江南,污泥处理处置及资源化途径与新技术作者：何强吉芳英李家杰/重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室

焦点提醒：污泥处置措置和资本化路子与新手艺作者：何强吉芳英李家杰/重庆年夜学三峡库区生态情况教育部重点尝试室中国给水排水2021年中国排水管网大会（水环境综合治理）邀请函（污水千人大会同期会议）

截至2015年9月底，全国城镇累计建成污水处置厂3830座，污水处置能力已到达1.62亿m3/d，伴生的污泥已冲破3000万t/年（含水率80%计）。按照住建部统计数据，截至2014年末，经由过程建材、燃烧、制肥、卫生填埋等无害化措置的污泥约为56%，近对折污泥还没有做到无害化处置，约三分之一污泥采取“姑且手段”措置，百分之十几的污泥不明去向，未能到达国务院《“十二五”全国城镇污水处置和再生操纵举措措施扶植计划》中要求的80%污泥无害化处置措置方针。污泥问题已成为污水处置范畴的瓶颈。与国外发财国度比拟，我国的污泥成份泥砂和重金属含量相对较高、无机质含量少，导致污泥厌氧发酵产气率低、燃烧处置热值偏低、地盘操纵情况风险年夜。是以，开辟合适我国污泥泥质特点的污泥处置措置与资本化手艺意义严重。

近几年，跟着全国城镇污水处置举措措施的年夜范围扶植、国度水体污染节制与管理科技严重专项的周全实行，我国污泥处置措置和资本化手艺和设备获得了快速成长，贮备了系列原创手艺，构成了一批代表性示范项目，为污泥问题的处理供给了手艺支持。

对污泥进行处置措置与资本化操纵时应遵守“平安环保、轮回操纵、节能降耗、随机应变、稳妥靠得住”的根基准绳。此中，平安环保是必需对峙的根基要求；轮回操纵是应尽力实现的主要方针；节能降耗是应充实斟酌的主要身分；随机应变是方案比选决议计划的根基条件；稳妥靠得住是贯串一直的必须前提。

在制定污泥处置措置计划时，应按照污泥处置措置阶段性特点，同时斟酌应急性、阶段性和永远性三种方案。充实操纵其他行业资本来进行污泥处置措置可作为阶段性方案，并应具有应急的处置措置方案，避免污泥随便弃置，包管情况平安。在选择污泥处置措置手艺时，应依照“措置决议处置、处置知足措置”的要求，在肯定了污泥措置体例的根本上选择适合的污泥处置手艺。同时优先采取进步前辈成熟的手艺，对研发中的新手艺，应颠末严酷的评价、出产性利用和项目示范，确承认靠后方可采取。

污泥处置措置的方针是实现污泥的减量化、不变化、无害化和资本化。减量化、不变化、无害化能够下降处置费用、避免二次污染；资本化能够实现污泥中无机质和养分元素的轮回操纵。污泥处置措置和资本化体例，要充实斟酌污泥的泥质特点、所处地域的情况前提和经济程度。鼓动勉励发财城市以资本化操纵为首要方针，欠发财城市和地域以不变化、无害化为近期方针，同时斟酌将来污泥资本化操纵的可能性。鼓动勉励合适尺度的污泥进行地盘操纵。有前提的地域，可推行污泥制建材等分析操纵；不具有响应前提的可采取填埋措置。

污泥处置以知足地盘操纵时，鼓动勉励采取厌氧消化或高温好氧发酵（堆肥）等体例处置污泥；污泥以填埋为措置体例时，可采取高温好氧发酵、石灰不变等体例处置，也可添加粉煤灰对污泥进行改性；污泥以建筑材料分析操纵为措置体例时，可采取热干化、燃烧等处置体例。鼓动勉励年夜中型城市采取干化燃烧和建材操纵为主的手艺线路，中型城市或年夜城市区县采取“厌氧消化+地盘操纵”的手艺线路，小型城市或区县采取“好氧发酵+地盘操纵”的手艺线路。

污泥的地盘操纵包罗农用、园林绿化、地盘改进，也是污泥无机质、氮磷钾养分物资最主要的资本化操纵体例，鼓动勉励经不变化无害化处置且合适国度相干尺度要求的污泥进行地盘操纵。当泥质知足《城镇污水处置厂污泥措置园林绿化用泥质》（GB/T 23486-2009）要求时，能够用在园林绿化；当泥质合适《城镇污水处置厂污泥措置地盘改进用泥质》（GB/T 24600-2009）划定时，能够用在盐碱地、沙化地和烧毁矿场等地盘改进。制止不达标污泥进入耕地，当把污泥用在农田、果园或牧草地时，除泥质到达《农用污泥中污染物节制尺度》（GB 4284-84）和《城镇污水处置厂污泥措置农用泥质》（CJ/T 309-2009）划定外，还应按照本地的泥土情况质量和农作物特点，连系《泥土情况质量尺度》（GB 15618-2008），研究提出包罗施用规模、施用量、施用方式和施用刻日等内容在内的污泥农用方案，经污泥施用处地合用性情况影响评价和情况风险评估后，进行污泥农用并严酷施用治理。

