11

Jun

2020

未來污泥處理的主流技術(shù)是什么？

在環(huán)保行業(yè)里，污泥處理處置仍是一塊相對落后的領(lǐng)域。也是我國亟需加速提升的一個領(lǐng)域。

伴隨城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模的擴大，污泥作為污水處理副產(chǎn)物也大量產(chǎn)生。按照城市污水以干物質(zhì)計平均0.02%的含固率估算，可產(chǎn)生干污泥3.14 萬噸/天。按照污泥脫水前80%的含水率計算，每天產(chǎn)生濕污泥15.7 萬噸。全年以360天計，2014年全國年產(chǎn)生濕污泥達5652 萬噸。

污泥成分復(fù)雜，含有病源微生物、寄生蟲卵、有毒有害的重金屬及大量的難降解物質(zhì)，如處理不當，容易對環(huán)境造成二次污染。

但我國的污泥處置率卻很低下。2016年，全國污泥處理能力約為1300萬噸/日，全國污泥處理率僅達到33%，有67%左右的污泥沒有得到無害化處理處置，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。

一、污泥處理處置的定義

污泥處理(sludge handling or sludge treatment)：污泥經(jīng)單元工藝組合處理, 達到“減量化、穩(wěn)定化、無害化”目的的全過程。

我國目前主要的污泥處理方式包括濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、干化等。

污泥處置(sludge disposal)：處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用, 能夠達到長期穩(wěn)定并對生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。

中國目前主要的污泥處置方法有衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒后建材利用等。

二、污泥處理處置存在的問題

1、污泥處理率極低

早期污水廠甚至忽略污泥處理單元，只進行污水處理，污泥卻被隨意傾倒在湖泊，溝壑、良田中。還有一些污水廠為節(jié)省費用，空置污泥處理設(shè)施，將污泥隨意排放。我國污水處理廠所產(chǎn)生的污泥有80%以上沒有得到妥善處理。

2、重水輕泥、污泥處理發(fā)展滯后

近幾年環(huán)保領(lǐng)域的水處理發(fā)展迅速，但是污泥處理卻比起十幾年前依舊沒有太大的進步。被無害化處理的污泥比例低，多數(shù)污泥排入環(huán)境還是有害的，甚至違法偷排事件屢見不鮮。這是由于“重水輕泥”的不成熟處理思路造成的。

3、技術(shù)路線生搬硬套

污泥處理技術(shù)主要有污泥濃縮脫水、好氧消化、厭氧消化、干化、堆肥和焚燒等。污泥處置技術(shù)主要有填埋（包括地面、地下和水中）和土地利用。

有些人錯誤地認為污泥干化焚燒是當前最先進的污泥處理技術(shù)，代表污泥處理技術(shù)的發(fā)展方向，因而不加分析地加以推廣。個別企業(yè)以盈利為目的，一味的夸大其先進性，對很多不了解的人造成了誤導(dǎo)。

4、監(jiān)管有難度

由于長期以來對污泥處理的忽視以及污泥排放的間歇性，導(dǎo)致政府有關(guān)部門對污泥的監(jiān)管困難。

5、付費機制不完善

在污水處理費用中征收污泥處理費用是大勢所趨，但從當前情況來看，處置費用的征需存在較大阻力。我國現(xiàn)行收取的污水處理費用較低，尚無法保證污水廠的正常運行，而推行在污水處理費中加入污泥處理、處置費，又將在一定程度上加重被征收者的經(jīng)濟負擔。因此，在未來較長一段時間內(nèi)，補貼將是污泥處理處置資金的主要來源。

目前國內(nèi)已經(jīng)有部分城市對污泥處理處置給予補貼，由于處理方案不同等因素造成標準不一，污泥處理產(chǎn)業(yè)很難自己盈利，運轉(zhuǎn)嚴重依靠政府補貼。同時，補貼覆蓋范圍明顯不足。

