國(guó)內(nèi)外污泥處理處置方法對(duì)比
隨著污水處理設(shè)施的普及，處理率的提高和處理深度的深化，污水廠污泥產(chǎn)量將有較大的增長(zhǎng)，由此引起的二次污染已不容忽視。污水處理廠污泥穩(wěn)定化處理，安全處置及合理應(yīng)用，已成為我國(guó)污水處理行業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前僅有10%的污泥通過堆肥，制肥回用到土地，少量被焚燒，或用于制作建材，仍有超過75%的污泥尚需實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化和安全妥善處理處置。
目前常見的污泥處理處置方式如下：
一、厭氧消化
污泥厭氧消化是指污泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中的可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程。污泥厭氧消化主要有高溫厭氧消化、中溫厭氧消化和兩相厭氧消化。目前的研究熱點(diǎn)在預(yù)處理高溫?zé)崴夂透吆虆捬跸�，�?guó)外均有成熟的技術(shù)。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）可殺死部分病原菌和寄生蟲卵，使污泥得到穩(wěn)定化，不易腐臭；
2）產(chǎn)生沼氣，可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能的有效回收；
3）可降解污泥中35%~50%的揮發(fā)性固體，減少污泥干固體量。
2、缺點(diǎn)：
1）維持厭氧消化所需溫度需消耗大量熱能；
2）污泥厭氧消化工藝停留時(shí)間較長(zhǎng)，通常要達(dá)到20~30d，造成厭氧消化池體積龐大，操作管理復(fù)雜；
3）厭氧消化之后污泥的含水率仍較高，必須進(jìn)行后續(xù)處理。
3、單位處理量投資額：
50-60萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
150-250元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
挪威Cambi公司、芬蘭Envor Protech、普拉克、德國(guó)帕薩旺－洛蒂格、中持水務(wù)、安陽艾爾旺、大連利浦。
二、好氧發(fā)酵
好氧發(fā)酵是在有氧條件下，微生物通過吸收、氧化、分解等活動(dòng)，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無機(jī)物，同時(shí)釋放出可供微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量；而另一部分有機(jī)物則被合成為新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。污泥高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)品稱為堆肥，可以用作土壤改良劑和有機(jī)肥料。目前污泥堆肥采用的主要工藝形式分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，又可根據(jù)物料堆放形式分為條垛式和倉(cāng)式兩種。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）好氧發(fā)酵工藝能殺滅污泥中病原菌和雜草種子，達(dá)到無害化；
2）好氧發(fā)酵工藝能降解污泥中大部分有機(jī)物，并且使污泥的含水率降到40%，達(dá)到減量化；
3）好氧發(fā)酵后制成的肥料可應(yīng)用于土地，達(dá)到資源化；
4）不需外加熱源，運(yùn)行成本相對(duì)較低。
2、缺點(diǎn)：
1）污泥泥質(zhì)不穩(wěn)定，其中重金屬難以穩(wěn)定化，使用面較窄，只能用作園林綠化用肥；
2）占地面積較大；
3）堆肥過程中產(chǎn)生大量的臭氣，污染周邊環(huán)境。
3、單位處理量投資額：
30-50萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
120-150元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
機(jī)科發(fā)展、北京中科博聯(lián)、中持水務(wù)等。
三、深度脫水
采用污泥藥劑調(diào)理+機(jī)械脫水的技術(shù)，在濕污泥原泥中加入污泥調(diào)理劑破壞污泥絮體微生物結(jié)構(gòu)并溶胞，分離出物理性結(jié)合水。使微生物的生物體的水分分離，最終使污泥中的結(jié)合水大部分轉(zhuǎn)化為自由態(tài)水，再通過機(jī)械脫水設(shè)備將自由態(tài)水分分離。污泥的 調(diào)質(zhì)處理是污泥深度脫水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和核心技術(shù)。常用的調(diào)質(zhì)藥劑為氯化鐵（或硫酸鐵、聚合硫酸鐵）加生石灰。污泥深度脫水設(shè)備主要是高壓隔膜板框壓濾機(jī)。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）減量效果好；
2）能源消耗低；
3）占地面積��；
4）建設(shè)周期短；
5）處理時(shí)間短。
2、缺點(diǎn)：
1）三氯化鐵具有強(qiáng)腐蝕性，生石灰容易結(jié)垢，導(dǎo)致高壓隔膜板框壓濾機(jī)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高；
2）穩(wěn)定與殺菌不足，略臭；
3）污泥中有機(jī)質(zhì)含量未降低。
3、單位處理量投資額：
15-25萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
