透過經典示范工程 看我國污泥處理處置技術發展方向

高視角總結我國污泥處置技術現狀，結合國內幾個引人注目的經典示范工程，前瞻性地指出我國污泥處理處置技術發展方向——污泥處理從減容、減量、穩定化、無害化向資源化過渡發展；選擇污泥處理處置工藝路線要因地制宜，在一座城市可有幾種方式，實現互補。

李成江：中國市政工程華北設計研究總院有限公司總工教授級高工（本文根據作者在“第七屆中國城鎮污泥處理處置技術與應用”會議報告整理）

一、污泥處理處置現狀

目前，各種污泥處理主流工藝在國內都有不少應用案例，普及程度低。

總體看，形式單一，穩定化、減量化程度不高。部分城市污泥處理主流工藝仍為濃縮脫水外運，脫水污泥含水率為50--80%左右，減量化、穩定化效果不明顯。后續處置問題多，目前應用較多的深度脫水沒解決穩定化問題，僅為過渡方案。

污泥處理處置能力不足，污泥處理處于建設的普及階段。

污泥處理處置關鍵技術與設備還不能滿足工程的需要；污泥深度脫水技術與設備的開發（降低藥耗減少二次污染）；污泥消化技術需進一步優化提高；各種堆肥技術與設備的開發；污泥熱干化、焚燒技術與設備的集成開發；污泥堆肥后土地利用的潛在環境風險跟蹤研究。

污泥處理處置途徑

國內污泥處理主要單元技術有；污泥熱水解預處理、厭氧消化、深度脫水、好氧堆肥、熱干化、單獨焚燒、協同焚燒、石灰穩定等。

在技術路線選擇上，應綜合考慮污泥泥質特征、當地的土地資源、環境背景狀況、經濟社會發展水平等因素，在減容、減量、穩定化、無害化基礎上充分考慮資源化。因地制宜地確定本地區的污泥處置方式或組合。

目前污泥處置的主要方向

南方大城市以污泥干化、焚燒填埋或建材利用為主，堆肥土地利用（綠化為主途徑）為輔（深圳、杭州、上海、重慶）▶北方大城市以污泥厭氧消化、干化綜合利用為主、堆肥土地利用為輔。（北京、天津、長春、青島）

中等城市以污泥厭氧消化、堆肥土地利用為主（綠化）

從低碳經濟、循環利用角度分析，優先序為

高溫熱水解預處理——厭氧消化—深度脫水—高溫好氧發酵—土地利用

高溫熱水解預處理—厭氧消化—深度脫水--干化—土地利用/建材利用

脫水污泥--高溫好氧發酵—土地利用

污泥熱解—回收蛋白—深度脫水—綠化用土/建材用土/燃料

污泥干化--焚燒—建材利用/填埋

污泥干化—（水泥窯/電廠/垃圾廠/陶粒）焚燒—建材利用

過渡期或應急處理可采用

石灰處理/改性—土地利用

二、經典示范工程

1、污泥厭氧消化

1）天津市津南污水廠高濃度污泥厭氧消化（循環經濟示范工程）

津南污水處理廠近期污水55萬m3/d、污泥800t/d（含水率80%）

污泥處理工藝：高濃度污泥厭氧消化+板框脫水+干化

干化后產生含水率40%的污泥202t/d，交天津市環境建設投資有限公司作為生產有機肥料的原料。

污泥脫水和消化產生的高濃度濾液2000m3/d，采用“磷酸銨鎂除磷+ANAMMOX菌脫氮”工藝，處理后出水排至津南污水廠進水區進行再處理。除磷產生的鳥糞石500t/d，作為肥料外售。

本項目廠區占地面積6公頃，投資約59963萬元

津南污泥處理廠厭氧消化系統

2）長沙污泥集中處置工程---高溫熱水解厭氧消化

規模500m3/d，其中餐廚垃圾66m3/d，混合污泥有機物含量53%

提高消化速率，減小污泥消化時間，污泥的流動性更強，可提高進入消化池污泥濃度，減小消化池容積約40-50%▶污泥處于高溫、高壓環境下，細菌、病毒等基本均被滅活，因此經消化處理后的污泥細菌指標可達到美國EPA503中A級農用標準；

高可溶解COD，沼氣量得到較大的提高，沼氣中H2S的含量更低，更有利于沼氣的利用，消化過程中泡沫的產生量極少，污泥臭味小；

熱水解消化后的污泥，經板框脫水含固率可以達到40%，可以減少污泥熱干化的蒸發量。

工程總投資37785.36萬元▶單位生產成本347.9元/噸濕污泥

單位經營成本161.36元/噸濕污泥

長沙污泥集中處置工程

污泥厭氧消化工藝總結

污泥厭氧消化技術是一種有效、低成本的污泥穩定化技術，隨著國內污泥有機質含量的升高+污泥厭氧消化技術的提高，工程應用逐步增加。原因，生物能回收率高、碳減排、綜合成本低、環境友好。

