我國(guó)污泥處理處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

姜玲玲，孫 蓀

（1.上海市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，上海 200232；2.舟山市環(huán)境保護(hù)局，浙江 舟山 316021）

1 我國(guó)污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀

根據(jù)《“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》數(shù)據(jù)，目前我國(guó)污水處理能力為1.247 6×108t/d，到2015年將增長(zhǎng)到1.704 5×108t/d，同時(shí)全國(guó)污水處理設(shè)備的平均運(yùn)行負(fù)荷率84%左右。預(yù)計(jì)截至2015年末，我國(guó)脫水污泥年產(chǎn)量將超過(guò)2.6×107t［1］。整個(gè)污水廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25%～65%用于污泥的處理與處置［2］，成為污水處理廠的沉重負(fù)擔(dān)。

1.1 污泥處理技術(shù)

1.1.1 污泥濃縮/脫水

污泥的濃縮/脫水是污泥減容的主要方法［3］。目前，在眾多的污泥濃縮方法中，重力濃縮和浮選濃縮是城市污水處理廠最常用的污泥濃縮方法［4］。該技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，重力濃縮池和浮選濃縮池存在效率低、池體占地面積大、工程投資高、管理控制難等問(wèn)題。

傳統(tǒng)污泥脫水方法主要指污泥的自然干化，主要缺點(diǎn)為干化場(chǎng)占地面積大、衛(wèi)生狀況惡劣，容易產(chǎn)生二次污染等，因此目前各大城市已經(jīng)很少使用。新型的污泥脫水機(jī)械主要有板框壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)、疊螺脫水機(jī)、帶式壓濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)等［5］。污水廠一般根據(jù)污泥的理化性質(zhì)、設(shè)備占地面積、投資費(fèi)用、進(jìn)出泥含水率及運(yùn)行費(fèi)用綜合比較考慮污泥脫水設(shè)備。

1.1.2 污泥消化穩(wěn)定技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)只有3%不到的污水處理廠建立了相應(yīng)的污泥厭氧消化系統(tǒng)，而運(yùn)行正常的不及1%［6］。污泥厭氧消化和好氧消化是主要的2種污泥消化穩(wěn)定技術(shù)。污泥好氧消化技術(shù)中，應(yīng)用較廣的為污泥高溫微好氧消化技術(shù)［7］和污泥好氧堆肥技術(shù)［8］等。污泥厭氧消化技術(shù)為目前應(yīng)用最廣的污泥生物處理技術(shù)，一般適用于日處理水量大于1×105t的污水處理廠。

污泥厭氧消化技術(shù)具有能耗低、運(yùn)行成本低、污泥穩(wěn)定性好、總污泥量減少、產(chǎn)沼氣等特點(diǎn)，一般消化周期為25～30 d，可使污泥減量30%以上，同時(shí)具有較好的有機(jī)物去除率（30%～50%）［9］，且消化穩(wěn)定后的產(chǎn)品適合農(nóng)用，但也存在投資費(fèi)用高、操作復(fù)雜、產(chǎn)生的甲烷存在安全隱患等缺點(diǎn)。

1.2 污泥處置技術(shù)

1.2.1 污泥衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是污泥脫水后普遍采用的污泥處置方法，各國(guó)脫水污泥的填埋量如表1所示。

表1 各國(guó)污泥填埋占污泥處置總量比例 %

為了使脫水污泥的抗壓強(qiáng)度和剪切力滿(mǎn)足填埋場(chǎng)的填埋要求，進(jìn)填埋場(chǎng)的脫水污泥含水率應(yīng)不大于60%，有機(jī)質(zhì)含量小于30%［10］。為了能更好地實(shí)現(xiàn)污泥的衛(wèi)生填埋，很多處置脫水污泥的垃圾填埋場(chǎng)增設(shè)了深度脫水或者石灰穩(wěn)定固化設(shè)施。

優(yōu)點(diǎn)主要有：投資較少、運(yùn)行成本低、適用范圍廣、容量大，可最大限度避免污泥的環(huán)境安全問(wèn)題；但也存在容易污染地下水和土壤等缺點(diǎn)。隨著污泥產(chǎn)量的迅速增加和土地資源的緊張，污泥的衛(wèi)生填埋將不會(huì)成為污泥處理的最終發(fā)展方向。

