彭丽思
（广州市河涌监测中心，广州510640）
摘要：目前我国的城镇污水厂污泥的现状依然不乐观。部分未得到有效处置的污泥，其重金属、有机污染物和细菌等有害物质严重威胁土壤、地下水的安全性，造成环境污染。国家发改委与住建部等部门相续出台的各项规划、方案，无疑将进一步扩大我国污泥处理处置设施的建设覆盖范围，同时促进污泥处理处置技术与综合利用的研究朝着投入产出高性价比，利好于企业，造福于当地，易于复制推广的方向发展。
关键字：污泥；技术路线；协同焚烧；土地利用
Discussion on the present situation and development trend of sludge treatment and disposal technology in urban Sewage Treatment of China
ABSTRACT: At present, the situation of sewage sludge in our country is still not optimistic.Some harmful substances such as heavy metals, organic pollutants and bacteria, which have not been effectively disposed of, seriously threaten the safety of soil and groundwater and cause environmental pollution.The successive plans and programs of the National Development and Reform Commission and the MOHURD will undoubtedly further expand the scope of construction of sludge treatment and disposal facilities in China, at the same time, the research of sludge treatment and disposal technology and comprehensive utilization will be developed in the direction of high cost-effective input-output, good for enterprises, local benefit, easy replication and popularization.
Keywords: sludge；technology routes； co-incineration；land-use
国家发展改革委与住房城乡建设部于2016年12月31日印发的《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中明确：到2020年底,实现城镇污水处理设施全覆盖。城市污水处理率达到95%。污水处理设施覆盖率的提高，势必带来污泥产量的增加，2019年我国污泥产量已超过6000万吨（以含汇率80%计），预计2025年我国污泥年产量将突破9000万吨[1]。由此可见，污泥的处理技术和处置消纳能力急需跟上时代发展的步伐。在上述文件印发的前一年，中央政治局于4月16日发布了《水污染防治行动计划》，简称“水十条”。该计划提出：现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上，推动了我国污泥处理处置设施建设的进程。
然而，目前我国的城镇污水厂污泥的现状依然不乐观。部分未得到有效处置的污泥，其重金属、有机污染物和细菌等有害物质严重威胁土壤、地下水的安全性，造成环境污染。2020年7月31日，国家发改委与住建部联合印发了《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，其中主要任务提到要加快推进污泥无害化处置和资源化利用。要求各地在污泥浓缩、调理和脱水等减量化处理基础上,根据污泥产生量和泥质,结合本地经济社会发展水平,选择适宜的处置技术路线。污泥处理处置设施要纳入本地污水处理设施建设规划,县级及以上城市要全面推进设施能力建设,县城和建制镇可统筹考虑集中处置。该方案的实施，无疑将进一步扩大我国污泥处理处置设施的建设覆盖范围，同时促进污泥处理处置技术的研究。
1 城镇污水处理厂污泥的主要特性
在探讨城镇污水处理厂污泥的处理处置技术之前，务必先了解其特性。 污泥是污水处理的附产物，主要来源于污水处理厂的初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。其产量及性质与污水厂排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素相关。是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体[2]。主要特性是含水率高，持久性有机物含量高，含有重金属和病原体，颗粒细，呈胶状液态，难以固液分离。
污泥中的水分有四种形态：（1）间隙水，指颗粒间隙中的游离水，这部分水是污泥浓缩的主要对象，一般要占污泥中总含水量的约70%。（2）毛细结合水，约占污泥中总含水量的20%左右。（3）内部结合水，包含在污泥微生物细胞体内，极难脱去，需要破坏细胞膜。（4）表面吸附水，由于表面张力作用吸附而存在的水分，污泥颗粒小，比表面积大，表面吸附水和结合水一般只占污泥中水分的10%左右。这四种水分总体来说可以分为两种：自由水和结合水。结合水与固体颗粒间结合紧密，活动能力较低，需要机械力或化学反应才能移除，而自由水不受固体颗粒束缚可通过浓缩或机械脱水从污泥中分离出来[3]。
2 污泥处理技术
污泥的处理是指处置前的浓缩、脱水（含深度脱水）、干化及生物处理、化学处理等，如重力浓缩、机械脱水、物理冷冻脱水、干化场干化、厌氧消化、好氧消化。每种技术都有各自的优缺点，以及不同的限制因素，单独运用时发挥的作用有限。需以最终处置方式为目标，多种技术相结合，形成适合企业本身、适合当地的技术路线。同时，不间断新技术的研究，寻求更多出路。
