污泥处理技术和难点分析

首先，污水处理的过程并不是简单的将污染物转移到了污泥中。所谓的污泥，其实是各种微生物与无机物质的组合，在污水处理工艺中，大部分有机污染通过微生物的降解转换，转化成自身的蛋白质等细胞成分，以及CO2，氮气等等物质。但确实存在许多物质只是被吸附到微生物组成的菌胶团中。

　　这也就产生了诸多污泥的负面影响，如果处理不当，遭到雨水冲刷或者本身含水率比较高(比如超过80%)，水中的污染物会重新回到水体中，而且水中的微生物也会对人体、动物、生态环境等造成负面影响。如果印染废水所产生的污泥处理不当，将会把整条河流染色;其他污水比如含铬废水、重金属废水等等所产生的污泥处理不当，后果可想而知。所以污泥也属于危险性固体废弃物，我习惯简称危废。

　　我经历过若干个城镇污水处理厂，当然城镇污水处理厂所产生的污泥相对于整个污水处理行业来说，其负面影响性相对较小，但也不能忽视。这些水厂中，绝大部分的水厂对污泥的处理只能将含水率处理到80%以下。

　　其中最主要的原因就是投资、运行成本。 传统的带式压滤机处理成本低，而且投资小，维护方面相对简单，工艺成熟。而板框压滤机就可以将污泥含水率处理到50%以下，体积将大大减少，而且此时污泥作为燃烧使用时，热值也能够达到要求。但是迫于政府对项目总投资的限制，做BOT的公司不可能自己额外增加投资，除非政府同意增加水价，实现额外投资的汇报回收。

　　污泥含水率的下降可以通过设备升级来实现，投资相对较小。但是后续的作为燃烧材料、制砖、制作肥料等等联产项目，需要政府在吸引投资的政策上给予优惠。现在已经有N多此类企业，做的也非常好。现在已经形成了一个生命力旺盛的污泥处置联盟，联合开发污泥市场。

　　综合起来，所谓的困难之处就是政府的支持力度、各地环保部门的监管以及政策导向性强制环保企业进行升级改造。对于企业来说，如果给予良好的投资回报率，那么选择诚信、权威的企业，相关企业的联产，这个市场的产值绝对不止是几个亿的问题。

　　污水厂产生的污泥，在学术上一般称作污水污泥或城市污泥，前面已经有不少人提到污泥的组成，这里不在累述，重点讲两个方面:

　　首先是污泥的干燥问题，经污水厂脱水的污泥，含水率在80%左右，大致是一份泥四份水，假如可以干燥至含水率20%，那么其体积将缩至原来的1/5，对于每年如此大的污泥产量，降容率相当可观;此外，干燥后污泥的资源化利用前景也更好。

　　鉴于污泥中有机质含量高，热值相对较高。我曾经做过测试，含水率(外水)10%左右的城市污泥，热值高达10MJ/kg(标煤的热值为29.3MJ/kg)，这里的污泥样本还是未经雨污分流的污水处理后的污泥(其中的灰分含量高达50%，降低了污泥热值)。

　　假如污泥的干燥成本降低，完全可以把污泥丢到电厂燃烧发电。

　　其次，是污泥的资源化利用问题，现阶段比较成熟的技术就是焚烧，污泥中的重金属限制了其农用，而热解技术虽然可用于生产生物油和活性炭，但那气味简直难以忍受，而且流化床热解技术实在是不成熟(实操阶段发现，主要是流化床无法自供热，发明的双床操作难度大，包裹电热丝的话成本太高)。

　　一、污泥来源

　　首先要界定下污泥这个概念。广义上来讲，污泥包括污水污泥(即市政污泥，市政污水处理厂处理污水后的产物，包括初沉污泥、剩余污泥以及一部分沉砂池的污泥等)、工业污泥(工业污水处理后的产物，因工业废水的来源不同而性质迥异，比如可能含油、含某种物质特别高等)、管网污泥(管道清淤得到的污泥)、给水污泥(自来水厂产生的污泥)以及河湖底泥(如疏浚河道挖出的底泥)。

　　一般意义上，我们指的是污水污泥，这一类最为常见，性质接近，产量巨大，所谓的“污泥围城”说的也是他。

　　二、污泥处置的必要性

　　污泥的性质具有两面性：一方面，含有大量的有机物及氮磷钾等营养物质，使得他具有利用性的一方面(这也是污泥土地利用的基础);另一方面，污水含有的部分污染物质转移到污泥中，导致污泥含水量高、有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和二恶英等难以降解的有毒有害及致癌物质，若未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低，更引发多起社会公众事件。

　　三、为什么污泥处置有难度

　　这个问题问得好，十多年前人们在问：“为什么污水处理这么难?”，现在没人问这个问题了，为什么呢?因为十多年前人们不重视，后来发现污水必须处理，不处理不行，于是投入人力、物力、财力(这个最重要)花大力气治理水的问题。污泥也是如此。

