生活污水處理廠污泥資源化利用現狀分析

銅仁市生態環境局松桃分局固廢中心 馬應瑞

城鎮生活污水處置設施是城鎮化進程中必須建設的重要基礎設施，是經濟健康發展和居民安全健康生活的重要保障，是大力推進生態文明建設，強化城鎮生活污染治理，改善水環境質量的重要舉措。城鎮污水處理廠污水處理過程中產生的污泥，是由細菌、無機顆粒等要素組成，會污染生態環境和威脅人類健康[1]，因此，科學有效的處置污泥至關重要。

一、城鎮污水處理廠污泥產生情況

截至2019年底，全國共建成運行城鎮污水處理廠5476座，年污泥產量達3904萬噸（含水率按80%計）。“十二五”末期貴州省城鎮污水設施處理能力達268.76萬立方米/日，“十三五”期間計劃新增污水處理設施規模152.90萬立方米/日。城市污水處理過程中產生的污泥是污水體積的0.3%-0.5%[1]，在全省城鎮生活污水處理設施正常運行的情況下，預計2020年年產生污泥約115萬噸(以每萬噸產生干泥1.5噸，污泥含水量80%計算）。如果對污水進行更為深度的處理，其產生量會增加0.5-1倍[2]，預計年污泥產生量達173萬噸（以產量增加0.5倍，污泥含水量80%計算）。根據《貴州省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二O三五年遠景目標的建議》，十四五時期，貴州省推動城市黑臭水體清理工程，推進城鎮污水收集管網、處理等基礎設施建設，全省城鎮污水處理設施規模將進一步增大，隨著污水處理設施配套管網建設逐步完善，雨污分流管網改造進一步推進，新建污水處理廠運行效果逐步穩定，污泥產生量將進一步增大。

二、污泥資源化利用現狀

（一）污泥處置情況

從目前污泥處理技術的發展狀況來看，世界上大多數國家主要采用土地(農業)利用、園林綠化、焚燒(熱能利用)、填埋和制作建筑材料等方式來處置污泥。根據魏亮亮等團隊統計分析[3]，發現2009年-2019年在中國7個行政區內6種典型污泥處理技術（厭氧消化、好氧堆肥、焚燒、干燥、深度脫水、熱水解）的污泥處理能力呈現快速增長趨勢；2019年，我國市政污泥中約29.3%通過土地利用進行處置，其次是焚燒（26.7%）和衛生填埋（20.1%），而建筑材料利用（15.9%）和其他方式（8.0%）貢獻較小；其中，西南地區采用土地利用、焚燒、堆肥等方式處置污泥的處理能力較低。

（二）資源化利用的主要途徑

（1）利用污泥制造有機肥。城市污水處理廠污泥的無害化處理技術中，輔助農用技術最有效的是堆肥技術，通過脫水技術將污泥中的水分去除，把脫水后的污泥按照比例添加經過熟化的人畜糞便、其他無機肥料等物質混合，放置在一定環境條件下堆肥完成有機物熟化[4]。

（2）能源化利用。能源化利用的主要方式是焚燒，利用高溫使污泥中有機物分解的污泥處置方式，被認為是最徹底的處理處置方式，焚燒產生的熱能可以進行發電等[5]。我國污泥資源化主要利用的焚燒工藝是“干化+焚燒”組合，利用熱電廠和垃圾焚燒廠焚燒爐進行摻燒也已有案例。該處置方式的主要優點：處置徹底，可利用焚燒產生的熱能進行發電、集中供熱等，同時在焚燒后產生的灰渣中可以回收磷，磷作為一種不可再生資源，如果能夠回收將對社會產生重大意義。主要缺點：成本較高，焚燒對污泥含水率要求較高，焚燒會產生大量二噁英等二次污染物[6]，污泥脫水和焚燒后的煙氣處理均需要大量的資金，還需要專業的人員進行操作。

（3）好氧堆肥。好氧堆肥是一種利用好氧微生物降解污泥中有機質的方式。目前，在污泥的高溫堆肥中均以秸稈、落葉等農業廢棄物作為輔助材料混合后作為堆肥基質進行堆肥[7]。使大量的細菌、真菌和放線菌等微生物在基質中大量生長繁殖，污泥中有機質在微生物的作用下分解轉化，最終變成穩定腐殖酸的過程[8]。主要優點：其產物可以作為土壤改良劑或作為農用有機肥回歸土地。主要缺點：在好氧堆肥中，重金屬、抗性基因等污染物并未得到有效的去除，甚至會因堆肥后質量減少產生相對富集效應使重金屬的濃度增加；而且在堆肥過程中會產生臭氣等問題，阻礙了好氧堆肥技術的發展。

