市政污泥合理化处置策略探讨

於霞YU Xia；张玲ZHANG Ling；候佳艾HOU Jia-ai；孟思聪MENG Si-cong；江刚JIANG Gang

（①浙江福星环境发展有限公司，台州 318000；②台州市经济建设规划院有限公司，台州 318000；③维尔利环保科技集团股份有限公司，常州 213000）

0 引言

近年来，随着人口、经济的增长，城镇污水厂的规模不断扩大和完善，随之而来市政污泥的产生量也与日俱增，未处理的污泥是环境的一大威胁，如何得到合理处置日益重要。市政污水处理产生的污泥中包含了有机物、重金属、寄生虫卵及致病菌等成分极其复杂。如不能彻底控制和有效处理将对生态环境和人类健康构成严重威胁，同时也影响着城镇社会经济的发展节奏。就目前的处置情况来看，由于收集成本高、处置能力有限、处置方式传统，在处理污水的同时如何有效安全地处理市政污泥亟需引起重视，是迫在眉睫和必须解决的难题。本文通过分析某地区实际情况，就现阶段市政污泥的处置现状和存在问题进行了研究探讨，并提出了相应的对策和建议。

1 市政污泥处置现状

1.1 市政污泥的性状

市政污泥是城镇生活污水厂在处理过程中产生的沉积物，不同城市不同来源污水处理厂产出的市政污泥性状不同。我们对某市4 个大型城市污水厂的市政污泥进行了采样检测，其中2 座是纯生活污水处理，另外2 座是生活污水和部分工业污水混合处理，主要检测指标包括含水率、pH 值、有机质含量以及镉、砷、铬、铅、铜、锌等重金属指标。通过检测结果分析，该区域的市政污泥有以下几个特性：

①含水率高。市政污泥各组分的水在去除阶段的蒸发效率不同，脱水难度大，从二沉池出来的污泥含水率为97～99%，污水厂普遍采用浓缩、机械脱水的方式处理后外运处置，检测的四个市政污泥样品含水率均在80%左右。

②有机质高。采集的样品中，市政污泥有机质含量高（60～80%），已达到发达国家水平，这与近几年雨污分流、截污纳管、污水零直排等治水行动密切相关，污水厂进水浓度达到设计值，市政污泥有机质含量高。

③重金属问题。重金属含量的问题在城市污泥产生之初就一直是存在，一直持续至今，本次检测的4 个样品中，2 个纯生活污水处理的污水厂污泥重金属含量远低于污泥园林利用的污染物限值[1]。另外2 个污水厂有电镀企业的废水排入，污泥重金属轻微超标，主要超标金属为镍和铜，但超标倍数不高，约0.3～0.5 倍。纵观全市在运营的30座城市污水厂，其中有化工、电镀和制革等涉重金属污染物排放企业的污水厂占有8 座，污泥产生量占比约43%，这部分污泥可能存在重金属超标问题。

1.2 市政污泥处置存在的问题与原因

1.2.1 运输困难，市政污泥实际处置率不高

市政污泥外运一般有两种方式，一种是脱水处理后外运，一种是带水收集外运，但无论哪种方式，价格成本都较高。据调查，目前各污水处理厂通过机械脱水设备，将市政污泥含水率降至80%再外运，但若要将含水率80%的市政污泥再脱水至60%，其脱水成本要增加将近两倍，同时市政污泥越多脱水成本越高，故大部分污水处理厂会选择直接将含水率为80%的市政污泥外运处置。而直接收集含水率为80%的市政污泥，在运输过程中要求密闭、不漏水，对运输车辆要求高，其运输成本也相对较高。这导致许多污水厂不愿意及时外运，污泥处理厂也不会主动收。

1.2.2 堆积增加，未外运的市政污泥增加净水成本和风险

以某地区的污水厂为例，其污水厂每天处理8 万吨左右污水，执行一级A 排放标准，日均产泥量应为40～50吨，但实际外运量只有25 吨；另一个污水处理厂每天处理4.5 万吨左右污水，执行准IV 排放标准，日均产泥量应为50 吨，实际外运量只有20 吨。经调研，该地区得市区目前每天实际污水处理能力为16.85 万吨，日均产泥量应在180 吨左右，而实际外运处理量约为100 吨。未外运的市政污泥继续堆积在污水处理池中，污水厂延长排泥周期，表面上减少了污泥产量，实际上大量污泥堆积超负荷运行，会导致活性污泥中的大量微生物活性降低，甚至中毒死亡。为提高微生物活性，就要增加处理药剂的使用量，如此污水处理成本就要增加。经测算，处理6 万吨污水大概需要多投入2000 元左右的药剂量，再者，污泥长时间堆积也使污水处理风险升级，预计可能会增加20～50%的翻泥概率，一旦翻泥，整套污水处理系统将崩溃停止运行甚至报废。污水处理厂需要增加近30～50%的处理成本以妥善处理掉这些污泥，是一笔极大的支出。