60-150元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
意大利迪芬巴赫壓濾機(jī)有限公司、德國(guó)安德里茨過濾技術(shù)有限公司、景津環(huán)保、興源環(huán)境、上海同臣環(huán)保。
四、熱干化
污泥的熱干化是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中水分的工藝過程。按污泥被干燥的程度不同，分為全干化和半干化兩種。按污泥干燥的形式，將污泥干化分為直接干化和間接干化兩種。目前污泥干化所采用的干化機(jī)主要有：流化床干化機(jī)、轉(zhuǎn)筒干化機(jī)、帶式干化機(jī)，轉(zhuǎn)盤式干化機(jī)、漿葉式干化機(jī)、對(duì)流與渦輪薄膜干化機(jī)等。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）污泥顯著減容，體積可減少約4倍；
2）干化處理后污泥性狀大大改善；
3）減輕了污泥有關(guān)的負(fù)面效應(yīng)，使處理后的產(chǎn)品更易被接受；
4）干化處理成品具有多種用途，如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。
2、缺點(diǎn)：
1）投資大，能耗高，運(yùn)行成本高；
2）高溫干化過程及產(chǎn)品遇水后易產(chǎn)生惡臭；
3）干化過程粉塵控制要求嚴(yán)格，存在安全隱患。
3、單位處理量投資額：
20-50萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
200-300元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
INTEC（德國(guó)）公司、Swiss Combi公司、維奧技術(shù)瓦巴格（德國(guó)）公司、北京藝科天和（德國(guó)Buss-SMS-Canzler）、天圣環(huán)保
五、太陽能干化
太陽能污泥干化工藝借助傳統(tǒng)溫室干燥技術(shù)，結(jié)合當(dāng)代自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，將其應(yīng)用于污泥處理領(lǐng)域，主要目的是利用太陽能這種清潔能源作為污泥干化的主要能量來源。其實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用最早見于1994年德國(guó)南部的污水處理廠IST AnlagenbauGmbH。近幾年，隨著污泥產(chǎn)量的不斷攀升以及相關(guān)環(huán)境衛(wèi)生政策的出臺(tái)制約了傳統(tǒng)的污泥處置途徑(如:填埋、農(nóng)用等)，在歐洲尤其在法國(guó)和德國(guó)，該技術(shù)得到了進(jìn)一步推廣和運(yùn)用，如威立雅和得利滿等水處理公司都相繼開發(fā)了自身的專利技術(shù)Solia工藝和Helantis工藝。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）能耗小，運(yùn)行管理費(fèi)用低；
2）處理后污泥體積減少可達(dá)3～5倍，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化并仍保留其原有的農(nóng)業(yè)再利用價(jià)值；
3）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全，溫度低，灰塵產(chǎn)生量�。�
4）操作維護(hù)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)；
5）系統(tǒng)透明程度高，環(huán)境協(xié)調(diào)性好；
6）可同時(shí)解決污泥存儲(chǔ)的需要；
7）利用可再生能源太陽能作為主要能源來源，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。
2、缺點(diǎn)：
1）占地面積大；
2）處理效果受天氣和季節(jié)性條件約束；
3）大多在密閉空氣條件下作業(yè)，對(duì)密閉性要求高；
4）需要設(shè)置除臭設(shè)備。
3、單位處理量投資額：
20-50萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
20-50元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
威立雅水務(wù)集團(tuán)、得利滿水處理系統(tǒng)有限公司、德國(guó)HUBERSE公司、德國(guó)IST Anlagenbau公司、德國(guó)Thermosystem公司。
六、石灰穩(wěn)定
通過向脫水污泥中投加一定比例的生石灰并均勻摻混，生石灰與脫水污泥中的水分發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鈣和碳酸鈣并釋放熱量。石灰穩(wěn)定技術(shù)可有效起到除臭、滅菌、抑制腐化、脫水、鈍化重金屬離子等作用。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）投資小，運(yùn)行成本低，占地面積小，操作管理簡(jiǎn)單；
2）可以有效消滅細(xì)菌，且無細(xì)菌再生的風(fēng)險(xiǎn)；
3）石灰穩(wěn)定污泥pH值較高，可作為焚燒設(shè)備的脫硫劑；
4）尤其適合應(yīng)急或階段性處置。
2、缺點(diǎn)：
1）由于添加石灰量大，減量化程度相對(duì)其他工藝不高；
2）處理后污泥呈強(qiáng)堿性，土地利用價(jià)值低且面窄；
3）藥劑使用費(fèi)高。
3、單位處理量投資額：
10-30萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
90-150元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
