當前污泥處理處置的現狀及前景

文 姜楓

當前污泥處理處置的現狀及前景

文 姜楓

污泥是在污水處理過程中產生的固態或半固態物質。污泥具有有機物含量高、顆粒細、密度小等特點，通常含有病原微生物、寄生蟲卵、有害重金屬和大量的難降解物質，而以上這些物質如果沒有經過妥善處理，會給我們的環境造成二次污染。但是，污泥中同樣也包含氮磷等營養物質，如經過處理可以作為肥料，改善土壤；而且經過處理后產生的沼氣也可以作為能源物質加以利用。因此，如何將污水處理廠產生的污泥，穩定、無害、減量地處理以及資源化利用，成為了環境污染治理的關鍵問題。

污泥的現狀

污泥的來源主要是五個渠道，分別是初沉污泥、消化污泥、剩余活性污泥、新鮮污泥和腐殖污泥。根據有關部門的調查資料顯示，我國所有城市的污泥產量在過去15年里呈顯著增長趨勢，截至2015年底，我國生活污泥產量為3500萬噸，同比增長16%。據了解，大約1萬噸污水會產生5～8萬噸污泥。因此，隨著未來城鎮化水平的進一步提高，生活污水集中處理效率的提高，隨之而來的污泥產量也會進一步的增加。預計到2020年，我國市政污泥的產量會達到6000～9000萬噸。然而，我國目前的污泥市場還處于起步階段，對于污泥的有效處理效率較低。2015年底，北京市人大常委會法律檢查組表示，北京污泥無害化處理率僅為23%，而全國有效處理效率也遠遠低于30%，因此，目前條件下污泥處置依然任務艱巨。

污泥處理處置的技術困境與展望

當前對于污泥的處理處置技術主要包括污泥處理和污泥處置兩個環節。污泥處理是指污泥經過單元組合處理即濃縮、脫水、消化、發酵及熱干化等工藝過程，達到“減量化、穩定化、無害化”目的的全過程。污泥處置是指對處理后的污泥進行消納的過程，在污泥處置過程中污泥將最終得以穩定，污泥處置包括土地利用、填埋、焚燒以及建材利用等不同方式。

通常，污泥經過濃縮后含水率依然較高，一般在97%～99.6%，因此需要對污泥進一步的脫水。根據環境保護部辦公廳發布的環辦[2010] 157號文件，要求對于污水處理廠以儲存為目的的將污泥運出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下。因此，目前單純依靠機械的脫水無法滿足我國污泥處理處置的長期發展。為此，與其他污泥處理技術聯合使用，才能降低污泥含水率。為了利用污泥中的有機質，目前的污泥通常會在脫水干化后采用厭氧消化過程來分解其中的有機質，并產生可以再次利用的甲烷氣體，實現污泥的資源化利用。

7月27日，浙江海洋大學工作人員正在浙江省舟山市定海區小展生產基地，用池塘底層污泥制作凈水劑。

而經過污泥處理工藝后的污泥通常的主要處置方法有四種，即土地利用、填埋處置、建材利用、焚燒處理。其中，土地利用是將經過妥善處理至符合一定標準的污泥或其產品作為肥料或土壤改良材料，用于農田利用、園林綠化利用或土地改良等，是一種積極的、可持續的污泥最終處理模式。但是由于存在重金屬污染的風險，其應用受到一定的限值。填埋處置是將污泥預處理后和生活垃圾混合運往填埋場，雖然填埋是一種簡單的工藝，但是在填埋操作中會影響機械作業，潛在危險大。建材利用是將污泥干化后與黏土按照合適比例燒結制磚；焚燒處理是利用焚燒爐將脫水污泥加溫干燥，再用高溫氧化污泥中的有機物，使污泥成為少量灰燼，此方法可將污泥中水分和有機質完全去除，并殺滅病原體。這種方法是最充分的污泥減量方法，而且焚燒產生的余熱能夠用來發電，提高了污泥的綜合利用率。但是這也是一種成本很高的處置方法，而且產生的飛灰需要處理。目前資料顯示，就全國的污泥處置方式來看，以填埋為主的地區較多；對于上海、河北河南、廣東、江蘇、浙江和北京這7大產泥大戶來說，除北京是唯一以土地利用為主要處理方式以外其他地區的污泥都是以焚燒為主。

