截至2015年9月底，全國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠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t/年(含水率80%計)。

根據(jù)住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2014年底，通過建材、焚燒、制肥、衛(wèi)生填埋等無害化處置的污泥約為56%，近半數(shù)污泥尚未做到無害化處理，約三分之一污泥采用“臨時手段”處置，百分之十幾的污泥不明去向，未能達到國務院《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》中要求的80%污泥無害化處理處置目標。

污泥問題已成為污水處理領域的瓶頸。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)境風險大。因此，開發(fā)適合我國污泥泥質特征的污泥處理處置與資源化技術意義重大。

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

1污泥處理處置的基本原則和技術路線

1.1基本原則

對污泥進行處理處置與資源化利用時應遵循“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)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)利用是應努力實現(xiàn)的重要目標;節(jié)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(wěn)妥可靠是貫穿始終的必需條件。

在制訂污泥處理處置規(guī)劃時，應根據(jù)污泥處理處置階段性特點，同時考慮應急性、階段性和永久性三種方案。充分利用其他行業(yè)資源來進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時，應按照“處置決定處理、處理滿足處置”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。同時優(yōu)先采用先進成熟的技術，對于研發(fā)中的新技術，應經(jīng)過嚴格的評價、生產(chǎn)性應用以及工程示范，確認可靠后方可采用。

1.2技術路線

污泥處理處置的目標是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。減量化、穩(wěn)定化、無害化可以降低處理費用、避免二次污染;資源化可以實現(xiàn)污泥中有機質和營養(yǎng)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特征、所處地區(qū)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(qū)以穩(wěn)定化、無害化為近期目標，同時考慮未來污泥資源化利用的可能性。鼓勵符合標準的污泥進行土地利用。有條件的地區(qū)，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。

污泥處理以滿足土地利用時，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，可采用高溫好氧發(fā)酵、石灰穩(wěn)定等方式處理，也可添加粉煤灰對污泥進行改性;污泥以建筑材料綜合利用為處置方式時，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路線，中型城市或大城市區(qū)縣采用“厭氧消化+土地利用”的技術路線，小型城市或區(qū)縣采用“好氧發(fā)酵+土地利用”的技術路線。

2污泥處置及相關要求

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、氮磷鉀營養(yǎng)物質最重要的資源化利用方式，鼓勵經(jīng)穩(wěn)定化無害化處理且符合國家相關標準要求的污泥進行土地利用。當泥質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(GB/T23486-2009)要求時，可以用于園林綠化;當泥質符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》(GB/T24600-2009)規(guī)定時，可以用于鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等土地改良。

禁止不達標污泥進入耕地，當把污泥用于農田、果園或牧草地時，除了泥質達到《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284-84)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農用泥質》(CJ/T309-2009)規(guī)定外，還應根據(jù)當?shù)氐耐寥拉h(huán)境質量和農作物特點，結合《土壤環(huán)境質量標準》(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)污泥施用場地適用性環(huán)境影響評價和環(huán)境風險評估后，進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、制輕質骨料等。當污泥泥質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質》(GB/T25031-2010)要求時，污泥可直接作為制磚原料;當污泥泥質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置水泥熟料生產(chǎn)用泥質》(CJ/T314-2009)要求時，污泥可直接作為水泥熟料生產(chǎn)的原料。污泥建材利用時應嚴格防止生產(chǎn)和使用過程中的二次污染。

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)電廠焚燒。污泥焚燒應在調查本地區(qū)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(xiàn)有窯爐對污泥進行協(xié)同焚燒，以降低污泥處置設施的投資。

當泥質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質》(GB/T24602-2009)要求時，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。采用污泥焚燒技術方案時，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

當污泥泥質不適合土地利用，且當?shù)夭痪邆浞贌徒ú睦脳l件時，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。污泥填埋前需進行穩(wěn)定化處理，可采用石灰穩(wěn)定等工藝，也可通過添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進行改性處理，處理后泥質應符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》(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

3.1污泥原位減量技術

污泥原位減量技術是通過降低污水處理過程中細胞合成量、增強微生物自身內源呼吸能力、促進微生物的自身分解，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上的區(qū)別，后者只是通過降低污泥含水率縮減污泥。實質上，傳統(tǒng)的污水處理工藝通過延長曝氣時間、增加污水在曝氣池內的停留時間，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，這種方式會增大池容和曝氣量。近年來，國內外學者基于溶胞-隱性生長、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進行了大量研究，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(tǒng)成熟工藝進行組合、改進，可以在滿足原有污水處理功能的基礎上，同時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)機制的改進活性污泥系統(tǒng)，在污泥回流過程中加一個厭氧池，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，通過控制反應區(qū)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(tǒng)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是在傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)生化池中引入更高營養(yǎng)級的后生動物水蚯蚓，延長系統(tǒng)中的生物鏈，促進物質循環(huán)和能量流動，利用水蚯蚓和微生物的協(xié)同作用原位消解污泥，實現(xiàn)污泥原位減量。

3.2污泥減容減量技術

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

傳統(tǒng)的污泥減容減量技術包含了污泥濃縮和污泥脫水兩個過程。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水。

在技術原理上，污泥濃縮和脫水沒有重大突破，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，今后的研究重點是如何進一步降低藥耗、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，水分流動的通路將逐漸被堵塞，因此傳統(tǒng)的機械脫水技術較難進一步降低污泥的含水率。

