截至2015年9月底，全國城鎮累計建成污水處理廠3830座，污水處理能力已達到1.62億m3/d，伴生的污泥已突破3000萬t/年(含水率80%計)。根據住建部統計數據，截至2014年底，通過建材、焚燒、制肥、衛生填埋等無害化處置的污泥約為56%，近半數污泥尚未做到無害化處理，約三分之一污泥采用“臨時手段”處置，百分之十幾的污泥不明去向，未能達到國務院《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中要求的80%污泥無害化處理處置目標。污泥問題已成為污水處理領域的瓶頸。與國外發達國家相比，我國的污泥成分泥砂和重金屬含量相對較高、有機質含量少，致使污泥厭氧發酵產氣率低、焚燒處理熱值偏低、土地利用環境風險大。因此，開發適合我國污泥泥質特征的污泥處理處置與資源化技術意義重大。
 

近幾年，隨著全國城鎮污水處理設施的大規模建設、國家水體污染控制與治理科技重大專項的全面實施，我國污泥處理處置及資源化技術和裝備得到了快速發展，儲備了系列原創技術，形成了一批代表性示范工程，為污泥問題的解決提供了技術支撐。

1污泥處理處置的基本原則和技術路線

1.1基本原則

對污泥進行處理處置與資源化利用時應遵循“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠”的基本原則。其中，安全環保是必須堅持的基本要求;循環利用是應努力實現的重要目標;節能降耗是應充分考慮的重要因素;因地制宜是方案比選決策的基本前提;穩妥可靠是貫穿始終的必需條件。

在制訂污泥處理處置規劃時，應根據污泥處理處置階段性特點，同時考慮應急性、階段性和永久性三種方案。充分利用其他行業資源來進行污泥處理處置可作為階段性方案，并應具有應急的處理處置方案，防止污泥隨意棄置，保證環境安全。在選擇污泥處理處置技術時，應按照“處置決定處理、處理滿足處置”的要求，在確定了污泥處置方式的基礎上選擇適宜的污泥處理技術。同時優先采用先進成熟的技術，對于研發中的新技術，應經過嚴格的評價、生產性應用以及工程示范，確認可靠后方可采用。

1.2技術路線

污泥處理處置的目標是實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化。減量化、穩定化、無害化可以降低處理費用、避免二次污染;資源化可以實現污泥中有機質和營養元素的循環利用。污泥處理處置及資源化方式，要充分考慮污泥的泥質特征、所處地區的環境條件和經濟水平。鼓勵發達城市以資源化利用為主要目標，欠發達城市和地區以穩定化、無害化為近期目標，同時考慮未來污泥資源化利用的可能性。鼓勵符合標準的污泥進行土地利用。有條件的地區，可推廣污泥制建材等綜合利用;不具備相應條件的可采用填埋處置。

污泥處理以滿足土地利用時，鼓勵采用厭氧消化或高溫好氧發酵(堆肥)等方式處理污泥;污泥以填埋為處置方式時，可采用高溫好氧發酵、石灰穩定等方式處理，也可添加粉煤灰對污泥進行改性;污泥以建筑材料綜合利用為處置方式時，可采用熱干化、焚燒等處理方式。鼓勵大中型城市采用干化焚燒和建材利用為主的技術路線，中型城市或大城市區縣采用“厭氧消化+土地利用”的技術路線，小型城市或區縣采用“好氧發酵+土地利用”的技術路線。

2污泥處置及相關要求

2.1污泥土地利用

污泥的土地利用包括農用、園林綠化、土地改良，也是污泥有機質、氮磷鉀營養物質最重要的資源化利用方式，鼓勵經穩定化無害化處理且符合國家相關標準要求的污泥進行土地利用。當泥質滿足《城鎮污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質》(GB/T 23486-2009)要求時，可以用于園林綠化;當泥質符合《城鎮污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質》(GB/T 24600-2009)規定時，可以用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等土地改良。禁止不達標污泥進入耕地，當把污泥用于農田、果園或牧草地時，除了泥質達到《農用污泥中污染物控制標準》(GB 4284-84)和《城鎮污水處理廠污泥處置 農用泥質》(CJ/T 309-2009)規定外，還應根據當地的土壤環境質量和農作物特點，結合《土壤環境質量標準》(GB 15618-2008)，研究提出包括施用范圍、施用量、施用方法及施用期限等內容在內的污泥農用方案，經污泥施用場地適用性環境影響評價和環境風險評估后，進行污泥農用并嚴格施用管理。