在國家對于污泥的處理處置方面，《“十三五全國城鎮污水處理及再生建設規劃》中明確指出“要重視污泥無害化處理處置原則，結合各地經濟社會發展水平，因地制宜選用成熟可靠的污泥處理處置技術。鼓勵采用能源化、資源化手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。鼓勵將經過穩定化、無害化處理的污泥制成符合相關標準的有機碳土，用于荒地造林、苗木撫育、園林綠化等”；另外，“水十條”也明確指出，現有污泥處理處置設施應于2017年底前基本完成達標改造，地級以及以上城市污泥的無害化處理處置應于2020年底前達到90%以上。從這些政策及規劃中可以看出，目前無害化是污泥處理處置的關鍵，達到了無害化的要求后，再因地制宜選擇處置工藝，無害化的同時能夠滿足資源化的利用當然最好，其中土地利用也是“十三五”規劃中鼓勵提倡的污泥處置方法。但是，目前在我國推行土地利用還存在一定問題，由于污泥的成分復雜，有機物和重金屬含量較高，尤其是工業污泥。而我國一些地區將工業廢水和生活污水混合處理，導致污泥中含有大量的重金屬，如果將這些污泥用于農業土地利用，會導致重金屬污染農產品，給人的身體健康帶來危害。盡管如此，作為一種投資少、能耗低、運營費用低的資源化處置方法，對于作為農業大國的中國，其應用前景還是很廣闊的。縱觀歐美發達國家的污泥處置發展歷程，也和我國一樣經歷過填埋、焚燒為主的階段。但是隨著污泥中有害成分的減少，土地利用成為了這些歐美國家處置的主要方式和鼓勵方向，目前，英國、丹麥、挪威等國污泥土地利用均達到了60%以上。

對于污泥的無害化處理中，歐美國家普遍采用厭氧消化或好氧發酵技術進行穩定的無害化處理，其中50%以上采用了厭氧消化處理。污泥厭氧消化對于污泥有無害化、穩定化、減量化的作用，同時在厭氧反應過程中產生的沼氣能夠轉化為電能，補充了污水廠的用電需求。但是我國的污泥在厭氧消化過程中存在著有機物含量偏低，造成有機物消化分解率偏低，產氣量偏低等特點，因此研究者對于污泥的預處理展開了研究，通過采用加熱處理、熱化學處理、價處理和超聲處理的預處理手段，然后配合厭氧消化達到加速提高污泥水解效果的目的。但是我國厭氧消化技術工藝及設備通常由國外引進，投資運行成本高；而且厭氧消化會產生剩余污泥殘渣和消化液，這需要配套的設施；另外，產生的甲烷是一種易燃氣體，存在一定的安全隱患。因此，根據2011年住建部和發改委頒布的《城鎮污水處理廠污泥處理技術處理指南》中，“好氧發酵+土地利用”被列為推薦的技術路線。污泥好氧消化的工作原理是污泥中的微生物有機體的內源代謝過程，通過微生物自身的作用，實現污泥的減量。目前國內也通過研發CERTAD污泥好氧工藝，與厭氧和好氧污泥工藝相比，其優勢在于：總投資省，占地面積小，處理效果好，而且處理后的污泥能夠達到美國EPA中的A級標準。

這兩種污泥處理方法都具有各自的優缺點，各地要根據各地的實際情況給予相應的應用。同時，目前一些新興的污泥處理工藝也在研究當中，比如污泥的濕式氧化技術、污泥的超臨界水氧化技術等為我國污泥的處理提供更廣闊的發展前景。

黨的十九報告明確指出，“完成生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界三條控制線劃定工作。開展國土綠化行動，推進荒漠化、石漠化、水土流失綜合治理，強化濕地保護和恢復”。污泥的土地利用對于治理荒漠化，推進土地的高效利用提供了一條循環利用的道路。另外還指出“推進綠色發展。加快建設綠色生產和消費的法律制度和政策導向，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系”。污泥同垃圾類似，也是一種放錯地方的資源，如果能夠因地制宜的加以有效利用，將有助實現資源的綠色循環利用，加速綠色經濟發展，也將為人民創造良好的生活環境，為建設美麗中國和全球生態安全做出貢獻。

（作者系北京林業大學環境學院博士研究生）