（4）土地利用。該方式是污水處理廠污泥資源化處置利用的有效方法之一，污泥農用（直接施用或間接施用）不僅僅會提高農作物的產量，還對農作物品質的提升有一定積極作用[9]。但是，對污泥施加量不做控制，則會造成相反的影響，當污泥施加量超過一定值，就會引起土壤中重金屬的含量明顯增加，從而導致農作物中重金屬的含量增加，不但會影響農作物的品質，而且會影響其正常的生長。因此，污水處理廠污泥土地利用過程中，重金屬是需重點考慮的一個方面。如今，關于污水處理廠污泥土地利用過程中主要的環境風險是重金屬對土壤環境、植物生長和水體的影響等方面[10]。

（5）污泥建材利用。污泥轉化為建材是污泥資源化利用的方式之一，它不僅有效解決了污泥對環境造成危害的問題，還實現了變廢為寶、綜合利用的目的，有利地推動了經濟可持續發展[11]。污泥可以轉化為建材的方法主要是通過制水泥、制磚、制輕骨料等，把污泥轉換成經濟資源；利用干污泥制磚，相對開采黏土來制磚有利于緩解耕地資源的破壞，是經濟環保生產模式。應用污泥與黏土組成的相似性作為基礎材料，是我國建材行業發展的重大趨勢。

三、影響污泥資源化利用的主要因素

一是污水處理廠建設過程中存在“重水輕泥”現象，在污泥處置基礎設施建設方面存在不足。大多數污水處理廠只安裝污泥濃縮、脫水等基礎設備，未安裝污泥穩定化和無害化等處理設備；污水處理運維運營維護資金缺乏，處理廠大多有限滿足于污水處理設備設施運營維護資金，使得污泥處置設備設施不能正常運行。

二是缺乏污泥資源化利用的規范標準及約束性指標。在污泥穩定化處理上面，污水處理廠建設和安裝污泥穩定化處理的設備，沒有相關的規范要求和嚴格的工作考核指標，污泥穩定化處理的積極性不足，大部分設備處于閑置狀態。

三是污泥前期減量化、穩定化不到位，嚴重影響后續資源化利用。如，污泥含水率是污泥能源化利用的重要制約因素，重金屬含量是污泥進行有機肥加工利用的重要制約因素之一。

四是未對污泥處置利用進行系統的指標分析及風險評估。不同地區污泥中各指標因子含量不同，對污泥指標缺乏認識，盲目采取資源化利用的方式，不但影響資源化利用效果，同時可能產生新的環境污染因素。

五是缺少成體系的污泥處置設備、工藝。污泥處置工藝多，缺少引領工藝，處理設備參差不齊，缺乏相關設備設施的約束性指標和評價標準體系，導致目前國產污泥處理設備存在質量差、種類多、能耗高，缺少成體系的設備清單，影響污泥資源化利用。

六是資源化處置終端產品的最終出路限制資源化利用發展。最終產品沒有出路或者出路比較局限，收益回報不明顯，不能有效引入市場資本，處置污泥的潛力不能很好地挖掘，因此，污泥處置中對政府補貼過度依賴的局面得不到有效改善。

四、意見和建議

（一）加大污泥資源化利用的政策、資金的扶持力度

為了保證污泥減量化、資源化利用的健康發展，需要多部門聯動，在項目審批、用地、環評、資金補助、稅收政策等方面給予支持。加強政府引導和市場運作，建立企業投入為主、政府適當支持、社會資本積極參與的運營機制，充分發揮市場在資源配置中的決定性作用。

（1）資源化利用相關法律、政策、規劃。2020年9月1日，新修訂實施的《中華人民共和國固體廢物污染防治法》將“國家對固體廢物污染環境的防治，實行減少固體廢物的產生量和危害性、充分合理利用固體廢物和無害化處置固體廢物的原則”修改為“固體廢物污染環境防治堅持減量化、資源化和無害化的原則”。《水污染防治行動計劃》（即“水十條”）明確提出，強化城鎮生活污染治理，加快推進污泥資源化利用；為了推進我國污泥無害化處理與資源化利用，先后出臺了《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》等政策文件，加強監督和嚴格監管城鎮污水處理廠污泥處理處置，未達到標準一律不得使用、堆放在耕地中。