污泥的建材操纵包罗制水泥添加剂、制砖、制轻质骨料等。当污泥泥质知足《城镇污水处置厂污泥措置制砖用泥质》（GB/T25031-2010）要求时，污泥可间接作为制砖原料；当污泥泥质知足《城镇污水处置厂污泥措置水泥熟料出产用泥质》（CJ/T 314-2009）要求时，污泥可��APP间接作为水泥熟料出产的原料。污泥建材操纵时应严酷避免出产和利用进程中的二次污染。

污泥的燃烧包罗零丁燃烧、与垃圾夹杂燃烧、操纵工业汽锅燃烧和操纵火力发电厂燃烧。污泥燃烧应在查询拜访当地区可资操纵的垃圾燃烧、水泥和热电等窑炉状态的根本上，鼓动勉励操纵现有窑炉对污泥进行协同燃烧，以下降污泥措置举措措施的投资。当泥质知足《城镇污水处置厂污泥措置零丁燃烧用泥质》（GB/T24602-2009）要求时，污泥能够零丁燃烧，并与干化联用，以提高污泥的热能操纵效力。燃烧后的灰渣，起首斟酌建材操纵，也可间接填埋；经辨别属在危险废料的灰渣和飞灰，应纳入危险固体烧毁物治理。采取污泥燃烧手艺方案时，应参照《糊口垃圾燃烧污染节制尺度》（GB 18485-2014）避免二次污染。

当污泥泥质不合适地盘操纵，且本地不具有燃烧和建材操纵前提时，可采取填埋措置。污泥的填埋包罗零丁填埋、夹杂填埋和非凡填埋。污泥填埋前需进行不变化处置，可采取石灰不变等工艺，也可经由过程添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处置，处置后泥质应合适《城镇污水处置厂污泥措置夹杂填埋用泥质》（GB/T 23485-2009）的要求。污泥填埋措置招考虑填埋气体搜集和操纵，削减温室气体排放。

污泥原位减量手艺是经由过程下降污水处置进程中细胞合成量、加强微生物本身内源呼吸能力、增进微生物的本身分化，终究到达削减残剩污泥发生量的目标。是以，污泥原位减量与污泥减容减量有素质上的区分，后者只是经由过程下降污泥含水率缩减污泥。本色上，保守的污水处置工艺经由过程耽误曝气时候、增添污水在曝气池内的逗留时候，可提高微生物内源代谢反映的本身氧化率，削减污泥的产量。可是，这类体例会增年夜池容和曝气量。最近几年来，国表里学者基在溶胞-隐性发展、解偶联代谢、生物捕食和内源代谢/保持代谢等理论，对污泥原位减量手艺进行了年夜量研究，污泥减量可到达21%~87%。在这些根本研究功效的指引下，对保守成熟工艺进行组合、改良，能够在知足原有污水处置功能的根本上，同时取得较好的污泥减量结果。“好氧-沉淀-厌氧”是一种基在解偶联机制的改良活性污泥系统，在污泥回流进程中加一个厌氧池，使好氧微生物在好氧段发生的ATP 在底物缺少的厌氧段被耗损，不克不及用在细胞合成，从而下降污泥产量。嵌入式旁路污泥减量是在CASS反映器的根本上，经由过程节制反映区低消融氧、碱解污泥使其碳源化、回流碳源化污泥强化生物反硝化能力等手段，可以使系统的污泥减量率年夜在25%，此中无机污泥减量率年夜在55%，有用到达污泥原位减量。水蚯蚓原位消解污泥手艺是在保守污水处置系统生化池中引入更高养分级的后活泼物水蚯蚓，耽误系统中的生物链，增进物资轮回和能量活动，操纵水蚯蚓和微生物的协同感化原位消解污泥，实现污泥原位减量。

