截至2015年9月底，全國城鎮累計建成污水處理廠(chǎng)3830座，污水處理能力已達到1.62億m3/d，伴生的污泥已突破3000萬(wàn)t/年(含水率80%計)。

根據住建部統計數據，截至2014年底，通過(guò)建材、焚燒、制肥、衛生填埋等無(wú)害化處置的污泥約為56%，近半數污泥尚未做到無(wú)害化處理，約三分之一污泥采用“臨時(shí)手段”處置，百分之十幾的污泥不明去向，未能達到國務(wù)院《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中要求的80%污泥無(wú)害化處理處置目標。

污泥問(wèn)題已成為污水處理領(lǐng)域的瓶頸。與國外發(fā)達國家相比，我國的污泥成分泥砂和重金屬含量相對較高、有機質(zhì)含量少，致使污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣率低、焚燒處理熱值偏低、土地利用環(huán)境風(fēng)險大。因此，開(kāi)發(fā)適合我國污泥泥質(zhì)特征的污泥處理處置與資源化技術(shù)意義重大。

近幾年，隨著(zhù)全國城鎮污水處理設施的大規模建設、國家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項的全面實(shí)施，我國污泥處理處置及資源化技術(shù)和裝備得到了快速發(fā)展，儲備了系列原創(chuàng )技術(shù)，形成了一批代表性示范工程，為污泥問(wèn)題的解決提供了技術(shù)支撐。

1污泥處理處置的基本原則和技術(shù)路線(xiàn)

1.1基本原則

對污泥進(jìn)行處理處置與資源化利用時(shí)應遵循“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠”的基本原則。其中，安全環(huán)保是必須堅持的基本要求;循環(huán)利用是應努力實(shí)現的重要目標;節能降耗是應充分考慮的重要因素;因地制宜是方案比選決策的基本前提;穩妥可靠是貫穿始終的必需條件。

在制訂污泥處理處置規劃時(shí)，應根據污泥處理處置階段性特點(diǎn)，同時(shí)考慮應急性、階段性和永久性三種方案。充分利用其他行業(yè)資源來(lái)進(jìn)行污泥處理處置可作為階段性方案，并應具有應急的處理處置方案，防止污泥隨意棄置，保證環(huán)境安全。

在選擇污泥處理處置技術(shù)時(shí)，應按照“處置決定處理、處理滿(mǎn)足處置”的要求，在確定了污泥處置方式的基礎上選擇適宜的污泥處理技術(shù)。同時(shí)優(yōu)先采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，對于研發(fā)中的新技術(shù)，應經(jīng)過(guò)嚴格的評價(jià)、生產(chǎn)性應用以及工程示范，確認可靠后方可采用。

1.2技術(shù)路線(xiàn)

污泥處理處置的目標是實(shí)現污泥的減量化、穩定化、無(wú)害化和資源化。減量化、穩定化、無(wú)害化可以降低處理費用、避免二次污染;資源化可以實(shí)現污泥中有機質(zhì)和營(yíng)養元素的循環(huán)利用。污泥處理處置及資源化方式，要充分考慮污泥的泥質(zhì)特征、所處地區的環(huán)境條件和經(jīng)濟水平。

鼓勵發(fā)達城市以資源化利用為主要目標，欠發(fā)達城市和地區以穩定化、無(wú)害化為近期目標，同時(shí)考慮未來(lái)污泥資源化利用的可能性。鼓勵符合標準的污泥進(jìn)行土地利用。有條件的地區，可推廣污泥制建材等綜合利用;不具備相應條件的可采用填埋處置。

污泥處理以滿(mǎn)足土地利用時(shí)，鼓勵采用厭氧消化或高溫好氧發(fā)酵(堆肥)等方式處理污泥;污泥以填埋為處置方式時(shí)，可采用高溫好氧發(fā)酵、石灰穩定等方式處理，也可添加粉煤灰對污泥進(jìn)行改性;污泥以建筑材料綜合利用為處置方式時(shí)，可采用熱干化、焚燒等處理方式。

鼓勵大中型城市采用干化焚燒和建材利用為主的技術(shù)路線(xiàn)，中型城市或大城市區縣采用“厭氧消化+土地利用”的技術(shù)路線(xiàn)，小型城市或區縣采用“好氧發(fā)酵+土地利用”的技術(shù)路線(xiàn)。

