透過經(jīng)典示范工程 看我國(guó)污泥處理處置技術(shù)發(fā)展方向
高視角總結(jié)我國(guó)污泥處置技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)幾個(gè)引人注目的經(jīng)典示范工程，前瞻性地指出我國(guó)污泥處理處置技術(shù)發(fā)展方向——污泥處理從減容、減量、穩(wěn)定化、無害化向資源化過渡發(fā)展；選擇污泥處理處置工藝路線要因地制宜，在一座城市可有幾種方式，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。
李成江：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司總工教授級(jí)高工（本文根據(jù)作者在“第七屆中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用”會(huì)議報(bào)告整理）
一、污泥處理處置現(xiàn)狀
目前，各種污泥處理主流工藝在國(guó)內(nèi)都有不少應(yīng)用案例，普及程度低。
總體看，形式單一，穩(wěn)定化、減量化程度不高。部分城市污泥處理主流工藝仍為濃縮脫水外運(yùn)，脫水污泥含水率為50--80%左右，減量化、穩(wěn)定化效果不明顯。后續(xù)處置問題多，目前應(yīng)用較多的深度脫水沒解決穩(wěn)定化問題，僅為過渡方案。
污泥處理處置能力不足，污泥處理處于建設(shè)的普及階段。
污泥處理處置關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備還不能滿足工程的需要；污泥深度脫水技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)（降低藥耗減少二次污染）；污泥消化技術(shù)需進(jìn)一步優(yōu)化提高；各種堆肥技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)；污泥熱干化、焚燒技術(shù)與設(shè)備的集成開發(fā)；污泥堆肥后土地利用的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)跟蹤研究。
污泥處理處置途徑
國(guó)內(nèi)污泥處理主要單元技術(shù)有；污泥熱水解預(yù)處理、厭氧消化、深度脫水、好氧堆肥、熱干化、單獨(dú)焚燒、協(xié)同焚燒、石灰穩(wěn)定等。
在技術(shù)路線選擇上，應(yīng)綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源、環(huán)境背景狀況、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平等因素，在減容、減量、穩(wěn)定化、無害化基礎(chǔ)上充分考慮資源化。因地制宜地確定本地區(qū)的污泥處置方式或組合。
目前污泥處置的主要方向
南方大城市以污泥干化、焚燒填埋或建材利用為主，堆肥土地利用（綠化為主途徑）為輔（深圳、杭州、上海、重慶）▶北方大城市以污泥厭氧消化、干化綜合利用為主、堆肥土地利用為輔。（北京、天津、長(zhǎng)春、青島）
中等城市以污泥厭氧消化、堆肥土地利用為主（綠化）
從低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)利用角度分析，優(yōu)先序?yàn)?/p>
高溫?zé)崴忸A(yù)處理——厭氧消化—深度脫水—高溫好氧發(fā)酵—土地利用
高溫?zé)崴忸A(yù)處理—厭氧消化—深度脫水--干化—土地利用/建材利用
脫水污泥--高溫好氧發(fā)酵—土地利用
污泥熱解—回收蛋白—深度脫水—綠化用土/建材用土/燃料
污泥干化--焚燒—建材利用/填埋
污泥干化—（水泥窯/電廠/垃圾廠/陶粒）焚燒—建材利用
過渡期或應(yīng)急處理可采用
石灰處理/改性—土地利用
二、經(jīng)典示范工程
1、污泥厭氧消化
1）天津市津南污水廠高濃度污泥厭氧消化（循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范工程）
津南污水處理廠近期污水55萬m3/d、污泥800t/d（含水率80%）