（2）污泥處理處置項目享受的相關優惠政策。為了推進污泥的資源化處理和利用，政府出臺了一系列關于污泥處理處置的政策。對嚴格落實污泥處理處置標準的企業，給予一定額度的企業所得稅減免；在經營過程中，污泥處理處置企業產生損失，政府在能力范圍內會給予一定的資金支持；政府對污水處理處置企業在用地方面優先保障，土地使用給予一定額度的優惠；政府依據市場情況，提升污水、污泥處理處置費用標準和加大財政經費投入，保障污水、污泥處理處置企業的運行；在城市綠化建設中，價格相等條件下，優先采購污水處理處置產生的合格的污泥。

（二）實施污泥減量化、穩定化處理，增強污泥資源化利用和前端處置力度

減量化、穩定化、無害化和資源化推動污泥處理，是為了實現污泥的價值；污泥的減量化、穩定化、無害化能夠避免對環境的二次污染，通過污泥資源化處理，能夠有效地利用污泥中所含的氮、磷、鉀等營養元素。污泥穩定化主要是通過殺死病原菌，減少易生物降解有機質的含量，能夠降低污泥在運輸、儲運及處理過程中二次污染的風險，使得后續處理處置成本明顯減少，環境壓力得到緩解[12]。以污泥資源化利用為最終目標，在減量化處理的基礎上，進行穩定化處理。堅持“泥水并重”，嚴格按照《城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準》等標準，加快污泥處理處置基礎設施建設，提升污泥處置能力，推進污泥資源化利用處理。

（三）開展污泥環境風險評估工作

因城市規劃、人民生活習慣及污水處理廠工藝的不同，各地區的生活污水處理廠污泥的成分存在差異。為了能夠更好實現污泥的資源化利用，需要對污泥進行環境風險評估，對省內不同地區生活污水污泥重金屬含量進行調查、評估土地利用風險、評估資源化處置利用能力等，為污泥資源化利用提供有力的支撐。在污泥處理過程中重點對重金屬的含量進行分析，一般是測定污泥的理化性質；根據污泥中的重金屬含量和生態風險評估方法，對污泥利用的土地風險進行評估；通過對污泥重金屬浸出液濃度分析，對不適于土地利用的污水處理廠污泥進行分析，找到最適合的資源化利用處置方法；評估污泥資源化處置利用能力，為提升資源化處置利用能力建設提供依據；污水處理廠污泥中病毒的調查研究，為提高病毒防控能力提供理論支持。

（四）做好污泥處置項目的總體規劃布局

根據國家及相關部門的政策，堅持無害化和資源化原則，根據處理污水污泥實際情況，選擇運用成熟可靠的污泥處理技術，效益最大化處置污泥，將廢物轉化為資源。污泥處置設施建設應按照“集散結合，適當集中”的原則建設，形成規模效應。因此，項目在建設初期，規劃設計過程中，應充分考慮從污水處理到污泥減量化、穩定化、資源化及后續產品出路等各個環節，做好調研、資料收集、各影響因素分析等工作，統籌規劃，做好項目總體布局，選擇適合本地區實際情況的最優的減量化、資源化利用方式。

（五）加強污泥處置各單元工藝、設備設施的組合研發

針對污泥處置相關設備設施質量差、種類多、能耗高等問題，完善相關標準及法律體系，制定相關約束性指標和評價標準體系，規范污泥設備市場。處置工藝及設備研發過程中，各科研團隊應加強合作，在進一步優化單元處置工藝和設備的基礎上，同時做好單元與整體的協調銜接工作，研發出成體系的工藝和設備，補齊處置過程中的“短板”，從而提高污泥資源化的效率。

隨著生活污水處理廠污泥產量的逐漸增加，污泥的有效處置為固體廢物污染防治工作帶來極大挑戰，減少傳統的填埋方式，實施資源化利用方式是有效處置污泥的必然選擇，這就需要做好污泥處置項目的總體規劃布局，加大污泥資源化利用的政策、資金的扶持力度，做好環境風險評估工作，加大污泥資源化利用前端處置力度，同時加強污泥處置各單元工藝、設備設施的組合研發。