“水十條”或許會將為污泥處理處置補貼政策的明確帶來契機。《水污染防治行動計劃》預(yù)計總投資可能超過2萬億。除了為水處理改造、運營帶來巨大市場以外，“水十條”或?qū)⒃谖勰嗵幚硖幹梅矫娼o予更多的傾斜。技術(shù)層面上，極有可能改變過去以填埋為主的處置路線；經(jīng)濟層面上，或?qū)⒁筢槍ξ勰嗵幚硖幹玫难a貼在全國范圍推廣，同時明確補貼標準。

雖然有眾多條文規(guī)定污水處理費應(yīng)包含污泥處理成本，但目前將污泥處理費納入污水費用的地方僅為北京市、江蘇省太湖地區(qū)、常州市、廣州市，且占比較低。

6、“資源化”不是最終目的，保護生態(tài)環(huán)境才是最終目的

誤認為污泥就是資源, 強調(diào)污泥處理處置的資源化和經(jīng)濟效益, 并以資源化為首要目的。個別企業(yè)利用這一誤區(qū)強調(diào)個別單元工藝可以實現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用, 割裂其他處理處置過程需要投入的能量和費用, 誤導(dǎo)了技術(shù)的選取和對污泥資源化的認識。

污泥處理處置應(yīng)該以“減量化、穩(wěn)定化、無害化”為目的, “資源化”并不是最終的目的，應(yīng)盡可能利用污泥處理處置過程中的能量和物質(zhì)，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益和節(jié)約能源的效果，實現(xiàn)其資源價值。

三、如何解決污泥難題

1、明確責(zé)任主體，健全管理體制

污水處理廠是政府的實施機構(gòu)，不能獨立承擔責(zé)任。政府應(yīng)加大對于污泥處置的資金投入，給予財政補貼和稅收優(yōu)惠。實施將污泥處理費納入污水處理費。

2、企業(yè)和政府應(yīng)該把污泥處置當做是責(zé)任

如果污泥處理處置不當，污水處理企業(yè)將承擔首要責(zé)任，當然其前提是污水收費必須包含污泥處理所需的費用。

3、技術(shù)路線的選擇需要因地制宜

不同地區(qū)的污水處理廠處理污水產(chǎn)生的污泥物理、化學(xué)和生物特征具有明顯區(qū)別，因此建議在選擇工藝路線時應(yīng)綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟社會發(fā)展水平等因素，因地制宜地確定污泥處理處置方式。

四、未來的主流技術(shù)

借鑒國際經(jīng)驗，未來污泥處理處置的技術(shù)發(fā)展主要有四條路徑：

1、沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術(shù)路線

厭氧消化具有以下優(yōu)點：

1）提高后續(xù)處理的效率并減少后續(xù)處理能耗。通常認為厭氧反應(yīng)可以實現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化。通過厭氧反應(yīng)，污泥中有機物去除40%-60%，有害病菌減少。此外，厭氧消化提高污泥脫水穩(wěn)定性，讓焚燒等后續(xù)處理減少35%以上的能耗。

2）厭氧消化成本較低。根據(jù)《中國環(huán)境報》統(tǒng)計，單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日），由于不用鼓風(fēng)曝氣等，節(jié)約了成本，單純厭氧消化運行費用約為60-120 元/噸(含水率80%，不包括濃縮和脫水)，而好氧發(fā)酵運行費用為120-160 元/噸。

歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理，產(chǎn)生的沼氣轉(zhuǎn)化為電能可滿足污水廠所需電力的33%～100%。

但污泥厭氧消化在我國應(yīng)用的并不順暢。我國建設(shè)的約50 座污泥厭氧消化設(shè)施中，可以穩(wěn)定運營的只有20 余座。主要原因是由我國污泥泥質(zhì)差、處理廠運行管理水平低。我國污泥含砂量較高、有機物含量較低、污泥可生化性差，消化設(shè)備運行的穩(wěn)定性和產(chǎn)沼氣率等指標普遍未達到國外標準。此外，我國缺乏沼氣利用的激勵機制，設(shè)備的投資費用高，系統(tǒng)運行較為復(fù)雜不易掌握。