1.2.3 市政污泥最终处置方式欠缺多元化

①污泥填埋逐渐收紧。由于成本相对较低且相对便捷，以往各污水处理厂在选择污泥处理方式上最先考虑就是将污泥运至专门填埋场进行填埋。但由于容易造成二次污染，已不符合当前环保要求。目前，填埋场均已拒绝污泥入场填埋，污泥处理规模上已经缩水，污泥填埋处理的方式将渐渐消失。

②传统掺烧处置率低。经调研，以某地区为例，目前采取的处置方式主要是将生活垃圾与污泥运至垃圾焚烧厂掺杂焚烧，但该方式污泥的实际处置效率仅能达到62%。为了提高处置率，垃圾焚烧厂提标改造预将其中一个流化床技术的锅炉专用于污泥焚烧，但是专门的设备处理污泥其处理成本就达近480 元/吨，大大高于230 元/吨的传统掺烧成本。

③资源化利用率不高。实现资源化利用是市政污泥处置应优先选择的方式。经调研，某地区的实际污泥处理量中只有34%的市政污泥通过资源化利用进行处理，资源化利用率不高。究其原因，由市政污泥制成的砖破损大且成品率较低，故制砖的生产成本相对于普通的砖块高，与普通产品相比没有价格优势；产品质量不稳定影响产品销路，污泥制砖前景不稳定。

1.2.4 市政污泥处置的政策法规不够完善

目前有关市政污泥处置的多项相关规范和政策也有部分出台，但多数为几项技术性指导文件[2]。目前已制定和颁布了如《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》、《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》等市政污泥的农用/林地用/园林绿化/土地改良等系列泥质标准及或污染防治规范性技术指导[3，4]。这些标准规范及指导文件主要偏重对市政污泥处置技术性或环境风险的预防，仅提出了对重金属限值的量化，或前端预处理和后端处置环节的风险控制上的定性要求。但目前由于对污泥处置缺乏统一规划、协调和监管，处置后的市政污泥资源化利用进入土壤仍处于混乱和比较敏感的阶段，市政污泥处置还未全面列入城市规划中。

2 国内外市政污泥处置发展趋势

国外市政污泥处理处置方面的经验和技术十分丰富，值得我们根据实际情况适当的借鉴。根据资料查询，美国市政污泥的最终处置方式中60%为农用，17%和20%通过填埋和焚烧的方式进行处置，仅剩的3%用于生态修复；在欧盟，市政污泥的最终处置方式中，农用的占比为50%以上，填埋和焚烧的占比分别为20%和22%焚烧，随着填埋方式逐渐受到限制和禁止，焚烧量没有发生改变，土地利用量逐渐提高[5]；在发达国家，市政污泥通过堆肥资源化土地利用的比例在不断提高，但从技术文件、市场应用、重金属、臭气等问题方面依然存在一定的限制。同时市政污泥能源化的途径如焚烧、碳化、厌氧消化等处置方式也有一定的占比，但由于这些方式处置相对比较复杂且需要辅助手段加以脱水、提纯所含有的如沼气、可燃碳等能源机质，在成本方面会相对提高。

在我国，重水轻泥的意识和技术经济的制约，影响着我国污泥处理处置的起步，当前我国的污泥处置设施已基本实现减量化处置，对于无害化和资源化的路径还需要继续探索。传统城市污水厂的污泥未经过前期的处理直接进入农田使用，有效成分无法得到最大化利用，因污泥成分复杂，土地盐碱化、农作物的烧苗和病虫害等问题也因此加重；简单直接的填埋的方式占地面积大周期长，且污泥中的有害物质会不同程度地污染地下水环境，易带来二次污染；在我国市政污泥通过厌氧消化的处理方式普及率过低，据统计普及率仅为3%[6]；污泥干化协同焚烧可以规模化处置污泥和节约大量的土地，随着国产化污泥干化系统设备的增加，通过这种方式处置市政污泥的方式也不断增多，同时焚烧后的飞灰可作为新型建材用于制砖、制陶粒等，污泥协同焚烧成为污泥热处理的重要发展方向。