2污泥處置及相關(guān)要求

2.1污泥土地利用

污泥的土地利用包括農用、園林綠化、土地改良，也是污泥有機質(zhì)、氮磷鉀營(yíng)養物質(zhì)最重要的資源化利用方式，鼓勵經(jīng)穩定化無(wú)害化處理且符合國家相關(guān)標準要求的污泥進(jìn)行土地利用。當泥質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)要求時(shí)，可以用于園林綠化;當泥質(zhì)符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600-2009)規定時(shí)，可以用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場(chǎng)等土地改良。

禁止不達標污泥進(jìn)入耕地，當把污泥用于農田、果園或牧草地時(shí)，除了泥質(zhì)達到《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84)和《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置農用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)規定外，還應根據當地的土壤環(huán)境質(zhì)量和農作物特點(diǎn)，結合《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(GB15618-2008)，研究提出包括施用范圍、施用量、施用方法及施用期限等內容在內的污泥農用方案，經(jīng)污泥施用場(chǎng)地適用性環(huán)境影響評價(jià)和環(huán)境風(fēng)險評估后，進(jìn)行污泥農用并嚴格施用管理。

2.2污泥建材利用

污泥的建材利用包括制水泥添加劑、制磚、制輕質(zhì)骨料等。當污泥泥質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置制磚用泥質(zhì)》(GB/T25031-2010)要求時(shí)，污泥可直接作為制磚原料;當污泥泥質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)》(CJ/T314-2009)要求時(shí)，污泥可直接作為水泥熟料生產(chǎn)的原料。污泥建材利用時(shí)應嚴格防止生產(chǎn)和使用過(guò)程中的二次污染。

2.3污泥焚燒

污泥的焚燒包括單獨焚燒、與垃圾混合焚燒、利用工業(yè)鍋爐焚燒和利用火力發(fā)電廠(chǎng)焚燒。污泥焚燒應在調查本地區可資利用的垃圾焚燒、水泥及熱電等窯爐狀況的基礎上，鼓勵利用現有窯爐對污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒，以降低污泥處置設施的投資。

當泥質(zhì)滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置單獨焚燒用泥質(zhì)》(GB/T24602-2009)要求時(shí)，污泥可以單獨焚燒，并與干化聯(lián)用，以提高污泥的熱能利用效率。焚燒后的灰渣，首先考慮建材利用，也可直接填埋;經(jīng)鑒別屬于危險廢物的灰渣和飛灰，應納入危險固體廢棄物管理。采用污泥焚燒技術(shù)方案時(shí)，應參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)防止二次污染。

2.4污泥填埋

當污泥泥質(zhì)不適合土地利用，且當地不具備焚燒和建材利用條件時(shí)，可采用填埋處置。污泥的填埋包括單獨填埋、混合填埋和特殊填埋。污泥填埋前需進(jìn)行穩定化處理，可采用石灰穩定等工藝，也可通過(guò)添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進(jìn)行改性處理，處理后泥質(zhì)應符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T23485-2009)的要求。污泥填埋處置應考慮填埋氣體收集和利用，減少溫室氣體排放。

3污泥處理處置及資源化新技術(shù)

3.1污泥原位減量技術(shù)

污泥原位減量技術(shù)是通過(guò)降低污水處理過(guò)程中細胞合成量、增強微生物自身內源呼吸能力、促進(jìn)微生物的自身分解，最終達到減少剩余污泥產(chǎn)生量的目的。

因此，污泥原位減量與污泥減容減量有本質(zhì)上的區別，后者只是通過(guò)降低污泥含水率縮減污泥。實(shí)質(zhì)上，傳統的污水處理工藝通過(guò)延長(cháng)曝氣時(shí)間、增加污水在曝氣池內的停留時(shí)間，可提高微生物內源代謝反應的自身氧化率，減少污泥的產(chǎn)量。

但是，這種方式會(huì )增大池容和曝氣量。近年來(lái)，國內外學(xué)者基于溶胞-隱性生長(cháng)、解偶聯(lián)代謝、生物捕食以及內源代謝/維持代謝等理論，對污泥原位減量技術(shù)進(jìn)行了大量研究，污泥減量可達到21%～87%。在這些基礎研究成果的指引下，對傳統成熟工藝進(jìn)行組合、改進(jìn)，可以在滿(mǎn)足原有污水處理功能的基礎上，同時(shí)獲得較好的污泥減量效果。