為了進一步提高污泥的脫水效果，近年來電滲透、射流、真空等有別于傳統(tǒng)機械脫水的新技術逐漸得到應用，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，就電滲透脫水技術而言，它是基于污泥中細菌的主要成分蛋白質在pH接近中性的環(huán)境中通常帶負電荷，在電場作用下，帶電顆粒將在分散介質中作定向運動。電滲透脫水技術就是利用帶電顆粒和周圍介質的電滲透和電泳實現(xiàn)污泥深度脫水。

在電滲透過程中，水的流動方向和污泥絮體流動方向相反，水分可不經(jīng)過泥餅的空隙通道。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”進行耦合開發(fā)的“污泥電滲透高壓干化機”，在不投加任何化學藥劑的情況下，可將城市污泥含水率從80%～85%降至40%～60%。

3.3污泥干化技術

污泥干化是在污泥脫水后，利用熱能進一步減少污泥含水率的方法。通過干化處理后，污泥的含水率可降至40%～10%。污泥干化是一個能量凈支出的過程，能耗費用在系統(tǒng)運行成本中的比例大于80%，因此發(fā)展節(jié)能低碳污泥干化技術具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，污泥干化技術發(fā)展較為迅速，主要聚焦在三個方面，一是利用太陽能、生物質能等新能源進行污泥干化;二是對干燥機或反應器等裝備進行優(yōu)化;三是對污泥干化新技術的研發(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)酵過程中有機物降解所產(chǎn)生的生物熱能，通過過程調控手段促進水分蒸發(fā)，從而實現(xiàn)快速去除水分的一種干化處理工藝。

太陽能污泥干化是利用太陽能提升溫室內部氣體溫度，擾流風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(tǒng)能夠在常溫下利用音障原理，采用高速風機產(chǎn)生超高速氣流沖擊波對污泥進行破碎，污泥和水在粉碎的過程中分離，然后再經(jīng)過氣、液、固三相分離裝置進行脫水和固體顆粒的回收。低溫真空脫水干化成套技術利用通過真空系統(tǒng)將腔室內的氣壓降低，使濾餅中水的沸點降低，同時通過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

污泥焚燒是最徹底的減量化技術，通過焚燒污泥，污泥的體積縮減至原污泥10%以下，焚燒產(chǎn)物為穩(wěn)定的惰性灰渣，可以進行建材資源化利用，實現(xiàn)了真正意義上的穩(wěn)定化、無害化和資源化，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(guī)模大、工藝復雜，建設成本和運行成本均較高，現(xiàn)階段大力推廣和應用該技術還顯得較為困難。以上海某污泥處理工程為例，規(guī)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/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(xiàn)有窯爐對污泥進行協(xié)同焚燒。

近年來，隨著一批示范工程的建設，污泥焚燒技術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、濕污泥循環(huán)流化床一體化焚燒技術以及污泥協(xié)同焚燒技術等。

其中，異重流化床污泥清潔焚燒技術采用石英砂床料，通過在流化床中添加鈣基物質，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是在循環(huán)流化床燃燒技術和污泥流化床干化技術的基礎上，把相對獨立的污泥干化和焚燒過程耦合在一起，回收熱灰和高溫煙氣熱量進行濕污泥的預干化，在一個系統(tǒng)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)同焚燒技術則將污泥與其他物質利用現(xiàn)有的工業(yè)焚燒爐進行混合焚燒，目前已經(jīng)在火力發(fā)電廠、垃圾焚燒廠、水泥窯焚燒實現(xiàn)了工程示范，進一步研發(fā)的重點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

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

由于我國污泥的泥砂含量高、有機質含量低，沼氣產(chǎn)量低、品質差，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期處于建造和運行雙困難的狀態(tài)。近年來，厭氧消化技術取得了較好進展。

基于我國污泥特征，就提升厭氧消化效率的途徑展開了大量研究，開發(fā)了高含固厭氧消化、有機質協(xié)同厭氧消化、預處理+多級多相厭氧消化等創(chuàng)新技術，部分技術已經(jīng)形成示范工程或裝備，如高溫高壓熱水解技術裝備、污泥濃縮/消化一體化技術裝備。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、分級/分相厭氧消化技術、污泥與城市有機質協(xié)同厭氧消化技術等。

其中，高含固厭氧消化技術是基于污泥細胞破解技術，通過污泥細胞破裂、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。常見的細胞破解預處理技術有熱水解、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已建立穩(wěn)定的示范基地，通過污泥細胞破解預處理，使含固率高達10%～20%的污泥可以順利進行污泥的厭氧消化處理，為污泥的集約處理奠定了技術基礎。

長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%)進行共同發(fā)酵，總處理規(guī)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)，實現(xiàn)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。圍繞厭氧消化技術的應用，今后將在提高厭氧消化有機質的轉化效率、縮短停留時間、提高沼氣中甲烷含量、開發(fā)沼渣沼液的高品質利用途徑等方面展開研究。

4結語

污泥處理處置及資源化問題是全球性的難題，挑戰(zhàn)甚多。近年來污泥處理處置技術得到了快速發(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方面成效更為顯著，形成了一批創(chuàng)新技術，建設了一批示范工程，為污泥問題的解決提供了強有力的技術支撐。

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