市政污泥合理化處置策略探討

於霞YU Xia；張玲ZHANG Ling；候佳艾HOU Jia-ai；孟思聰MENG Si-cong；江剛JIANG Gang

（①浙江福星環(huán)境發(fā)展有限公司，臺(tái)州 318000；②臺(tái)州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃院有限公司，臺(tái)州 318000；③維爾利環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司，常州 213000）

0 引言

近年來，隨著人口、經(jīng)濟(jì)的增長，城鎮(zhèn)污水廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大和完善，隨之而來市政污泥的產(chǎn)生量也與日俱增，未處理的污泥是環(huán)境的一大威脅，如何得到合理處置日益重要。市政污水處理產(chǎn)生的污泥中包含了有機(jī)物、重金屬、寄生蟲卵及致病菌等成分極其復(fù)雜。如不能徹底控制和有效處理將對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)也影響著城鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展節(jié)奏。就目前的處置情況來看，由于收集成本高、處置能力有限、處置方式傳統(tǒng)，在處理污水的同時(shí)如何有效安全地處理市政污泥亟需引起重視，是迫在眉睫和必須解決的難題。本文通過分析某地區(qū)實(shí)際情況，就現(xiàn)階段市政污泥的處置現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了研究探討，并提出了相應(yīng)的對策和建議。

1 市政污泥處置現(xiàn)狀

1.1 市政污泥的性狀

市政污泥是城鎮(zhèn)生活污水廠在處理過程中產(chǎn)生的沉積物，不同城市不同來源污水處理廠產(chǎn)出的市政污泥性狀不同。我們對某市4 個(gè)大型城市污水廠的市政污泥進(jìn)行了采樣檢測，其中2 座是純生活污水處理，另外2 座是生活污水和部分工業(yè)污水混合處理，主要檢測指標(biāo)包括含水率、pH 值、有機(jī)質(zhì)含量以及鎘、砷、鉻、鉛、銅、鋅等重金屬指標(biāo)。通過檢測結(jié)果分析，該區(qū)域的市政污泥有以下幾個(gè)特性：

①含水率高。市政污泥各組分的水在去除階段的蒸發(fā)效率不同，脫水難度大，從二沉池出來的污泥含水率為97～99%，污水廠普遍采用濃縮、機(jī)械脫水的方式處理后外運(yùn)處置，檢測的四個(gè)市政污泥樣品含水率均在80%左右。

②有機(jī)質(zhì)高。采集的樣品中，市政污泥有機(jī)質(zhì)含量高（60～80%），已達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，這與近幾年雨污分流、截污納管、污水零直排等治水行動(dòng)密切相關(guān)，污水廠進(jìn)水濃度達(dá)到設(shè)計(jì)值，市政污泥有機(jī)質(zhì)含量高。

③重金屬問題。重金屬含量的問題在城市污泥產(chǎn)生之初就一直是存在，一直持續(xù)至今，本次檢測的4 個(gè)樣品中，2 個(gè)純生活污水處理的污水廠污泥重金屬含量遠(yuǎn)低于污泥園林利用的污染物限值[1]。另外2 個(gè)污水廠有電鍍企業(yè)的廢水排入，污泥重金屬輕微超標(biāo)，主要超標(biāo)金屬為鎳和銅，但超標(biāo)倍數(shù)不高，約0.3～0.5 倍?？v觀全市在運(yùn)營的30座城市污水廠，其中有化工、電鍍和制革等涉重金屬污染物排放企業(yè)的污水廠占有8 座，污泥產(chǎn)生量占比約43%，這部分污泥可能存在重金屬超標(biāo)問題。

1.2 市政污泥處置存在的問題與原因

1.2.1 運(yùn)輸困難，市政污泥實(shí)際處置率不高

市政污泥外運(yùn)一般有兩種方式，一種是脫水處理后外運(yùn)，一種是帶水收集外運(yùn)，但無論哪種方式，價(jià)格成本都較高。據(jù)調(diào)查，目前各污水處理廠通過機(jī)械脫水設(shè)備，將市政污泥含水率降至80%再外運(yùn)，但若要將含水率80%的市政污泥再脫水至60%，其脫水成本要增加將近兩倍，同時(shí)市政污泥越多脫水成本越高，故大部分污水處理廠會(huì)選擇直接將含水率為80%的市政污泥外運(yùn)處置。而直接收集含水率為80%的市政污泥，在運(yùn)輸過程中要求密閉、不漏水，對運(yùn)輸車輛要求高，其運(yùn)輸成本也相對較高。這導(dǎo)致許多污水廠不愿意及時(shí)外運(yùn)，污泥處理廠也不會(huì)主動(dòng)收。