污泥處理工藝：高濃度污泥厭氧消化+板框脫水+干化
干化后產(chǎn)生含水率40%的污泥202t/d，交天津市環(huán)境建設(shè)投資有限公司作為生產(chǎn)有機(jī)肥料的原料。
污泥脫水和消化產(chǎn)生的高濃度濾液2000m3/d，采用“磷酸銨鎂除磷+ANAMMOX菌脫氮”工藝，處理后出水排至津南污水廠進(jìn)水區(qū)進(jìn)行再處理。除磷產(chǎn)生的鳥糞石500t/d，作為肥料外售。
本項(xiàng)目廠區(qū)占地面積6公頃，投資約59963萬元
津南污泥處理廠厭氧消化系統(tǒng)
2）長(zhǎng)沙污泥集中處置工程---高溫?zé)崴鈪捬跸?/p>
規(guī)模500m3/d，其中餐廚垃圾66m3/d，混合污泥有機(jī)物含量53%
提高消化速率，減小污泥消化時(shí)間，污泥的流動(dòng)性更強(qiáng)，可提高進(jìn)入消化池污泥濃度，減小消化池容積約40-50%▶污泥處于高溫、高壓環(huán)境下，細(xì)菌、病毒等基本均被滅活，因此經(jīng)消化處理后的污泥細(xì)菌指標(biāo)可達(dá)到美國(guó)EPA503中A級(jí)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)；
高可溶解COD，沼氣量得到較大的提高，沼氣中H2S的含量更低，更有利于沼氣的利用，消化過程中泡沫的產(chǎn)生量極少，污泥臭味�。�
熱水解消化后的污泥，經(jīng)板框脫水含固率可以達(dá)到40%，可以減少污泥熱干化的蒸發(fā)量。
工程總投資37785.36萬元▶單位生產(chǎn)成本347.9元/噸濕污泥
單位經(jīng)營(yíng)成本161.36元/噸濕污泥
長(zhǎng)沙污泥集中處置工程
污泥厭氧消化工藝總結(jié)
污泥厭氧消化技術(shù)是一種有效、低成本的污泥穩(wěn)定化技術(shù)，隨著國(guó)內(nèi)污泥有機(jī)質(zhì)含量的升高+污泥厭氧消化技術(shù)的提高，工程應(yīng)用逐步增加。原因，生物能回收率高、碳減排、綜合成本低、環(huán)境友好。
隨著民眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)。污泥厭氧消化系統(tǒng)建在污水廠內(nèi)，比單獨(dú)建設(shè)污泥處理廠更容易實(shí)施。
高濃度污泥厭氧消化、高溫?zé)崴馕勰鄥捬跸谝欢螘r(shí)間會(huì)共同發(fā)展。
加快工藝與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化將促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展。
高效污泥厭氧消化+高效脫水+干化的污泥解決方案系統(tǒng)完整、適應(yīng)面寬。
投資與運(yùn)行成本接近污泥好氧堆肥。碳減排量更大,碳足跡更低。
2、污泥深度脫水
當(dāng)污泥含固率要求達(dá)到30-50%時(shí)，一般采用板框脫水機(jī)，污泥的調(diào)理需要加石灰、無機(jī)絮凝劑。目前國(guó)內(nèi)正在開展這方面的研究與示范，已實(shí)施了多項(xiàng)工程。同時(shí)，通過其他方式降低污泥表面吸水性減少調(diào)理劑用量的污泥深度脫水方法也在不斷誕生，如，臭氧氧化+催化污泥深度脫水、污泥堿式熱水解深度脫水技術(shù)、低溫碳化技術(shù)等。
石灰鐵鹽調(diào)理污泥深度脫水項(xiàng)目
臭氧氧化+催化污泥深度脫水項(xiàng)目，脫水污泥含水率小于60%。
體會(huì)
常溫臭氧氧化+催化、污泥堿性熱水解二種污泥深度技術(shù)脫水僅需按常規(guī)加藥量都可使污泥含水小于60%，在滿足深度脫水要求前提下為污泥后續(xù)處理留有更多選擇。
熱干化實(shí)例
國(guó)內(nèi)某240t污泥/d的二段干化工程，投資1.8億元，熱源用天然氣。
國(guó)內(nèi)某100t污泥/d的二段干化工程，投資1.4億元，（包括二期100t污泥/d的廠房）熱源為垃圾焚燒廠的蒸汽，經(jīng)營(yíng)成本246元/t污泥。
