （单位：mg/kg）

表6 2008年北京市郊区污水处理厂污泥重金属含量（部分）（单位：mg/kg）

为实现污泥安全、可控利用，应根据北京市土地资源状况，尽快开展地方标准制定工作，对于消纳土地的类型、作物类型、施用量、使用频率等，应给予明确指标要求，既要防止污泥土地利用带来的实际危害，又要防止人为夸大风险水平造成的阻碍。

4.2 厌氧消化系统的稳定性

截至2011年，国内已建成市政污水处理厂3078座，其中配套建设厌氧消化系统的有50余座，在建设与运行方面积累了一些经验和教训。其中影响厌氧消化系统正常运行的最主要原因是中国城镇污水处理厂的水质与发达国家存在差异。

（1）有机质含量低

中国城镇污水处理厂的污泥有机质含量呈现地域和季节不均匀特点，总体水平较发达国家明显偏低。有机质含量低将直接影响厌氧消化过程的产气率指标，从而影响系统能耗和运行成本。保守估计，有机质含量低于60%的污泥很难在日后运行过程中实现设计经济指标，而北京中心城区的污泥有机质含量为51.8%～68.9%，总体仅略高于临界值。

（2）含砂量高

目前污水处理厂采用的沉砂系统主要用于去除污水中粒径大于0.2mm、密度大于2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。因此即使在除砂系统正常工作的前提下，部分砂粒也会随污泥进入到污水生化反应系统和污泥处理系统。在污泥处理系统中，由于砂粒具有流动性差、易沉积的特点，会引起污泥管道堵塞、消化池底部积砂，从而影响消化池的正常运行和沼气产量，并且磨损设备，尤其是机械式搅拌器。

此外，厌氧消化系统运行的安全性和无害化程度也是需要特别关注的问题。

4.3 区县污泥处理设施的运行管理

相对于中心城区，区县对于污泥处理设施缺乏建设和运行经验，从目前的工艺选择上看，大多数采用好氧堆肥+土地利用模式进行处理处置。因此，如果能统一设计标准，按照污泥处理设施车间化模式集中管理运行，并实现运行标准、维修维护、原材料供应的统一，将降低项目运营风险，减少投资和运行成本，实现效益的最大化。

4.4 应急设施的考虑

在上述问题没有明确结论的情况下，应急设施的设置显得尤为必要。应急设施应考虑应急容量、后续处理方式、周围环境影响、日常维护等问题。

5 结语

目前，我国在污水处理工艺选择和优化方面已经积累了丰富的经验，在污泥处理处置方面同样可以借鉴污水处理的经验，在充分分析掌握中国泥质特点的前提下，引入国外成熟技术时，应在本土化改良后谨慎适度推广，否则将只能是事倍功半，甚至无功而返。如果土地利用作为最终处置方式得到认可，那么根据“处置决定处理”的原则，对于上游处理技术可据此给于全面评估，以确定最佳可行处理技术方案。

[1] 北京市污泥处理处置技术及产业政策需求分析与技术选择研究报告[R]．北京： 北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心，北京市水利科学研究所，2009，5．

[2] 王涛，王鑫洁．污泥厌氧消化技术现状及应注意的问题[J]．中国环保产业，2013 （5）：49-54．

[3] 王涛．污泥堆肥技术现状及处理处置过程中应注意的问题[J]．中国环保产业，2014（2）：30-35．

General Situation & Problems of Sludge Treatment and Disposal in Beijing Sewage Treatment Plant

WANG Tao1,2, YANG Ming1
(1.Institute of Environmental Technology and Equipment, China Academy of Machinery Science, Beijing 100044; 2. Engineering Technical Center of Organic Solid Waste Treatment and Resource Utilization of Machinery Industry, Beijing 100044, China)

This paper introduces the history and planning of sludge treatment and disposal in Beijing disposal of sewage treatment plant. Beijing central city zone has experienced a technical route selection process of composting, hot dewatering, lime dewatering, cement kiln co-incineration, thermal hydrolysis + anaerobic digestion, the surrounding counties take compost as a dominical treat¬ment technical route, and the land use is used as a main disposal mode. The paper puts forward suggestions for the above-mentioned treatment and disposal technical routes.

Beijing city; sludge; treatment and disposal; compost; anaerobic digestion; land use

X703

A

1006-5377（2016）11-0064-05