1.2.2 堆積增加，未外運(yùn)的市政污泥增加凈水成本和風(fēng)險(xiǎn)

以某地區(qū)的污水廠為例，其污水廠每天處理8 萬噸左右污水，執(zhí)行一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)，日均產(chǎn)泥量應(yīng)為40～50噸，但實(shí)際外運(yùn)量只有25 噸；另一個(gè)污水處理廠每天處理4.5 萬噸左右污水，執(zhí)行準(zhǔn)IV 排放標(biāo)準(zhǔn)，日均產(chǎn)泥量應(yīng)為50 噸，實(shí)際外運(yùn)量只有20 噸。經(jīng)調(diào)研，該地區(qū)得市區(qū)目前每天實(shí)際污水處理能力為16.85 萬噸，日均產(chǎn)泥量應(yīng)在180 噸左右，而實(shí)際外運(yùn)處理量約為100 噸。未外運(yùn)的市政污泥繼續(xù)堆積在污水處理池中，污水廠延長排泥周期，表面上減少了污泥產(chǎn)量，實(shí)際上大量污泥堆積超負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致活性污泥中的大量微生物活性降低，甚至中毒死亡。為提高微生物活性，就要增加處理藥劑的使用量，如此污水處理成本就要增加。經(jīng)測算，處理6 萬噸污水大概需要多投入2000 元左右的藥劑量，再者，污泥長時(shí)間堆積也使污水處理風(fēng)險(xiǎn)升級(jí)，預(yù)計(jì)可能會(huì)增加20～50%的翻泥概率，一旦翻泥，整套污水處理系統(tǒng)將崩潰停止運(yùn)行甚至報(bào)廢。污水處理廠需要增加近30～50%的處理成本以妥善處理掉這些污泥，是一筆極大的支出。

1.2.3 市政污泥最終處置方式欠缺多元化

①污泥填埋逐漸收緊。由于成本相對較低且相對便捷，以往各污水處理廠在選擇污泥處理方式上最先考慮就是將污泥運(yùn)至專門填埋場進(jìn)行填埋。但由于容易造成二次污染，已不符合當(dāng)前環(huán)保要求。目前，填埋場均已拒絕污泥入場填埋，污泥處理規(guī)模上已經(jīng)縮水，污泥填埋處理的方式將漸漸消失。

②傳統(tǒng)摻燒處置率低。經(jīng)調(diào)研，以某地區(qū)為例，目前采取的處置方式主要是將生活垃圾與污泥運(yùn)至垃圾焚燒廠摻雜焚燒，但該方式污泥的實(shí)際處置效率僅能達(dá)到62%。為了提高處置率，垃圾焚燒廠提標(biāo)改造預(yù)將其中一個(gè)流化床技術(shù)的鍋爐專用于污泥焚燒，但是專門的設(shè)備處理污泥其處理成本就達(dá)近480 元/噸，大大高于230 元/噸的傳統(tǒng)摻燒成本。

③資源化利用率不高。實(shí)現(xiàn)資源化利用是市政污泥處置應(yīng)優(yōu)先選擇的方式。經(jīng)調(diào)研，某地區(qū)的實(shí)際污泥處理量中只有34%的市政污泥通過資源化利用進(jìn)行處理，資源化利用率不高。究其原因，由市政污泥制成的磚破損大且成品率較低，故制磚的生產(chǎn)成本相對于普通的磚塊高，與普通產(chǎn)品相比沒有價(jià)格優(yōu)勢；產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定影響產(chǎn)品銷路，污泥制磚前景不穩(wěn)定。