“好氧-沉淀-厭氧”是一種基于解偶聯(lián)機制的改進(jìn)活性污泥系統，在污泥回流過(guò)程中加一個(gè)厭氧池，使好氧微生物在好氧段產(chǎn)生的ATP在底物缺乏的厭氧段被消耗，不能用于細胞合成，從而降低污泥產(chǎn)量。嵌入式旁路污泥減量是在CASS反應器的基礎

上，通過(guò)控制反應區低溶解氧、堿解污泥使其碳源化、回流碳源化污泥強化生物反硝化能力等手段，可使系統的污泥減量率大于25%，其中有機污泥減量率大于55%，有效達到污泥原位減量。

水蚯蚓原位消解污泥技術(shù)是在傳統污水處理系統生化池中引入更高營(yíng)養級的后生動(dòng)物水蚯蚓，延長(cháng)系統中的生物鏈，促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，利用水蚯蚓和微生物的協(xié)同作用原位消解污泥，實(shí)現污泥原位減量。

3.2污泥減容減量技術(shù)

污泥減容的目的就是降低污泥含水率、減小污泥體積，實(shí)現污泥最基本的減量化。在減容過(guò)程中污泥的生物固體量幾乎沒(méi)有改變。

傳統的污泥減容減量技術(shù)包含了污泥濃縮和污泥脫水兩個(gè)過(guò)程。濃縮是減縮污泥間隙水，脫水是減縮污泥毛細水和表面附著(zhù)水。

在技術(shù)原理上，污泥濃縮和脫水沒(méi)有重大突破，主要方法包括重力濃縮、機械濃縮、離心脫水、帶式脫水和板框壓濾脫水等，裝備也已經(jīng)國產(chǎn)化，今后的研究重點(diǎn)是如何進(jìn)一步降低藥耗、電耗和降低污泥的含水率。由于在機械脫水過(guò)程中污泥的壓密方向和水的排出方向一致，壓力愈大，壓密越甚，水分流動(dòng)的通路將逐漸被堵塞，因此傳統的機械脫水技術(shù)較難進(jìn)一步降低污泥的含水率。

為了進(jìn)一步提高污泥的脫水效果，近年來(lái)電滲透、射流、真空等有別于傳統機械脫水的新技術(shù)逐漸得到應用，也建立了一批示范工程，泥餅的含水率可達到60%以下，被稱(chēng)為深度脫水。

污泥深度脫水是我國特有的一種污泥脫水工藝，就電滲透脫水技術(shù)而言，它是基于污泥中細菌的主要成分蛋白質(zhì)在pH接近中性的環(huán)境中通常帶負電荷，在電場(chǎng)作用下，帶電顆粒將在分散介質(zhì)中作定向運動(dòng)。電滲透脫水技術(shù)就是利用帶電顆粒和周?chē)橘|(zhì)的電滲透和電泳實(shí)現污泥深度脫水。

在電滲透過(guò)程中，水的流動(dòng)方向和污泥絮體流動(dòng)方向相反，水分可不經(jīng)過(guò)泥餅的空隙通道。因此，電滲透脫水不受污泥壓密引起的通道堵塞或阻力的影響，脫水效率比一般方法提高10%～20%。桑德環(huán)保將“電滲透”與“板框壓濾”進(jìn)行耦合開(kāi)發(fā)的“污泥電滲透高壓干化機”，在不投加任何化學(xué)藥劑的情況下，可將城市污泥含水率從80%～85%降至40%～60%。

3.3污泥干化技術(shù)

污泥干化是在污泥脫水后，利用熱能進(jìn)一步減少污泥含水率的方法。通過(guò)干化處理后，污泥的含水率可降至40%～10%。污泥干化是一個(gè)能量?jì)糁С龅倪^(guò)程，能耗費用在系統運行成本中的比例大于80%，因此發(fā)展節能低碳污泥干化技術(shù)具有重要的現實(shí)意義。

近年來(lái)，污泥干化技術(shù)發(fā)展較為迅速，主要聚焦在三個(gè)方面，一是利用太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源進(jìn)行污泥干化;二是對干燥機或反應器等裝備進(jìn)行優(yōu)化;三是對污泥干化新技術(shù)的研發(fā)，比如水熱干化、生物干化、污泥低溫射流干化、低溫真空脫水干化、微波干化、超聲波干化和熱泵干化等。