我们对某市的市政污泥实际处置情况进行了调研见表1，根据实际数据调研来看，目前该市市政污泥的主要处置方式有制砖、垃圾掺烧以及污泥填埋。目前市政污泥的实际处置率只有约45.9%，最终处置方式分布为：19%填埋，46%焚烧和34%建材利用，已基本实现了污泥减容，但还没有真正实现稳定化处置和无害资源化利用。

表1 某市市政污泥处理处置设施设计及实际处置状况

3 污泥处置技术

目前污泥处置的方式多种多样，包括卫生填埋、干化焚烧、堆肥、土地利用及建材利用等，各种处置方式的优缺点及经济分析分别见表2 和表3。

表2 污泥处置方式的优缺点分析

表3 污泥处置技术的成本收益分析

卫生填埋占地面积大周期长且易造成地下水污染已被全面淘汰禁止；污泥干化焚烧减容量大，但是投资大，运维成本高，在经济发达和土地紧张的地区可优先考虑；建材利用存在产品质量层次不齐、成品率低和耗能高等缺点；市政污泥中的有机质、氮磷营养物等丰富，经稳定化和无害化处置后可转化为用于园林地、绿地、沙化地的营养成分，符合我国的国情需求。综合来看，单一新技术并不能代替系统层面上全方位优化，没有一种方式可以解决所有问题。我国对生物质能源的利用和环境质量的提高具有更高的要求，市政污泥合理化处理处置应以减量化为基本，无害化为目标，资源化为手段，结合污泥特性、经济条件和土地条件因地制宜以实现污泥的无害化处置与资源化利用，污泥的最终出路才能得以解决。

4 污泥处置对策和建议

4.1 多方协作，实现收运处置全过程监管

建议地方市级层面牵头，统筹协调多个部门通力协作，对市政污泥从源头产生到末端处理全过程监管；同时，加强立法规范，如加强技术标准、管理办法、处理补贴等政策的研究与制订。

4.2 规划布点，各地建立污泥中转站统一收集

建议结合地区特点因地制宜，建立一些中转站统一收集，在土地指标、征收和供应等方面给予充分的保障，优先安排项目用地。

4.3 拓宽污泥出路

污泥处置的瓶颈就是如何把污泥变成产品，解决污泥最后一公里出路。在新兴污泥处置领域，鼓励支持污泥资源化的利用，为污泥的出路广开源。可采取协同焚烧、高温好氧发酵、园林用土、热干化和餐厨垃圾协同厌氧发酵等多元化处理处置方式。近年来，我国污泥处置方面的政策和规范也在不断的完善和出台，如《GB 4284-2018 农用污泥污染物控制标准》、《NYT 525-2021 有机肥料》等政策标准相继出台并发布实施，好氧堆肥和土地利用结合遵循了资源循环利用的理念，能耗较低的、收益高、污泥中大量的有机质能够回归土壤，若规范处置和利用能将污泥资源化利用发挥到最佳水平。

4.4 完善政策法规

目前市政污泥的处置存在着投资大、收益少的特点，政策的扶持和管理的严格标准对污泥实现合理化处置具有重要作用，可通过政策调控的手段引导污泥处置方向，在市政污泥稳定减量化和无害化的基础上，鼓励资源化利用；完善污泥处理处置价费机制，避免存低中标项目违约以及处置的风险；利用科研机构和高校的研发力量，不断创新提升污泥处置新技术；建议建立市政污泥无害化综合处置中心，对符合循环经济导向，拥有自主知识产权的污泥资源化利用企业给予一定的差别化政策和资金扶持；制定并发布地方性的污泥产物土地利用技术规范，从而在技术标准上解决污泥的随意倾到、堆放和填埋造成的二次污染问题。

5 结语与建议

市政污泥的科学规范处理为污水处理厂及周边企业的稳定连续运行奠定了基础，污水处理厂的稳定运行可以大幅度减少污水排放，从而保护了环境。故我国城镇污水处理厂市政污泥处置的技术路线应结合市政污泥本身有机质含量高、含水率高、产量大、成分复杂等特性，考虑经济、环境和土地条件因地制宜充分考虑污泥的“资源”和“污染”双重属性。