　　观念上的不重视、重水轻泥是导致污泥处理处置现状的根源。

　　原来没人重视这玩意，觉得污水厂只要把水处理完就好了，至于产生的这点污泥，随他去吧。“白天分分开，晚上并并拢”，说的就是这个(最近几年出现了几个偷排污泥的典型案例，那以前就没有吗?只是觉得不够上新闻而已)。于是，政策缺失、资金缺乏、意识淡薄、技术落后等一系列弊病暴露出来，导致污泥处理处置设施建设严重滞后(您看看之前的相关规划就知道在资金投入上的差距了)。

　　比如标准前后不一的问题：为了降低污水处理厂运行难度，之前就简单规定出厂污泥含水率80%即可，可问题是：80%的脱水污泥能去哪呢?填埋有隐患，焚烧热值不够，至于堆肥和消化，压根就没运行的好的。这样前后过程都不衔接，怎么能搞好呢?唯一的优点是：出了问题谁都没有责任，反正污水厂合格了，填埋和焚烧设施也有自己的准入标准，最后问题没解决，但是各方都没责任，索性倒河里吧!

　　四、污泥处置方法

　　污泥的处理问题说白了就是解决含水率不断降低的问题。目前常见的处理方法包括深度脱水、堆肥、消化等，最终处置包括土地利用、焚烧、填埋等。

　　深度脱水后污泥含水率在60%左右，可以直接填埋，紧急状态下可以少量掺烧(与生活垃圾一起)，但目前的化学调理用的铁盐+石灰居多，无机物增量高，引入了氯离子，对焚烧工况和炉体本身有一定影响。但这个技术成本低，化学调理药剂很常见，所需的只是一台压滤设备(国内产品很多)，只要有填埋设施，下游就能打通，目前是很多地区上马的工艺。堆肥的恶臭问题太严重，但最致命的是产品链没有打通，最终产品无出路。厌氧消化适合大型污水厂，设备和自控要求很高，操作难度高，特别是国内污泥的高含砂量问题，不知折腾坏了多少设备商和运行人员。

　　最终处置的角度讲，不管是国内外，都把土地利用放到第一优先级了，即尽可能利用污泥中的营养物质。但土地利用必须要经过堆肥、消化等预处理，确保达标方可应用。最大的问题是重金属问题。我国对土地利用的几个方面(园林、绿化、土壤改良、农用等)均有标准，还是比较严格的，但在实际过程中很多地区对此意识不足，以为把污泥倒地里就算了土地利用了，这一点后果很严重，污泥是不能直接土地利用的!!!

　　焚烧是国外比较常见的做法，国内也开始探索了，污泥可以单独焚烧(国外很多、国内基本没有)，也可以和生活垃圾(烟气排放标准最严、可以协同利用热源和烟气净化设备)、燃煤电厂(必须经过严格环评，因为电厂的烟气净化和生活垃圾焚烧设施的烟气净化是不一样的，添加污泥后可能产生污染)和水泥窑(还是烟气标准的问题，另外谨防部分项目以污泥处理的名义拉动水泥行业产能)一起掺烧。焚烧前一般要干化处理，含水率降至40%时，不会影响焚烧工况了，热值已经很接近了，我们在焚烧厂做过实验，文献上也可以参考。我个人比较推荐这个。

　　填埋是最简单的方法，技术难度低，但一定要注意：现在的入场标准是60%，80%的污泥是不能填埋的，可能滑坡、沉降等土力学风险。

　　随着我国社会经济的发展和城市化水平的提高，我国城市污水厂污泥产量快速增加，据估算2011年我国污泥产量(80%含水率)超过3000万吨。污泥处置技术包括卫生填埋、焚烧、好氧发酵以及资源化利用等方法，其中污泥好氧堆肥以其投资和运营成本适中，同时又能资源化利用污泥中的有机质及营养元素，是《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》中推荐选用的技术路线。

　　目前国内、外常见的污泥好氧发酵技术主要采用混凝土构筑的槽式或仓式结构，通过人工或机械翻堆、配合自然或强制通风来维持堆体中的有氧状态，保证堆体温度和微生物的正常生长。在堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康。另外，堆肥还存在堆肥时间过长、占地面积大等诸多问题。

　　2012年8月14日，中国社会科学院城市发展与环境研究所发布的2012年城市蓝皮书《中国城市发展报告 2012)》和国际欧亚科学院中国科学中心、中国市长协会、联合国人居署联合发布的《中国城市状况报告 2012/2013》中指出：2011年末，中国共有657个设市城市，各级城市总的行政辖区面积为521.6万平方公里，占国土960万平方公里总面积的54.3%。建制镇的数量增加至19683个。2011年中国大陆人口134735万人，其中城镇人口69079万人，乡村人口65656万人，城镇人口占总人口比重达51.27%，城镇人口首次超过农村，是中国社会结构的一个历史性变化。