污泥水熱干化是將污泥在密閉容器內加熱，在一定溫度和壓力下破壞污泥的膠體結構，降低污泥粘度，提高污泥的脫水性能，經(jīng)壓濾脫水即可得到含水率為60%的泥餅。

污泥生物干化是利用微生物高溫好氧發(fā)酵過(guò)程中有機物降解所產(chǎn)生的生物熱能，通過(guò)過(guò)程調控手段促進(jìn)水分蒸發(fā)，從而實(shí)現快速去除水分的一種干化處理工藝。

太陽(yáng)能污泥干化是利用太陽(yáng)能提升溫室內部氣體溫度，擾流風(fēng)機將上部未飽和的熱空氣吹到污泥表面，打斷污泥表面形成的飽和冷空氣層，形成混流效應，將污泥水分吸收帶出溫室。

污泥低溫射流干化系統能夠在常溫下利用音障原理，采用高速風(fēng)機產(chǎn)生超高速氣流沖擊波對污泥進(jìn)行破碎，污泥和水在粉碎的過(guò)程中分離，然后再經(jīng)過(guò)氣、液、固三相分離裝置進(jìn)行脫水和固體顆粒的回收。低溫真空脫水干化成套技術(shù)利用通過(guò)真空系統將腔室內的氣壓降低，使濾餅中水的沸點(diǎn)降低，同時(shí)通過(guò)隔膜板和加熱板對濾餅加熱，使水分蒸發(fā)的速度加快，比在常壓下加熱干化的效率更高。

3.4污泥焚燒技術(shù)

污泥焚燒是最徹底的減量化技術(shù)，通過(guò)焚燒污泥，污泥的體積縮減至原污泥10%以下，焚燒產(chǎn)物為穩定的惰性灰渣，可以進(jìn)行建材資源化利用，實(shí)現了真正意義上的穩定化、無(wú)害化和資源化，更為重要的是焚燒污泥產(chǎn)生的熱量可回用于濕污泥的干化，有利于污泥生物質(zhì)能源的循環(huán)利用，是國際上大型城市的主流污泥處理工藝。

但是，由于污泥干化焚燒工程規模大、工藝復雜，建設成本和運行成本均較高，現階段大力推廣和應用該技術(shù)還顯得較為困難。以上海某污泥處理工程為例，規模為150tDS/d的污泥干化—焚燒—煙氣處理工程，工程投資高達6億元，其中建安費為4億元，折合單噸污泥建設成本約53萬(wàn)/t濕泥(含水率80%計)，直接運行成本為200元/t濕泥。因此，從降低污泥處理處置設施的建設和運行成本角度考慮，鼓勵利用現有窯爐對污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒。

近年來(lái)，隨著(zhù)一批示范工程的建設，污泥焚燒技術(shù)和裝備得到了快速發(fā)展，具有代表性的成果包括異重流化床污泥清潔焚燒技術(shù)、濕污泥循環(huán)流化床一體化焚燒技術(shù)以及污泥協(xié)同焚燒技術(shù)等。

其中，異重流化床污泥清潔焚燒技術(shù)采用石英砂床料，通過(guò)在流化床中添加鈣基物質(zhì)，并結合爐內燃燒溫度控制等手段，有效防止了大污泥凝聚團在流化床內的沉積。

濕污泥循環(huán)流化床一體化焚燒技術(shù)是在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)和污泥流化床干化技術(shù)的基礎上，把相對獨立的污泥干化和焚燒過(guò)程耦合在一起，回收熱灰和高溫煙氣熱量進(jìn)行濕污泥的預干化，在一個(gè)系統中完成濕污泥的干化和焚燒，大大降低

了污泥處置的能耗和成本。污泥協(xié)同焚燒技術(shù)則將污泥與其他物質(zhì)利用現有的工業(yè)焚燒爐進(jìn)行混合焚燒，目前已經(jīng)在火力發(fā)電廠(chǎng)、垃圾焚燒廠(chǎng)、水泥窯焚燒實(shí)現了工程示范，進(jìn)一步研發(fā)的重點(diǎn)是添加量對爐體影響和煙氣的污染控制。

3.5污泥厭氧消化技術(shù)