污泥减容的目标就是下降污泥含水率、减小污泥体积，实现污泥最根基的减量化。在减容进程中污泥的生物固体量几近没有改变。保守的污泥减容减量手艺包括了污泥浓缩和污泥脱水两个进程。浓缩是减缩污泥间隙水，脱水是减缩污泥毛细水和概况附着水。在手艺道理上，污泥浓缩和脱水没有严重冲破，首要方式包罗重力浓缩、机器浓缩、离心脱水、带式脱水和板框压滤脱水等，设备也已国产化，此后的研究重点是若何进一步下降药耗、电耗和下降污泥的含水率。因为在机器脱水进程中污泥的压密标的目的和水的排出标的目的分歧，压力愈年夜，压密越甚，水份活动的通路将逐步被梗塞，是以保守的机器脱水手艺较难进一步下降污泥的含水率。

为了进一步提高污泥的脱水结果，最近几年来电渗入、射流、真空等有别在保守机器脱水的新手艺逐步获得利用，也成立了一指示范项目，泥饼的含水率可到达60%以下，被称为深度脱水。污泥深度脱水是我国独有的一种污泥脱水工艺，就电渗入脱水手艺而言，它是基在污泥中细菌的首要成份卵白质在pH接近中性的情况中凡是带负电荷，在电场感化下，带电颗粒将在分离介质中作定向活动。电渗入脱水手艺就是操纵带电颗粒和四周介质的电渗入和电泳实现污泥深度脱水。在电渗入进程中，水的活动标的目的和污泥絮体活动标的目的相反，水份可不颠末泥饼的空地通道。是以，电渗入脱水不受污泥压密引发的通道梗塞或阻力的影响，脱水效力比一般方式提高10%~20%。桑德环保将“电渗入”与“板框压滤”进行耦合开辟的“污泥电渗入高压干化机”，在不投加任何化学药剂的环境下，可将城市污泥含水率从80%~85%降至40%~60%。

污泥干化是在污泥脱水后，操纵热能进一步削减污泥含水率的方式。经由过程干化处置后，污泥的含水率可降至40%~10%。污泥干化是一个能量净收入的进程，能花费用在系统运转本钱中的比例年夜在80%，是以成长节能低碳污泥干化手艺具有主要的实际意义。最近几年来，污泥干化手艺成长较为敏捷，首要聚焦在三个方面，一是操纵太阳能、生物资能等新能源进行污泥干化；二是对干燥机或反映器等设备进行优化；三是对污泥干化新手艺的研发，好比水热干化、生物干化、污泥低温射流干化、低温真空脱水干化、微波干化、超声波干化和热泵干化等。

污泥水热干化是将污泥在密闭容器内加热，在必然温度和压力下粉碎污泥的胶体布局，下降污泥粘度，提高污泥的脱水机能，经压滤脱水便可获得含水率为60%的泥饼。污泥生物干化是操纵微生物高温好氧发酵进程中无机物降解所发生的生物热能，经由过程进程调控手段增进水份蒸发，从而实现快速去除水份的一种干化处置工艺。太阳能污泥干化是操纵太阳能晋升温室内部气体温度，扰流风机将上部未饱和的热空气吹到污泥概况，打断污泥概况构成的饱和冷空气层，构成混流效应，将污泥水份接收带出温室。污泥低温射流干化系统可以或许在常温下操纵音障道理，采取高速风机发生超高速气流冲击波对污泥进行破裂，污泥和水在破坏的进程平分离，然后再颠末气、液、固三相分手装配进行脱水和固体颗粒的收受接管。低温真空脱水干化成套手艺操纵经由过程真空系统将腔室内的气压下降，使滤饼中水的沸点下降，同时经由过程隔阂板和加热板对滤饼加热，使水份蒸发的速度加速，比在常压下加热干化的效力更高。

污泥燃烧是最完全的减量化手艺，经由过程燃烧污泥，污泥的体积缩减至原污泥10%以下，燃烧产品为不变的惰性灰渣，能够进行建材资本化操纵，实现了真正意义上的不变化、无害化和资本化，更加主要的是燃烧污泥发生的热量可回用在湿污泥的干化，有益在污泥生物资能源的轮回操纵，是国际上年夜型城市的支流污泥处置工艺。可是，因为污泥干化燃烧项目范围年夜、工艺复杂，扶植本钱和运转本钱均较高，现阶段鼎力推行和利用该手艺还显得较为坚苦。以上海某污泥处置项目为例，范围为150 tDS/d的污泥干化—燃烧—烟气处置项目，项目投资高达6亿元，此中建安费为4亿元，折合单吨污泥扶植本钱约53万/t湿泥（含水率80%计），间接运转本钱为200元/t湿泥。是以，从下降污泥处置措置举措措施的扶植和运转本钱角度斟酌，鼓动勉励操纵现有窑炉对污泥进行协同燃烧。