2.2污泥建材利用

污泥的建材利用包括制水泥添加劑、制磚、制輕質骨料等。當污泥泥質滿足《城鎮污水處理廠污泥處置 制磚用泥質》(GB/T25031-2010)要求時，污泥可直接作為制磚原料;當污泥泥質滿足《城鎮污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產用泥質》(CJ/T 314-2009)要求時，污泥可直接作為水泥熟料生產的原料。污泥建材利用時應嚴格防止生產和使用過程中的二次污染。

2.3污泥焚燒

污泥的焚燒包括單獨焚燒、與垃圾混合焚燒、利用工業鍋爐焚燒和利用火力發電廠焚燒。污泥焚燒應在調查本地區可資利用的垃圾焚燒、水泥及熱電等窯爐狀況的基礎上，鼓勵利用現有窯爐對污泥進行協同焚燒，以降低污泥處置設施的投資。當泥質滿足《城鎮污水處理廠污泥處置 單獨焚燒用泥質》(GB/T24602-2009)要求時，污泥可以單獨焚燒，并與干化聯用，以提高污泥的熱能利用效率。焚燒后的灰渣，首先考慮建材利用，也可直接填埋;經鑒別屬于危險廢物的灰渣和飛灰，應納入危險固體廢棄物管理。采用污泥焚燒技術方案時，應參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485-2014)防止二次污染。

2.4污泥填埋

當污泥泥質不適合土地利用，且當地不具備焚燒和建材利用條件時，可采用填埋處置。污泥的填埋包括單獨填埋、混合填埋和特殊填埋。污泥填埋前需進行穩定化處理，可采用石灰穩定等工藝，也可通過添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進行改性處理，處理后泥質應符合《城鎮污水處理廠污泥處置 混合填埋用泥質》(GB/T 23485-2009)的要求。污泥填埋處置應考慮填埋氣體收集和利用，減少溫室氣體排放。

3污泥處理處置及資源化新技術

3.1污泥原位減量技術

污泥原位減量技術是通過降低污水處理過程中細胞合成量、增強微生物自身內源呼吸能力、促進微生物的自身分解，最終達到減少剩余污泥產生量的目的。因此，污泥原位減量與污泥減容減量有本質上的區別，后者只是通過降低污泥含水率縮減污泥。實質上，傳統的污水處理工藝通過延長曝氣時間、增加污水在曝氣池內的停留時間，可提高微生物內源代謝反應的自身氧化率，減少污泥的產量。但是，這種方式會增大池容和曝氣量。近年來，國內外學者基于溶胞-隱性生長、解偶聯代謝、生物捕食以及內源代謝/維持代謝等理論，對污泥原位減量技術進行了大量研究，污泥減量可達到21%~87%。在這些基礎研究成果的指引下，對傳統成熟工藝進行組合、改進，可以在滿足原有污水處理功能的基礎上，同時獲得較好的污泥減量效果。“好氧-沉淀-厭氧”是一種基于解偶聯機制的改進活性污泥系統，在污泥回流過程中加一個厭氧池，使好氧微生物在好氧段產生的ATP 在底物缺乏的厭氧段被消耗，不能用于細胞合成，從而降低污泥產量。嵌入式旁路污泥減量是在CASS反應器的基礎上，通過控制反應區低溶解氧、堿解污泥使其碳源化、回流碳源化污泥強化生物反硝化能力等手段，可使系統的污泥減量率大于25%，其中有機污泥減量率大于55%，有效達到污泥原位減量。水蚯蚓原位消解污泥技術是在傳統污水處理系統生化池中引入更高營養級的后生動物水蚯蚓，延長系統中的生物鏈，促進物質循環和能量流動，利用水蚯蚓和微生物的協同作用原位消解污泥，實現污泥原位減量。