厭氧消化是最常見(jiàn)的污泥穩定化和資源化處理技術(shù)，能夠實(shí)現污泥中碳、氮、磷等自然資源的循環(huán)利用。在發(fā)達國家，規?；?a target="_blank" title="污水處理新聞專(zhuān)題" style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(14, 106, 173); text-decoration-line: underline; outline: none;">污水處理廠(chǎng)大都設置了污泥厭氧消化裝置，在解決污泥處理的同時(shí)還可以利用沼氣提供污水處理廠(chǎng)40%～60%的電耗。

由于我國污泥的泥砂含量高、有機質(zhì)含量低，沼氣產(chǎn)量低、品質(zhì)差，能量化效率低，再加上建設成本高，致使污泥厭氧消化設施長(cháng)期處于建造和運行雙困難的狀態(tài)。近年來(lái)，厭氧消化技術(shù)取得了較好進(jìn)展。

基于我國污泥特征，就提升厭氧消化效率的途徑展開(kāi)了大量研究，開(kāi)發(fā)了高含固厭氧消化、有機質(zhì)協(xié)同厭氧消化、預處理+多級多相厭氧消化等創(chuàng )新技術(shù)，部分技術(shù)已經(jīng)形成示范工程或裝備，如高溫高壓熱水解技術(shù)裝備、污泥濃縮/消化一體化技術(shù)裝備。典型工藝有初沉污泥與剩余污泥水解碳源回收和利用技術(shù)、分級/分相厭氧消化技術(shù)、污泥與城市有機質(zhì)協(xié)同厭氧消化技術(shù)等。

其中，高含固厭氧消化技術(shù)是基于污泥細胞破解技術(shù)，通過(guò)污泥細胞破裂、有機物溶出，提升厭氧消化速率和轉化效率，提高沼氣產(chǎn)量和品質(zhì)。常見(jiàn)的細胞破解預處理技術(shù)有熱水解、堿處理、超聲波預處理、臭氧預處理等。目前，高溫高壓熱水解技術(shù)已建立穩定的示范基地，通過(guò)污泥細胞破解預處理，使含固率高達10%～20%的污泥可以順利進(jìn)行污泥的厭氧消化處理，為污泥的集約處理奠定了技術(shù)基礎。

長(cháng)沙市某污泥集中處理項目，將濕污泥(含水率80%)和餐廚垃圾(含水率60%)進(jìn)行共同發(fā)酵，總處理規模為500t/d，采用污泥熱水解+高含固厭氧消化+脫水+干化工藝，處理后產(chǎn)物為生物碳土(40%含水率)和沼氣(68%甲烷)，實(shí)現了城市污泥與餐廚垃圾的協(xié)同處理和脫水污泥熱水解預處理，提高了污泥降解率和產(chǎn)氣率。圍繞厭氧消化技術(shù)的應用，今后將在提高厭氧消化有機質(zhì)的轉化效率、縮短停留時(shí)間、提高沼氣中甲烷含量、開(kāi)發(fā)沼渣沼液的高品質(zhì)利用途徑等方面展開(kāi)研究。

4結語(yǔ)

污泥處理處置及資源化問(wèn)題是全球性的難題，挑戰甚多。近年來(lái)污泥處理處置技術(shù)得到了快速發(fā)展，尤其在污泥原位減量、深度脫水、干化焚燒和高效厭氧消化技術(shù)方面成效更為顯著(zhù)，形成了一批創(chuàng )新技術(shù)，建設了一批示范工程，為污泥問(wèn)題的解決提供了強有力的技術(shù)支撐。

同時(shí)，圍繞污泥減量化、穩定化、無(wú)害化和資源化目標，污泥的處理處置及資源化技術(shù)也呈現出多樣化的特征，比如污泥熱解碳化技術(shù)、熱解氣化技術(shù)、提蛋白資源化回收利用技術(shù)、水熱亞臨界反應技術(shù)、超臨界水氣化技術(shù)、超高溫污泥好氧堆肥技術(shù)等，雖然這些原創(chuàng )技術(shù)的研發(fā)，還需要通過(guò)示范工程的穩定運行來(lái)獲得成熟的技術(shù)參數，但它對于提升我國污泥處理處置及資源化的總體技術(shù)水平，對實(shí)現《水污染防治行動(dòng)計劃》提出的2020年污泥無(wú)害化處理處置率達到90%的目標具有重要意義。