國(guó)內(nèi)某400t污泥/d的帶式干化工程，初步設(shè)計(jì)概算為18634萬元，單位生產(chǎn)成本為303元/噸濕污泥占地0.95公頃。
干化熱源熱電廠的煙氣轉(zhuǎn)換成90℃的熱水，將濕污泥干化至60%含固率后填埋。
3、污泥干化焚燒
濕污泥循環(huán)流化床一體化焚燒工藝及特點(diǎn)
示范工程
杭州七格污水廠100t/d污泥焚燒示范工程外觀
100t/d循環(huán)流化床一體化污泥焚燒爐
污泥干化焚燒體會(huì)與問題
在土地資源稀缺與人口密度較高東部區(qū)域干化焚燒是污泥處理處置的重要出路。
污泥焚燒選址困難（在污水廠內(nèi)、協(xié)同焚燒）
加強(qiáng)工藝與設(shè)備成套技術(shù)研發(fā)有利于推進(jìn)工程應(yīng)用
設(shè)備制造與投資結(jié)合是技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主要力量
三、污泥處理技術(shù)發(fā)展方向
1、日本的污水高效分離+污泥高效高溫消化
日本的污泥處理處置基本上以焚燒后建材利用或填埋為主，總體污泥利用率2010年為77%，2010年內(nèi)閣會(huì)議要求到2020年污泥的綜合利用率達(dá)到85%，并以回收生物能為資源化利用的主要途徑，優(yōu)先采用節(jié)能高效的污泥濃縮、高效率厭氧消化，消化污泥脫水后經(jīng)固體燃料化變成燃料或肥料。
日本最新開發(fā)的污水處理新技術(shù)示范工程；污水采用高效分離提高SS去除率，可大大節(jié)省二級(jí)生物處理的能耗，同時(shí)增加污泥產(chǎn)量，污泥處理采用高效高溫厭氧消化（在厭氧消化罐投加填料、溫度50度左右），全系統(tǒng)生物質(zhì)回收量增加，能耗大大降低，建設(shè)費(fèi)用與運(yùn)行成本也相應(yīng)降低。分別為，建設(shè)費(fèi)用降低25%，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用降低38%，溫室氣體降低44%、電力使用量減少58%的增和效果。
污泥高溫?zé)崴饧訁捬跸撍勰喔苫罂梢宰龇柿匣蛉剂�。與傳統(tǒng)厭氧消化比，污泥中N、P含量明顯增加，原來的N含量是2.6%，P是4.69%，現(xiàn)在是9.14和18.36%，肥效明顯提高。
2、污泥超高溫好氧發(fā)酵（發(fā)酵溫度最高達(dá)120℃）
資料顯示一般污泥好氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度最高不超過80℃，本技術(shù)可通過YM細(xì)菌分解有機(jī)物自然發(fā)熱至120℃，一般運(yùn)行溫度為90℃-120℃。
發(fā)酵后含水率低于35%，減量可達(dá)80%。
由于發(fā)酵溫度高，水分得到充分蒸發(fā)，發(fā)酵后含水率低于35%。同時(shí)發(fā)酵徹底，剩余物質(zhì)少，減量可達(dá)80%。一般好氧發(fā)酵減量不超過50%，發(fā)酵時(shí)還需添加秸稈等輔料，處理后污泥體積基本未減少。污泥超高溫好氧發(fā)酵不需添加任何輔料，成本低。
YM菌超高溫發(fā)酵只需把發(fā)酵后的產(chǎn)物與污泥混合，經(jīng)過適宜的發(fā)酵周期即可完成發(fā)酵，發(fā)酵不需添加任何輔料，成本相應(yīng)降低。
污泥超高溫好氧發(fā)酵項(xiàng)目
四、污泥處理處置的發(fā)展
污泥排放的嚴(yán)格監(jiān)管是污泥處理處置的前提與動(dòng)力。
選擇污泥處理處置工藝路線要因地制宜，在一座城市可有幾種方式，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。
近幾年污泥處理的技術(shù)研討與工程實(shí)踐為污泥處理工程的普及建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。
隨著碳減排要求的提高，污泥處理從減容、減量、穩(wěn)定化、無害化向資源化過渡發(fā)展。
技術(shù)發(fā)展方向
污泥熱水解厭氧消化
高濃度污泥厭氧消化
高效污泥脫水技術(shù)
污泥碳化技術(shù)
污泥干化/焚燒
污泥高效堆肥技術(shù)
高氨氮污水厭氧氨氧化
回收消化液氮、磷的技術(shù)