3.2污泥減容減量技術

污泥減容的目的就是降低污泥含水率、減小污泥體積，實現污泥最基本的減量化。在減容過程中污泥的生物固體量幾乎沒有改變。傳統的污泥減容減量技術包含了污泥濃縮和污泥脫水兩個過程。濃縮是減縮污泥間隙水，脫水是減縮污泥毛細水和表面附著水。在技術原理上，污泥濃縮和脫水沒有重大突破，主要方法包括重力濃縮、機械濃縮、離心脫水、帶式脫水和板框壓濾脫水等，裝備也已經國產化，今后的研究重點是如何進一步降低藥耗、電耗和降低污泥的含水率。由于在機械脫水過程中污泥的壓密方向和水的排出方向一致，壓力愈大，壓密越甚，水分流動的通路將逐漸被堵塞，因此傳統的機械脫水技術較難進一步降低污泥的含水率。

為了進一步提高污泥的脫水效果，近年來電滲透、射流、真空等有別于傳統機械脫水的新技術逐漸得到應用，也建立了一批示范工程，泥餅的含水率可達到60%以下，被稱為深度脫水。污泥深度脫水是我國特有的一種污泥脫水工藝，就電滲透脫水技術而言，它是基于污泥中細菌的主要成分蛋白質在pH接近中性的環境中通常帶負電荷，在電場作用下，帶電顆粒將在分散介質中作定向運動。電滲透脫水技術就是利用帶電顆粒和周圍介質的電滲透和電泳實現污泥深度脫水。在電滲透過程中，水的流動方向和污泥絮體流動方向相反，水分可不經過泥餅的空隙通道。因此，電滲透脫水不受污泥壓密引起的通道堵塞或阻力的影響，脫水效率比一般方法提高10%~20%。桑德環保將“電滲透”與“板框壓濾”進行耦合開發的“污泥電滲透高壓干化機”，在不投加任何化學藥劑的情況下，可將城市污泥含水率從80%~85%降至40%~60%。

3.3污泥干化技術

污泥干化是在污泥脫水后，利用熱能進一步減少污泥含水率的方法。通過干化處理后，污泥的含水率可降至40%~10%。污泥干化是一個能量凈支出的過程，能耗費用在系統運行成本中的比例大于80%，因此發展節能低碳污泥干化技術具有重要的現實意義。近年來，污泥干化技術發展較為迅速，主要聚焦在三個方面，一是利用太陽能、生物質能等新能源進行污泥干化;二是對干燥機或反應器等裝備進行優化;三是對污泥干化新技術的研發，比如水熱干化、生物干化、污泥低溫射流干化、低溫真空脫水干化、微波干化、超聲波干化和熱泵干化等。

污泥水熱干化是將污泥在密閉容器內加熱，在一定溫度和壓力下破壞污泥的膠體結構，降低污泥粘度，提高污泥的脫水性能，經壓濾脫水即可得到含水率為60%的泥餅。污泥生物干化是利用微生物高溫好氧發酵過程中有機物降解所產生的生物熱能，通過過程調控手段促進水分蒸發，從而實現快速去除水分的一種干化處理工藝。太陽能污泥干化是利用太陽能提升溫室內部氣體溫度，擾流風機將上部未飽和的熱空氣吹到污泥表面，打斷污泥表面形成的飽和冷空氣層，形成混流效應，將污泥水分吸收帶出溫室。污泥低溫射流干化系統能夠在常溫下利用音障原理，采用高速風機產生超高速氣流沖擊波對污泥進行破碎，污泥和水在粉碎的過程中分離，然后再經過氣、液、固三相分離裝置進行脫水和固體顆粒的回收。低溫真空脫水干化成套技術利用通過真空系統將腔室內的氣壓降低，使濾餅中水的沸點降低，同時通過隔膜板和加熱板對濾餅加熱，使水分蒸發的速度加快，比在常壓下加熱干化的效率更高。