最近几年来，跟着一指示范项目的扶植，污泥燃烧手艺和设备获得了快速成长，具有代表性的功效包罗异重流化床污泥洁净燃烧手艺、湿污泥轮回流化床一体化燃烧手艺和污泥协同燃烧手艺等。此中，异重流化床污泥洁净燃烧手艺采取石英砂床料，经由过程在流化床中添加钙基物资，并连系炉内燃烧温度节制等手段，有用避免了年夜污泥凝集团在流化床内的堆积。湿污泥轮回流化床一体化燃烧手艺是在轮回流化床燃烧手艺和污泥流化床干化手艺的根本上，把相对自力的污泥干化和燃烧进程耦合在一路，收受接管热灰和高温烟气热量进行湿污泥的预干化，在一个系统中完成湿污泥的干化和燃烧，年夜年夜下降了污泥措置的能耗和本钱。污泥协同燃烧手艺则将污泥与其他物资操纵现有的工业燃烧炉进行夹杂燃烧，今朝已在火力发电厂、垃圾燃烧厂、水泥窑燃烧实现了项目示范，进一步研发的重点是添加量对炉体影响和烟气的污染节制。

厌氧消化是最多见的污泥不变化和资本化处置手艺，可以或许实现污泥中碳、氮、磷等天然资本的轮回操纵。在发财国度，范围化污水处置厂年夜都设置了污泥厌氧消扮装置，在处理污泥处置的同时还能够操纵沼气供给污水处置厂40%~60%的电耗。因为我国污泥的泥砂含量高、无机质含量低，沼气产量低、质量差，能量化效力低，再加上扶植本钱高，导致污泥厌氧消化举措措施持久处在建筑和运转双坚苦的状况。最近几年来，厌氧消化手艺获得了较好进展。基在我国污泥特点，就晋升厌氧消化效力的路子睁开了年夜量研究，开辟了高含固厌氧消化、无机质协同厌氧消化、预处置+多级多相厌氧消化等立异手艺，部门手艺已构成示范项目或设备，如高温高压热水解手艺设备、污泥浓缩/消化一体化手艺设备。典型工艺有初沉污泥与残剩污泥水解碳源收受接管和操纵手艺、分级/分相厌氧消化手艺、污泥与城市无机质协同厌氧消化手艺等。此中，高含固厌氧消化手艺是基在污泥细胞破解手艺，经由过程污泥细胞分裂、无机物溶出，晋升厌氧消化速度和转化效力，提高沼气产量和质量。常见的细胞破解预处置手艺有热水解、碱处置、超声波预处置、臭氧预处置等。今朝，高温高压热水解手艺已成立不变的示范基地，经由过程污泥细胞破解预处置，使含固率高达10%~20%的污泥能够顺遂进行污泥的厌氧消化处置，为污泥的集约处置奠基了手艺根本。长沙市某污泥集中处置项目，将湿污泥（含水率80%）和餐厨垃圾（含水率60%）进行配合发酵，总处置范围为500 t/d，采取污泥热水解+高含固厌氧消化+脱水+干化工艺，处置后产品为生物碳土（40%含水率）和沼气（68%甲烷），实现了城市污泥与餐厨垃圾的协同处置和脱水污泥热水解预处置，提高了污泥降解率和产气率。环绕厌氧消化手艺的利用，此后将在提高厌氧消化无机质的转化效力、缩短逗留时候、提高沼气中甲烷含量、开辟沼渣沼液的高质量操纵路子等方面睁开研究。

污泥处置措置和资本化问题是全球性的困难，挑战甚多。最近几年来污泥处置措置手艺获得了快速成长，特别在污泥原位减量、深度脱水、干化燃烧和高校厌氧消化手艺方面成效更加显著，构成了一批立异手艺，扶植了一指示范项目，为污泥问题的处理供给了强无力的手艺支持。同时，环绕污泥减量化、不变化、无害化和资本化方针，污泥的处置措置和资本化手艺也显现出多样化的特点，好比污泥热解碳化收受接管操纵手艺、水热亚临界反映手艺、超临界水气化手艺、超高温污泥好氧堆肥手艺等，固然这些原创手艺的研发，还需要经由过程示范项目的不变运转来取得成熟的手艺参数，但它对晋升我国污泥处置措置和资本化的整体手艺程度，对实现《水污染防治步履打算》提出的2020年污泥无害化处置措置率到达90%的方针具有主要意义。原题目：污泥处置措置和资本化路子与新手艺

作者：何强吉芳英李家杰/重庆年夜学三峡库区生态情况教育部重点尝试室