1.2.2 污泥土地利用

污泥的土地利用是指污泥經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后用于園林綠化、農(nóng)田、鹽堿地改良等［11］。污泥的土地利用操作簡(jiǎn)便、投資低，且污泥中含有氮、磷、鉀及大量的有機(jī)物，對(duì)土壤的生物、化學(xué)及物理性質(zhì)具有一定的改良作用。將無(wú)害化處理后的污泥用作土壤改良劑，不僅可以解決污泥終端處置后的出路問(wèn)題，而且可以增加土壤的肥力，因此污泥的土地利用在我國(guó)具有較好的應(yīng)用前景［12］。但污泥中含有的有毒有害物質(zhì)，特別是污泥中難降解的有毒有害物質(zhì)，一般的無(wú)害化處理很難將其去除，這些物質(zhì)一旦進(jìn)入土壤，必將會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。此外，污泥含有Cd、Pb、Hg、Mn等易被植物攝取，并在根、莖與果實(shí)內(nèi)積累的重金屬元素，很容易通過(guò)食物鏈危害人體健康。目前，我國(guó)還沒(méi)有明確的政策法規(guī)來(lái)規(guī)范污泥的土地利用，因此，真正意義上的污泥土地利用還未實(shí)現(xiàn)。

1.2.3 污泥建材利用

污泥的建材利用主要指利用污泥及其焚燒后的灰分制造生化纖維、玻璃、水泥、陶粒、磚塊等，是污泥資源化方式的一種。目前，污泥的建材利用在歐美國(guó)家以及日本逐漸發(fā)展起來(lái)，其中，英國(guó)和德國(guó)已經(jīng)計(jì)劃利用污泥焚燒灰制作建材，而日本已引進(jìn)了污泥焚燒灰制磚技術(shù)。

1.2.4 污泥焚燒

污泥焚燒是污泥減量化最為顯著的一種處置方式，主要包括污泥直接焚燒和污泥干化焚燒，由于國(guó)內(nèi)污泥一般含水率高，且熱值低，一般采用污泥干化焚燒，即將污泥含水率降低至40%以下再焚燒。目前，主要的干化焚燒工藝有污泥噴霧干化焚燒［13］和流化床工藝［14］。

干化后污泥焚燒發(fā)電或者用于制造水泥原料是污泥焚燒的主要發(fā)展趨勢(shì)，目前已經(jīng)在嘉興、北京等地的發(fā)電廠和水泥廠建立了相應(yīng)的污泥處置工程［13］。污泥干化焚燒可使污泥中的有機(jī)物全部炭化，病原體全部被殺死，極大地減少了污泥體積（可減少90%以上）。污泥焚燒系統(tǒng)復(fù)雜，投資成本高，焚燒產(chǎn)生的煙氣處理成本較高，對(duì)設(shè)備操作工人的要求都高于其他污泥處置方式，污泥焚燒中溫度控制不當(dāng)，容易產(chǎn)生二惡英等有毒氣體，產(chǎn)生二次污染，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)干污泥的產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到8.00×106t/a，并且隨著大城市化和城市集群區(qū)域的發(fā)展［15］，利用焚燒方法處理污泥前景廣闊。

2 我國(guó)污泥處理處置中存在的問(wèn)題

污泥處理處置的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化。污泥通過(guò)減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化可以避免污泥的二次污染，通過(guò)資源化可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中富含的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的資源利用。

目前我國(guó)污水處理廠的污泥處理設(shè)施基本實(shí)現(xiàn)了污泥減容，但由于污泥最終處置技術(shù)路線(xiàn)不明確、投資和運(yùn)行資金不到位、法規(guī)監(jiān)管體系不完善等原因，污泥處理處置還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化，存在著嚴(yán)重的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。