不過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進行預(yù)處理，可以提高污泥水解速率，改善污泥厭氧消化性能。并通過項目經(jīng)驗的積累，企業(yè)也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術(shù)會是未來的一個主流方向。

2、土地利用為主的好氧發(fā)酵技術(shù)路線

好氧堆肥是在有氧情況下，通過微生物的發(fā)酵作用，將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。其中有機物料代謝為二氧化碳、水和熱。

好氧堆肥的優(yōu)點包括：

1）發(fā)酵效率高，穩(wěn)定化時間相對短；

2）臭味少，實現(xiàn)滅菌；

3）含水率可降到40%；

4）污泥成品主要用于修復(fù)鹽堿地、城市綠化、垃圾場覆蓋以及建筑等方面用土；

5）并衍生出蚯蚓生物堆肥等來強化堆肥效果，比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。

堆肥的難點主要包括：

1）能量凈支出，通風(fēng)能耗費用占比80%；

2）需對好氧堆肥運行的不同階段的合理通風(fēng)量加強研究；

3）缺少C/N 等控制因素的理論研究，致使存在調(diào)理添加劑使用過多的情況。

污泥經(jīng)發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，可限制性農(nóng)用、園林綠化或改良土壤，從而實現(xiàn)污泥中有機質(zhì)及營養(yǎng)元素的高效利用，設(shè)備投資少、運行管理方便。

但占地面積大、發(fā)酵產(chǎn)品存在重金屬污染等缺點使得好氧發(fā)酵技術(shù)在我國較難發(fā)展。

目前污泥好氧發(fā)酵工程可采用高效、快速、穩(wěn)定、集約化的設(shè)計、運營模式，可實現(xiàn)占地面積的大幅縮小；此外，研究表明我國城市生活污泥的重金屬超標比例約5%，污染風(fēng)險較小，不應(yīng)該成為限制污泥發(fā)酵產(chǎn)品土地利用的主要障礙。

因此，在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處理技術(shù)指南(試行)》中，“好氧發(fā)酵+土地利用”也被列為推薦技術(shù)路線。該技術(shù)在相對欠發(fā)達地區(qū)，應(yīng)用前景較大。

3、污泥干化-焚燒技術(shù)路線

長期以來，國人對污泥干化焚燒工藝存在誤讀，普遍認為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實際上，國際上污泥焚燒能量可以達到自給，不同工藝能耗來看，焚燒工藝（～100kW/t）與堆肥工藝（>100kW/t）相當。

焚燒實現(xiàn)徹底處理和處置，而堆肥后續(xù)需要考慮儲存、運輸?shù)饶芎摹６遥勰嘀械挠袡C質(zhì)焚燒是碳中性的。此外，人們還誤認為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。

干化焚燒工藝的設(shè)備投資較大，焚燒產(chǎn)生的煙氣污染嚴重，還需建立完善的煙氣處理系統(tǒng)，這也加大了污泥的處理費用。因此干化焚燒工藝一般適用于用地緊張且經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)。

隨著對碳減排和污泥生物質(zhì)資源認識的不斷加深，干化焚燒工藝在國外的應(yīng)用范圍開始減少。然而現(xiàn)階段，在我國污泥厭氧消化和好氧發(fā)酵技術(shù)還未成熟的情況下，污泥干化焚燒在一定時期內(nèi)可能會出現(xiàn)增長的態(tài)勢，尤其是工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒的方式。

4、建材利用為主的污泥高干脫水處理技術(shù)路線

大家對污泥高干脫水技術(shù)的普遍認知還停留在投加大量化學(xué)藥劑，導(dǎo)致減容不減量；且藥劑對后續(xù)污泥焚燒、土地利用、建材利用等產(chǎn)物影響；是臨時性、應(yīng)急污泥處理處置技術(shù)路線等。

目前采用的高干脫水工藝，投加大量藥劑未達到減量效果，且未與后續(xù)處置相結(jié)合，將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致劣幣驅(qū)除良幣的現(xiàn)象。