上海施維英機(jī)械、法國(guó)索得曼公司、萬若(北京)環(huán)境、北京市奧利愛得、中持水務(wù)。
七、焚燒
污泥焚燒是指污泥在一定溫度，充分有氧的條件下，使污泥中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2等，反應(yīng)過程中釋放出來的熱量用于維持反應(yīng)的溫度條件。污泥焚燒是最徹底的污泥處理方法，它能去除全部有機(jī)物，殺死全部病原體，最大限度地減少污泥體積。污泥焚燒一般采用流化床工藝，分為固定(鼓泡)流化床焚燒爐、循環(huán)流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)式流化床焚燒爐等。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）采用焚燒法處理后，可最大程度地實(shí)現(xiàn)污泥的“減量化、穩(wěn)定化”；
2）焚燒后的灰渣根據(jù)重金屬含量可選擇直接或使用重金屬螯合劑處理后進(jìn)入填埋場(chǎng)，也可用作建筑材料或鋪路等。
2、缺點(diǎn)：
1）投資大，運(yùn)行成本高；
2）污泥本身熱值低，需與生活垃圾、煤等摻燒；
3）運(yùn)行管理要求高，焚燒尾氣處理不當(dāng)，易產(chǎn)生二噁英，造成二次污染。
3、單位處理量投資額：
30-50萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
400-500元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
威立雅水務(wù)、奧地利安德里茨集團(tuán)、日本美得華水務(wù)、天通控股股、北京京城環(huán)保
八、熱解碳（炭）化
污泥碳化工藝分為高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化三類，目前應(yīng)用較多的是中溫和低溫碳化。通過將污泥在無氧條件下加溫發(fā)生熱分解，產(chǎn)生裂解氣體為工藝燃燒供熱，從而形成循環(huán)熱能利用。熱化分解反應(yīng)時(shí)，污泥中的有機(jī)物被分解，二氧化碳?xì)鈴墓腆w中被分離，同時(shí)又最大限度地保留了污泥中的碳值，使最終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高。低溫碳化技術(shù)主要由EnerTech(能源技術(shù))公司研發(fā)推廣，技術(shù)名稱為SlurrycarbTM，該工藝是連續(xù)式的，將污泥加壓至6-10MPa，通過熱交換器，加溫至400-450°F(204-232℃)即可發(fā)生碳化。
1、工藝優(yōu)點(diǎn)：
1）通過熱解實(shí)現(xiàn)污泥大幅度減量；
2）能耗比傳統(tǒng)干燥技術(shù)低50%，比直接焚燒低80%；
3）產(chǎn)生的廢氣較少，減少了對(duì)環(huán)境的二次污染；
4）污泥熱值得以最大限度保留，為后續(xù)資源化處置創(chuàng)造了有利的基礎(chǔ)。
2、缺點(diǎn)：
1）污泥碳化技術(shù)是2000年以后才真正產(chǎn)業(yè)化的工藝，碳化裝置的穩(wěn)定性、耐久性、可靠性等還有待時(shí)間的考驗(yàn)；
2）工藝投資及運(yùn)行成本相對(duì)較高，對(duì)工藝的推廣有一定的影響；
3）污泥碳化產(chǎn)物尚無國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，仍需按照污泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其成分進(jìn)行檢測(cè)后選擇合適的利用途徑。
3、單位處理量投資額：
35-60萬元/噸日（含水率80%）
4、工藝運(yùn)行成本：
180-300元/噸（含水率80%）
5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)：
日本巴工業(yè)、澳大利亞ESI公司、美國(guó)EnerTech公司、太原正陽環(huán)境、中節(jié)能博實(shí)（湖北）環(huán)境、九洲環(huán)境科技（天津）有限公司。
九、其它資源化處置
發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過幾十年發(fā)展，污泥處理處置技術(shù)路線已相對(duì)成熟，相關(guān)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已比較完善。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處置現(xiàn)狀及趨勢(shì)如下所述。
1、美國(guó)
美國(guó)雖然土地資源充足，但衛(wèi)生填埋總體較少，污泥處理處置路線一直是農(nóng)用為主，且為污泥農(nóng)用做了大量安全性評(píng)價(jià)工作。目前，美國(guó)約16000座污水處理廠的污泥中約60%經(jīng)厭氧消化或好氧發(fā)酵處理成生物固體，用做農(nóng)田營(yíng)養(yǎng)土，其余用于填埋、焚燒等。
從1992年起《禁止海洋傾倒法》（1988）和《清潔水法》（即第503部分）禁止污泥海洋棄置
美國(guó)的污泥處置途徑變化趨勢(shì)具有如下特點(diǎn)：
（1）土地利用呈逐漸增加的趨勢(shì)，1976～1995的25年間土地利用的比例增加了一倍多；
（2）填埋曾是美國(guó)主要處置方式之一，而目前呈逐漸降低的趨勢(shì)；
（3）焚燒在近年來呈穩(wěn)步發(fā)展趨勢(shì)，保持在20%左右。
上述變化趨勢(shì)的原因大致可歸結(jié)為：一方面對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境要求越來越高，另一方面對(duì)于物質(zhì)的循環(huán)化利用政策越來越優(yōu)惠。
2、歐洲