3.4污泥焚燒技術

污泥焚燒是最徹底的減量化技術，通過焚燒污泥，污泥的體積縮減至原污泥10%以下，焚燒產物為穩定的惰性灰渣，可以進行建材資源化利用，實現了真正意義上的穩定化、無害化和資源化，更為重要的是焚燒污泥產生的熱量可回用于濕污泥的干化，有利于污泥生物質能源的循環利用，是國際上大型城市的主流污泥處理工藝。但是，由于污泥干化焚燒工程規模大、工藝復雜，建設成本和運行成本均較高，現階段大力推廣和應用該技術還顯得較為困難。以上海某污泥處理工程為例，規模為150 tDS/d的污泥干化—焚燒—煙氣處理工程，工程投資高達6億元，其中建安費為4億元，折合單噸污泥建設成本約53萬/t濕泥(含水率80%計)，直接運行成本為200元/t濕泥。因此，從降低污泥處理處置設施的建設和運行成本角度考慮，鼓勵利用現有窯爐對污泥進行協同焚燒。

近年來，隨著一批示范工程的建設，污泥焚燒技術和裝備得到了快速發展，具有代表性的成果包括異重流化床污泥清潔焚燒技術、濕污泥循環流化床一體化焚燒技術以及污泥協同焚燒技術等。其中，異重流化床污泥清潔焚燒技術采用石英砂床料，通過在流化床中添加鈣基物質，并結合爐內燃燒溫度控制等手段，有效防止了大污泥凝聚團在流化床內的沉積。濕污泥循環流化床一體化焚燒技術是在循環流化床燃燒技術和污泥流化床干化技術的基礎上，把相對獨立的污泥干化和焚燒過程耦合在一起，回收熱灰和高溫煙氣熱量進行濕污泥的預干化，在一個系統中完成濕污泥的干化和焚燒，大大降低了污泥處置的能耗和成本。污泥協同焚燒技術則將污泥與其他物質利用現有的工業焚燒爐進行混合焚燒，目前已經在火力發電廠、垃圾焚燒廠、水泥窯焚燒實現了工程示范，進一步研發的重點是添加量對爐體影響和煙氣的污染控制。

3.5污泥厭氧消化技術

厭氧消化是最常見的污泥穩定化和資源化處理技術，能夠實現污泥中碳、氮、磷等自然資源的循環利用。在發達國家，規模化污水處理廠大都設置了污泥厭氧消化裝置，在解決污泥處理的同時還可以利用沼氣提供污水處理廠40%~60%的電耗。由于我國污泥的泥砂含量高、有機質含量低，沼氣產量低、品質差，能量化效率低，再加上建設成本高，致使污泥厭氧消化設施長期處于建造和運行雙困難的狀態。近年來，厭氧消化技術取得了較好進展。基于我國污泥特征，就提升厭氧消化效率的途徑展開了大量研究，開發了高含固厭氧消化、有機質協同厭氧消化、預處理+多級多相厭氧消化等創新技術，部分技術已經形成示范工程或裝備，如高溫高壓熱水解技術裝備、污泥濃縮/消化一體化技術裝備。典型工藝有初沉污泥與剩余污泥水解碳源回收和利用技術、分級/分相厭氧消化技術、污泥與城市有機質協同厭氧消化技術等。其中，高含固厭氧消化技術是基于污泥細胞破解技術，通過污泥細胞破裂、有機物溶出，提升厭氧消化速率和轉化效率，提高沼氣產量和品質。常見的細胞破解預處理技術有熱水解、堿處理、超聲波預處理、臭氧預處理等。目前，高溫高壓熱水解技術已建立穩定的示范基地，通過污泥細胞破解預處理，使含固率高達10%~20%的污泥可以順利進行污泥的厭氧消化處理，為污泥的集約處理奠定了技術基礎。長沙市某污泥集中處理項目，將濕污泥(含水率80%)和餐廚垃圾(含水率60%)進行共同發酵，總處理規模為500 t/d，采用污泥熱水解+高含固厭氧消化+脫水+干化工藝，處理后產物為生物碳土(40%含水率)和沼氣(68%甲烷)，實現了城市污泥與餐廚垃圾的協同處理和脫水污泥熱水解預處理，提高了污泥降解率和產氣率。圍繞厭氧消化技術的應用，今后將在提高厭氧消化有機質的轉化效率、縮短停留時間、提高沼氣中甲烷含量、開發沼渣沼液的高品質利用途徑等方面展開研究。

4結語

原標題:污泥處理處置及資源化途徑與新技術