3 污泥的处置技术与综合利用
污泥的处置是指最终的污泥归宿，主要途径有卫生填埋、焚烧，以及土地利用、建材利用等综合利用手段。欧洲国家的污泥处置方式正逐渐由填埋转为资源化利用和土地利用，美国目前约50%的污泥用作土地利用，同时也有填埋和焚烧等，瑞士、荷兰和日本等则以焚烧为主[4]。而我国住建部的统计数据显示，2018年上半年产生的1800万t市政污泥(以含水率80%计)中用于土地利用占26.5%，建材利用占14.4%，焚烧利用的占25.0%，卫生填埋的占24.1%，另有约9.3%的被其他方式综合利用[5]。
3.1卫生填埋。
卫生填埋由于具有费用少、操作简单、能一次性处理大量污泥、适应性强等优点，成为污泥处理比较传统、成熟，运用范围较广的方法。但污泥卫生填埋也有一些缺点，例如对污泥本身的工土力学性质要求较高, 场地面积需求大，运输费用高，以及污泥渗滤液中重金属等物质会对地下水、土壤形成污染等。
我国2009年发布的《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质（GB/T 23485-2009）》规定了污泥与生活垃圾混合填埋的泥质，含水率指标：污泥与垃圾混合填埋含水率需低于60%，作为覆土填埋含水率需低于45%。目前采用添加脱水药剂、热处理等与机械脱水结合的深度脱水技术路线，可以达到标准中的要求。但是面对如今越来越稀缺土地资源，以及如何解决渗滤液威胁地下水、土壤安全的技术瓶颈，该种方法正在逐渐被污泥焚烧、土地利用、建材利用等取代，成为污泥应急处理手段之一。
3.2污泥焚烧。
将污泥与其他可燃性物质按一定比例混合后，在高温下充分燃烧其中的可燃性成分，达到污泥的减量化、稳定化和资源化的过程。有资料显示，1吨干污泥焚烧后仅产出0. 36吨灰渣[6]。但污泥焚烧也有一些缺点：（1）焚烧产生的二次污染物：CO、SO2有害气体，二噁英气体造成大气污染。（2）污泥焚烧设备费用高、运行成本高、能源消耗大等。所以应优先考虑利用当地的垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉资源对污泥进行协同焚烧,降低污泥处理处置设施的建设投资，同时利用焚烧热能对污泥进行干化，焚烧后的灰渣及飞灰，可以根据其成分，考虑固化填埋或建材综合利用，如属于危废，则纳入危废管理。例如佛山市南海垃圾焚烧发电二厂将南海污泥处理厂产生的市政脱水污泥（含水率20-30%）与生活垃圾一起进入炉排炉掺烧，日处理垃圾1350 t／d 及市政脱水污泥150 t／d（含水率20-30%）焚烧发电产生的水蒸气可以作为污泥干化厂的热源，再次用于焚烧厂发电处理。而焚烧烟气中的飞灰无害化处理，符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中关于飞灰固化块进入生活垃圾填埋场分区填埋的浸出标准后，与炉渣一起进行填埋。此种集约化处理处置技术路线值得在许多中大型城市推广复制。
3.3土地利用
污泥土地利用主要是将污泥用于垦荒地、贫瘠土壤、农田，还用于修复、改良受损土壤、森林土地施用、园林绿化建设等。我国在上世纪六、七十年代，污水处理厂较少，主要采用中温厌氧消化加土地利用的技术路线处理污泥，并出台了相关标准指导农用。但随着时代变迁，标准缺乏时效性，且缺乏农用指标长期定位监测，无法保证污泥农用的安全性。2007至2011年间，我国相续发布了一系列关于城镇污水处理厂污泥处置土地利用泥质标准，涉及园林绿化用泥质、土地改良泥质、农用泥质等，让土地利用，以及相关处理处置技术路线的研究有标准可依。目前与土地利用相结合的技术有好氧发酵、厌氧消化等。
污泥高温好氧发酵是在高温潮湿的条件下，对污泥进行生物发酵的无害化, 减容化、稳定化的综合处理过程[7]。堆肥过程中耐高温的微生物将污泥中的有机物分解，转化为腐殖质。同时，不耐高温的污泥中各种病原体，以及各种蠕虫被杀灭。污泥中植物所需的微量元素和有机质增加，比一般肥料肥力更好，可用于城市绿化、农田等[8]。但是, 发酵处理需要较大的场地、较高的处理费用和运输费用，还有污泥中重金属含量有超标情况等[9]，后续的监测和管控力度需跟上。
传统的污泥厌氧消化主要是（兼性）厌氧菌污泥中大颗粒有机物分解为小颗粒有机物质，使污泥减量25%～60%，同时，降低污泥生物毒性。高温消化过程（在50℃～60℃条件下）能杀死致病菌，使污泥稳定化，防止腐败，产生的沼气供污水厂利用，二氧化碳和甲烷可用来发电，抵消污水厂一部分能耗，提高污泥农用肥效，可作为土壤调节剂。在传统的技术路线基础上，可先对污泥进行预脱水，降低含水率至80%左右，之后进行热水解，把脂肪、蛋白质等大分子物质水解为小分子有机物，以提高厌氧消化生化降解率。有学者对北京市土壤进行研究，结果表明经过“脱水+热水解+厌氧消化”高级厌氧消化处理后的污泥，其重金属向更加稳定的形态转化，降低了污泥毒性和环境风险。其次，消化污泥脱水后，通过制作成有机营养土产品，施用于林地、园林绿化地等，可实现污泥处理产物的资源化利用[10]。
4 展望
污泥处理处置技术路线研究工作应始终坚持“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则，并以国家和地方相关规划、方案为指导，以行业标准为准则，朝投入产出高性价比，利好于企业，造福于当地，易于复制推广的方向发展，例如前文中阐述的将市政脱水污泥与生活垃圾掺烧的案例，以及“脱水+热水解+厌氧消化”高级厌氧消化处理后的污泥施用于林地、园林绿化地的案例，都是值得推广的技术路线。
参考文献
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作者简介：彭丽思 （1991-），女，环境工程硕士，现工作于广州市河涌监测中心。
作者通信处：广州市天河区兴华路广州市河涌监测中心
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