歐洲污泥處置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世紀(jì)90年代以來，可供填埋的場(chǎng)地越來越少，污泥處理處置的壓力越來越大，歐洲建了一大批污泥干化焚燒設(shè)施。由于污泥干化焚燒投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，同時(shí)污泥中的有害成分又逐步減少，近年來，污泥土地利用重新受到重視，成為污泥處置方案的重要選擇。
歐洲污泥處置途徑變化趨勢(shì)見下表。
愛爾蘭，英國(guó)及西班牙曾流行該處置方式，三國(guó)曾分別達(dá)到35%、30%和10%。1999年1月1日起，《城市污水處理法令》（91/271/EEC）禁止成員國(guó)向海洋傾倒污泥。
歐盟污泥處置變化趨勢(shì)具有如下特點(diǎn)：1）污泥土地利用呈逐漸增加的趨勢(shì)；2）污泥填埋處置呈下降趨勢(shì)；3）焚燒在近年來呈穩(wěn)步發(fā)展趨勢(shì)。
3、日本
日本由于土地與資源的限制，污泥處理處置的主要技術(shù)路線是焚燒后建材利用為主，農(nóng)用與填埋為輔。
綜上所述，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處理處置的方式大致以土地利用和焚燒為主，而衛(wèi)生填埋由于環(huán)境負(fù)面影響較大，呈減少的趨勢(shì)。
國(guó)內(nèi)城市水污染控制普遍存在“重污水處理，請(qǐng)污泥處置”，目前污泥尚無穩(wěn)定合理的出路。在我國(guó)城市水污染治理中，污泥處置費(fèi)用約占工程投資和運(yùn)行費(fèi)的24-45%，而發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)和歐洲，已占污水處理廠總投資的50-70%。我國(guó)污泥污泥大多僅經(jīng)過簡(jiǎn)單濃縮和脫水處理就進(jìn)行填埋，污泥中的生物質(zhì)能未得到有效資源化利用，以污泥最終安全處置為導(dǎo)向的科學(xué)處理技術(shù)路線體系尚未形成，缺乏適合我國(guó)國(guó)情的污泥處理處置技術(shù)路線應(yīng)用實(shí)踐。
目前污泥的處置方式主要以制成營(yíng)養(yǎng)土還田和送入垃圾場(chǎng)填埋為主。污泥堆肥由于管理簡(jiǎn)單、成本較低，所以值得大力推廣。但對(duì)于混有工業(yè)廢水的城市污水廠污泥，其中所含的重金屬和有毒有害有機(jī)物可能會(huì)造成環(huán)境污染，這類污泥不宜采用堆肥農(nóng)用的處置方式。而且由于新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)污泥進(jìn)入垃圾場(chǎng)做了嚴(yán)格的規(guī)定（含水率<60%），并往往受到周邊居民的強(qiáng)烈反對(duì)，污泥的處置面臨更大的困難。
我國(guó)的污泥處置以填埋為主。堆肥、復(fù)合肥研究不少，但生產(chǎn)規(guī)模很小。國(guó)內(nèi)污泥綜合利用實(shí)例不多，大規(guī)模污泥的處置問題提上日程，然而仍停留在技術(shù)層次，尚須政府部門跨行業(yè)協(xié)作。不論何種處置方法，減小體積、提高含固率都是污泥處置難以回避的重要環(huán)節(jié)。
污泥處理處置的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化；鼓勵(lì)回收和利用污泥中的能源和資源。堅(jiān)持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的前提下實(shí)現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
近年來，我國(guó)投入了大量的資金對(duì)污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)，在污泥處理處置技術(shù)領(lǐng)域取得了一定的科技成果，并逐步制定和完善了《污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》等一系列政策、法規(guī)。
相關(guān)政策法規(guī)中規(guī)定污泥處置分類包括：
1）土地利用；
2）填埋；
3）建筑材料利用。
近年來，填埋方式由于不可持續(xù)以及二次污染等風(fēng)險(xiǎn)因素，越來越受到限制，而建材和土地利用處置方式的優(yōu)點(diǎn)是可將污泥產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)資源化、創(chuàng)造價(jià)值。缺點(diǎn)是：建材利用必須控制污泥產(chǎn)品添加量，以確保最終資源化產(chǎn)品質(zhì)量；土地利用途徑則對(duì)污泥產(chǎn)品的有機(jī)質(zhì)、污染物等含量有較高的要求，必須符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
因此，根據(jù)處理污泥的性質(zhì)、數(shù)量、所處地區(qū)政策、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平等因素，因地制宜，選擇恰當(dāng)?shù)奶幹猛緩�，多措并舉，可真正實(shí)現(xiàn)污泥處理處置與資源化循環(huán)利用無縫銜接，解決現(xiàn)階段污泥轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的消納和循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)，同時(shí)符合國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綱領(lǐng)要求，從而創(chuàng)造良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益。