　　从十八大报告到中央经济工作会议，从“十二五”规划到总理讲话，新型城镇化均被赋予重要地位，中央将其定为国家重要发展战略，成为中国经济长期发展的最大潜力。

　　根据《中国低碳生态城市发展战略》的研究成果，到2050年，中国的城镇化水平将达到70%～75%，全国经济总量中城市经济的贡献率达到90%。

　　蓝皮书指出，面对以城市型社会为主体的城市时代的悄然到来，中国的城市发展面临包括环境生态压力、城市安全、社会分化等一系列问题的严峻挑战。

　　资源与环境是当代城市建设和管理的重要内容，特别是土地资源和水资源，事关城市的可持续发展能力、人居环境安全和公共安全。

　　按照新标准，中国有2/3的城市空气质量不达标;全国城市水质为较差级和极差级的监测点占57.2%;2/3的大中城市陷入垃圾包围之中;城市自然植被覆盖较低，钢筋水泥丛林面积不断扩大，城市绿地占城市建设用地比重仅有10%。城市湿地面积锐减，生物多样性持续减少，城市地下水过度开采，地面加速沉降等。

　　目前环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，环境矛盾凸显，压力继续加大;一些重点流域、海域水污染严重，部分区域和城市大气灰霾现象突出，许多地区主要污染物排放量超过环境容量。

　　城市基础设施是城市发展水平和文明程度的重要支撑，是城市经济和社会协调发展的物质基础。中国城市基础设施建设在城镇化的推动下不断加速，2010年城市市政基础设施投资达到14305亿元，比2005年增加了155%。

　　可以预见，在未来二三十年内，城市供水、污水处理、垃圾处理、燃气、供热、道路、园林绿化等城市基础设施建设必将随着新型城镇化进程的不断推进而呈现大规模的增长。同时，全球正面临着气候变化和资源环境的巨大压力，外延增长式的发展已难以适应新形势下的多种需求。因此，绿色、生态和低碳的可持续发展模式成为中国新型城镇化新的努力方向。

　　马云在韩国首尔大学演讲时曾大胆预言，本世纪伟大的公司要致力于解决“社会问题”。

　　污泥中富集了造成水体污染的有机物、氮、磷、钾等营养元素，同时含有大量的致病微生物，易腐烂发臭，若处置不当会造成非常严重的环境污染和生态破坏，同时也是一种极大的资源浪费。据统计，我国仅有约10～20%的污泥实现了安全化和无害化处置，大量的污泥未能有效处置。污泥产量大、处理不当会对环境造成严重污染，同时，污泥中又含有大量的营养物质，经过妥善处理会是一种新的资源。

　　2007年以来，在住房和城乡建设部的牵头下，国内从事城镇污水厂设计和运行的多家单位联合开展标准研究，历时4年共发布了9项行业标准。接下来的几年相继颁布了各类技术导则4项。2012年4月19日国务院发布的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，“十二五”期间我国拟新增污水处理及相关投资额约4300亿元，其中污泥处理和处置设施投资347亿元。这一系列的技术文件对污泥处置的技术选择、技术发展趋势、具体实施方案以及投融资方式等都做了一些引导性的规定，为我国城镇污水处理厂污泥处理处置指明了发展方向。

　　目前，国内外正在使用的污泥处置主要方式有填埋、焚烧、堆肥、资源化利用等。填埋技术处理成本低，但是占地面积大，填埋气体、渗滤液多且难处理。焚烧技术减容效果显著，污泥的热值可以得到利用，但是运行成本较高，并且存在大气二次污染的问题。厌氧消化技术能够回收能源物质，但是运行管理难度大，成功案例不多。好氧发酵技术投资运行成本较低，并且产品可以制肥，资源化效果显著，管理运行简单，适用污水厂的规模广。通过对现有污泥处理处置技术的分析和调研，研发团队选择了污泥好氧发酵这条技术路线，以实现处理成本低、产品资源化的目标。

　　城市污水处理厂出来的泥风险不大，但电镀污泥，印染污泥等被列为危险固废的污泥若没得到合理处置存在较大环境风险。目前国内外都有较好的处理污泥技术，处理难度其实不大，但关键在于管理水平和认识水平。管理体制不够细则，污泥产生单位不够重视是目前处理污泥的主要困难.污泥也是市政污水接触一些，污泥大方向分类市政污泥和工业污泥，工业污泥很多有重金属、油类、有毒有害物质等，经常做危险废物处理，有相对应的危险废物处理的工艺，焚烧、填埋等。市政污泥，我们接触的大多数是要运往垃圾填埋场，但是目前的60%的含水率要求，就比较尴尬，常规的污泥脱水工艺，处理后，含水率是80% ，要做到60%，没有特别成熟可行，成本低的工艺。一直以来，污水处理都存在重水轻泥现象，但污染物只是转移到了泥中，所以为了避免二次污染，肯定要将污泥资源化、稳定化、无害化和减量化，常见的技术有填埋、焚烧、堆肥和厌氧消化等，但迫于技术、成本以及思想观念等各方面的原因，现在污泥的治理还不能令人满意。

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