1.2.4 市政污泥處置的政策法規(guī)不夠完善

目前有關(guān)市政污泥處置的多項(xiàng)相關(guān)規(guī)范和政策也有部分出臺(tái)，但多數(shù)為幾項(xiàng)技術(shù)性指導(dǎo)文件[2]。目前已制定和頒布了如《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》等市政污泥的農(nóng)用/林地用/園林綠化/土地改良等系列泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及或污染防治規(guī)范性技術(shù)指導(dǎo)[3，4]。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及指導(dǎo)文件主要偏重對市政污泥處置技術(shù)性或環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防，僅提出了對重金屬限值的量化，或前端預(yù)處理和后端處置環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)控制上的定性要求。但目前由于對污泥處置缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)和監(jiān)管，處置后的市政污泥資源化利用進(jìn)入土壤仍處于混亂和比較敏感的階段，市政污泥處置還未全面列入城市規(guī)劃中。

2 國內(nèi)外市政污泥處置發(fā)展趨勢

國外市政污泥處理處置方面的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)十分豐富，值得我們根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)慕梃b。根據(jù)資料查詢，美國市政污泥的最終處置方式中60%為農(nóng)用，17%和20%通過填埋和焚燒的方式進(jìn)行處置，僅剩的3%用于生態(tài)修復(fù)；在歐盟，市政污泥的最終處置方式中，農(nóng)用的占比為50%以上，填埋和焚燒的占比分別為20%和22%焚燒，隨著填埋方式逐漸受到限制和禁止，焚燒量沒有發(fā)生改變，土地利用量逐漸提高[5]；在發(fā)達(dá)國家，市政污泥通過堆肥資源化土地利用的比例在不斷提高，但從技術(shù)文件、市場應(yīng)用、重金屬、臭氣等問題方面依然存在一定的限制。同時(shí)市政污泥能源化的途徑如焚燒、碳化、厭氧消化等處置方式也有一定的占比，但由于這些方式處置相對比較復(fù)雜且需要輔助手段加以脫水、提純所含有的如沼氣、可燃碳等能源機(jī)質(zhì)，在成本方面會(huì)相對提高。

在我國，重水輕泥的意識(shí)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的制約，影響著我國污泥處理處置的起步，當(dāng)前我國的污泥處置設(shè)施已基本實(shí)現(xiàn)減量化處置，對于無害化和資源化的路徑還需要繼續(xù)探索。傳統(tǒng)城市污水廠的污泥未經(jīng)過前期的處理直接進(jìn)入農(nóng)田使用，有效成分無法得到最大化利用，因污泥成分復(fù)雜，土地鹽堿化、農(nóng)作物的燒苗和病蟲害等問題也因此加重；簡單直接的填埋的方式占地面積大周期長，且污泥中的有害物質(zhì)會(huì)不同程度地污染地下水環(huán)境，易帶來二次污染；在我國市政污泥通過厭氧消化的處理方式普及率過低，據(jù)統(tǒng)計(jì)普及率僅為3%[6]；污泥干化協(xié)同焚燒可以規(guī)?；幹梦勰嗪凸?jié)約大量的土地，隨著國產(chǎn)化污泥干化系統(tǒng)設(shè)備的增加，通過這種方式處置市政污泥的方式也不斷增多，同時(shí)焚燒后的飛灰可作為新型建材用于制磚、制陶粒等，污泥協(xié)同焚燒成為污泥熱處理的重要發(fā)展方向。

我們對某市的市政污泥實(shí)際處置情況進(jìn)行了調(diào)研見表1，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)調(diào)研來看，目前該市市政污泥的主要處置方式有制磚、垃圾摻燒以及污泥填埋。目前市政污泥的實(shí)際處置率只有約45.9%，最終處置方式分布為：19%填埋，46%焚燒和34%建材利用，已基本實(shí)現(xiàn)了污泥減容，但還沒有真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化處置和無害資源化利用。

表1 某市市政污泥處理處置設(shè)施設(shè)計(jì)及實(shí)際處置狀況

3 污泥處置技術(shù)

目前污泥處置的方式多種多樣，包括衛(wèi)生填埋、干化焚燒、堆肥、土地利用及建材利用等，各種處置方式的優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)分析分別見表2 和表3。