1）污泥泥質(zhì)存在著含砂量高、重金屬含量高、有機(jī)物低、熱值低的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了污泥能源化處理的經(jīng)濟(jì)效益［6］。我國(guó)污泥泥質(zhì)與國(guó)際普遍適用的污泥處理處置方式存在差異。例如，污泥的厭氧消化技術(shù)在我國(guó)存在明顯的水土不服。

2）污泥處理率及污泥設(shè)施配套率低。僅從上海市來(lái)看，污泥處理設(shè)施的規(guī)模僅占目前污泥量的25%左右，且大部分設(shè)施因?yàn)槟昃檬?、老化及?biāo)準(zhǔn)低下等原因已經(jīng)停止運(yùn)行。

3）污泥的穩(wěn)定化、無(wú)害化程度低，現(xiàn)今城市污水廠的污泥多采用簡(jiǎn)單的濃縮、脫水技術(shù)處理，污泥處置仍以脫水后直接填埋為主。

4）由于我國(guó)污泥中重金屬含量高，且農(nóng)民更加習(xí)慣于施用化學(xué)肥料，限制了污泥土地農(nóng)用等處置方式的應(yīng)用和推廣。

3 對(duì)策建議

1）污泥處理處置方法的選擇，需要綜合考慮環(huán)境生態(tài)效益與處理處置成本經(jīng)濟(jì)效益之間的均衡。從發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處理處置的發(fā)展趨勢(shì)分析，今后污泥處理處置的方向?qū)⒁酝恋乩煤湍茉蠢脼橹?，污泥填埋的比例將大幅度降低?/p>

2）我國(guó)污泥處理處置可以在參考國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)污泥處理處置的穩(wěn)定減量化和資源化，并做到以集約化處理為主，分散處理為輔，處置以填埋、焚燒、資源化利用為主，近遠(yuǎn)期相結(jié)合，分期、分步實(shí)施。

3）我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，污泥的農(nóng)田林地利用可以作為主要的有效利用途徑，同時(shí)，也要發(fā)展研究，如直接或間接作為燃料、熱分解制油等能源化利用途徑。

［1］栗秀娟，沈建鋒，張崗，等.市政污泥處理和處置技術(shù)探討［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013，20（11）：104-105.

［2］劉嬡媛，張芹芹.城市污泥基本特性與安全處置［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2008，37（4）：63-65.

［3］張自杰，林榮，忱金，等.排水工程下冊(cè)［M］.4版，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［4］王新華，李秀芬，吳志超.城市污泥濃縮工藝在我國(guó)的研究和應(yīng)用進(jìn)展［J］.江南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（10）：373-378.

［5］王新.談常用污泥脫水方法與設(shè)備［J］.建設(shè)科技，2009，45（10）：101.

［6］戴曉虎.我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀及思考［J］.給水排水，2012（2）：1-5.

［7］Liu SG，Zhu N W，Li L Y，et al.Isolation，identification and utilization of thermophilic strains in aerobic digestion of sewage sludge［J］.Water Res，2011，45：5959-5968.

［8］Li Y B，Li W G，Wu CD，et al.New insights into the interactions between carbon dioxide and ammonia emissions during sewage sludge composting［J］.Bioresour Technol，2013，136：385-393.

［9］Li H，Zou SX，Li CC，et al.Alkaline post-treatment for improved sludgeanaerobic digestion［J］.Bioresour Technol，2013，140：187-191.

［10］董宏偉.淺談污水處理廠污泥處置方式的選擇［J］.科技資訊，2011（6）：148.

［11］薛澄澤，張?jiān)鰪?qiáng).我國(guó)污泥土地利用的展望［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，1997，14（4）：1-7.

［12］伉沛宇.我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置行業(yè)政策及技術(shù)分析［J］.中國(guó)建設(shè)信息（水工業(yè)市場(chǎng)），2010（2）：11-15.

［13］王凱軍，俞金海，俞其林.新型污泥干化/焚燒技術(shù)的試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)給水排水，2008（11）：43-46.

［14］韓曉強(qiáng)，陳曉平.上海石洞口干化污泥焚燒爐的調(diào)試［J］.鍋爐技術(shù)，2006（1）：77-80.

［15］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．CJ 247—2007城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)［S］．2007.