隨著民眾環境意識的增強。污泥厭氧消化系統建在污水廠內，比單獨建設污泥處理廠更容易實施。

高濃度污泥厭氧消化、高溫熱水解污泥厭氧消化在一段時間會共同發展。

加快工藝與設備國產化將促進該技術的發展。

高效污泥厭氧消化+高效脫水+干化的污泥解決方案系統完整、適應面寬。

投資與運行成本接近污泥好氧堆肥。碳減排量更大,碳足跡更低。

2、污泥深度脫水

當污泥含固率要求達到30-50%時，一般采用板框脫水機，污泥的調理需要加石灰、無機絮凝劑。目前國內正在開展這方面的研究與示范，已實施了多項工程。同時，通過其他方式降低污泥表面吸水性減少調理劑用量的污泥深度脫水方法也在不斷誕生，如，臭氧氧化+催化污泥深度脫水、污泥堿式熱水解深度脫水技術、低溫碳化技術等。

石灰鐵鹽調理污泥深度脫水項目

臭氧氧化+催化污泥深度脫水項目，脫水污泥含水率小于60%。

體會

常溫臭氧氧化+催化、污泥堿性熱水解二種污泥深度技術脫水僅需按常規加藥量都可使污泥含水小于60%，在滿足深度脫水要求前提下為污泥后續處理留有更多選擇。

熱干化實例

國內某240t污泥/d的二段干化工程，投資1.8億元，熱源用天然氣。

國內某100t污泥/d的二段干化工程，投資1.4億元，（包括二期100t污泥/d的廠房）熱源為垃圾焚燒廠的蒸汽，經營成本246元/t污泥。

國內某400t污泥/d的帶式干化工程，初步設計概算為18634萬元，單位生產成本為303元/噸濕污泥占地0.95公頃。

干化熱源熱電廠的煙氣轉換成90℃的熱水，將濕污泥干化至60%含固率后填埋。

3、污泥干化焚燒

濕污泥循環流化床一體化焚燒工藝及特點

示范工程

杭州七格污水廠100t/d污泥焚燒示范工程外觀

100t/d循環流化床一體化污泥焚燒爐

污泥干化焚燒體會與問題

在土地資源稀缺與人口密度較高東部區域干化焚燒是污泥處理處置的重要出路。

污泥焚燒選址困難（在污水廠內、協同焚燒）

加強工藝與設備成套技術研發有利于推進工程應用

設備制造與投資結合是技術產業化的主要力量

三、污泥處理技術發展方向

1、日本的污水高效分離+污泥高效高溫消化

日本的污泥處理處置基本上以焚燒后建材利用或填埋為主，總體污泥利用率2010年為77%，2010年內閣會議要求到2020年污泥的綜合利用率達到85%，并以回收生物能為資源化利用的主要途徑，優先采用節能高效的污泥濃縮、高效率厭氧消化，消化污泥脫水后經固體燃料化變成燃料或肥料。

日本最新開發的污水處理新技術示范工程；污水采用高效分離提高SS去除率，可大大節省二級生物處理的能耗，同時增加污泥產量，污泥處理采用高效高溫厭氧消化（在厭氧消化罐投加填料、溫度50度左右），全系統生物質回收量增加，能耗大大降低，建設費用與運行成本也相應降低。分別為，建設費用降低25%，運營費用降低38%，溫室氣體降低44%、電力使用量減少58%的增和效果。

污泥高溫熱水解加厭氧消化，脫水污泥干化后可以做肥料或燃料。與傳統厭氧消化比，污泥中N、P含量明顯增加，原來的N含量是2.6%，P是4.69%，現在是9.14和18.36%，肥效明顯提高。

2、污泥超高溫好氧發酵（發酵溫度最高達120℃）

資料顯示一般污泥好氧發酵，發酵溫度最高不超過80℃，本技術可通過YM細菌分解有機物自然發熱至120℃，一般運行溫度為90℃-120℃。

發酵后含水率低于35%，減量可達80%。

由于發酵溫度高，水分得到充分蒸發，發酵后含水率低于35%。同時發酵徹底，剩余物質少，減量可達80%。一般好氧發酵減量不超過50%，發酵時還需添加秸稈等輔料，處理后污泥體積基本未減少。污泥超高溫好氧發酵不需添加任何輔料，成本低。

YM菌超高溫發酵只需把發酵后的產物與污泥混合，經過適宜的發酵周期即可完成發酵，發酵不需添加任何輔料，成本相應降低。

污泥超高溫好氧發酵項目

四、污泥處理處置的發展

污泥排放的嚴格監管是污泥處理處置的前提與動力。

選擇污泥處理處置工藝路線要因地制宜，在一座城市可有幾種方式，實現互補。

近幾年污泥處理的技術研討與工程實踐為污泥處理工程的普及建設起到了指導作用。

隨著碳減排要求的提高，污泥處理從減容、減量、穩定化、無害化向資源化過渡發展。

技術發展方向

污泥熱水解厭氧消化

高濃度污泥厭氧消化

高效污泥脫水技術

污泥碳化技術

污泥干化/焚燒

污泥高效堆肥技術

高氨氮污水厭氧氨氧化

回收消化液氮、磷的技術