表2 污泥處置方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析

表3 污泥處置技術(shù)的成本收益分析

衛(wèi)生填埋占地面積大周期長且易造成地下水污染已被全面淘汰禁止；污泥干化焚燒減容量大，但是投資大，運(yùn)維成本高，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和土地緊張的地區(qū)可優(yōu)先考慮；建材利用存在產(chǎn)品質(zhì)量層次不齊、成品率低和耗能高等缺點(diǎn)；市政污泥中的有機(jī)質(zhì)、氮磷營養(yǎng)物等豐富，經(jīng)穩(wěn)定化和無害化處置后可轉(zhuǎn)化為用于園林地、綠地、沙化地的營養(yǎng)成分，符合我國的國情需求。綜合來看，單一新技術(shù)并不能代替系統(tǒng)層面上全方位優(yōu)化，沒有一種方式可以解決所有問題。我國對生物質(zhì)能源的利用和環(huán)境質(zhì)量的提高具有更高的要求，市政污泥合理化處理處置應(yīng)以減量化為基本，無害化為目標(biāo)，資源化為手段，結(jié)合污泥特性、經(jīng)濟(jì)條件和土地條件因地制宜以實(shí)現(xiàn)污泥的無害化處置與資源化利用，污泥的最終出路才能得以解決。

4 污泥處置對策和建議

4.1 多方協(xié)作，實(shí)現(xiàn)收運(yùn)處置全過程監(jiān)管

建議地方市級(jí)層面牽頭，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)多個(gè)部門通力協(xié)作，對市政污泥從源頭產(chǎn)生到末端處理全過程監(jiān)管；同時(shí)，加強(qiáng)立法規(guī)范，如加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法、處理補(bǔ)貼等政策的研究與制訂。

4.2 規(guī)劃布點(diǎn)，各地建立污泥中轉(zhuǎn)站統(tǒng)一收集

建議結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)因地制宜，建立一些中轉(zhuǎn)站統(tǒng)一收集，在土地指標(biāo)、征收和供應(yīng)等方面給予充分的保障，優(yōu)先安排項(xiàng)目用地。

4.3 拓寬污泥出路

污泥處置的瓶頸就是如何把污泥變成產(chǎn)品，解決污泥最后一公里出路。在新興污泥處置領(lǐng)域，鼓勵(lì)支持污泥資源化的利用，為污泥的出路廣開源?？刹扇f(xié)同焚燒、高溫好氧發(fā)酵、園林用土、熱干化和餐廚垃圾協(xié)同厭氧發(fā)酵等多元化處理處置方式。近年來，我國污泥處置方面的政策和規(guī)范也在不斷的完善和出臺(tái)，如《GB 4284-2018 農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》、《NYT 525-2021 有機(jī)肥料》等政策標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)并發(fā)布實(shí)施，好氧堆肥和土地利用結(jié)合遵循了資源循環(huán)利用的理念，能耗較低的、收益高、污泥中大量的有機(jī)質(zhì)能夠回歸土壤，若規(guī)范處置和利用能將污泥資源化利用發(fā)揮到最佳水平。

4.4 完善政策法規(guī)

目前市政污泥的處置存在著投資大、收益少的特點(diǎn)，政策的扶持和管理的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)對污泥實(shí)現(xiàn)合理化處置具有重要作用，可通過政策調(diào)控的手段引導(dǎo)污泥處置方向，在市政污泥穩(wěn)定減量化和無害化的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)資源化利用；完善污泥處理處置價(jià)費(fèi)機(jī)制，避免存低中標(biāo)項(xiàng)目違約以及處置的風(fēng)險(xiǎn)；利用科研機(jī)構(gòu)和高校的研發(fā)力量，不斷創(chuàng)新提升污泥處置新技術(shù)；建議建立市政污泥無害化綜合處置中心，對符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的污泥資源化利用企業(yè)給予一定的差別化政策和資金扶持；制定并發(fā)布地方性的污泥產(chǎn)物土地利用技術(shù)規(guī)范，從而在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上解決污泥的隨意傾到、堆放和填埋造成的二次污染問題。

5 結(jié)語與建議

市政污泥的科學(xué)規(guī)范處理為污水處理廠及周邊企業(yè)的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行可以大幅度減少污水排放，從而保護(hù)了環(huán)境。故我國城鎮(zhèn)污水處理廠市政污泥處置的技術(shù)路線應(yīng)結(jié)合市政污泥本身有機(jī)質(zhì)含量高、含水率高、產(chǎn)量大、成分復(fù)雜等特性，考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和土地條件因地制宜充分考慮污泥的“資源”和“污染”雙重屬性。