城镇污泥处理处置及资源化利用现状

汪菲

摘要

长期以来，污泥的处理处置都是污水处理行业的短板弱项，近些年随着给水厂尾水处理工程的普遍实施，给水厂污泥也受到越来越多的关注，虽然给水厂污泥和污水厂污泥性质存在较大差异，但是共有的资源化属性均被反复提及。本文对城镇水务系统包括给水厂和污水厂在内的污泥处理处置及资源化利用现状进行了梳理和分析，并对污泥的资源化利用方向提出了建议。

关键词：城镇污泥；污泥处理处置；资源化利用

引言

随着城市化进程不断加快，城市的供水能力及生活污水处理量都在逐年增长，加上水环境要求越来越高，污水厂排放标准不断提升，随之产生的污泥量不断增加，给水厂随着尾水处理工程的普遍实施，污泥产生量也在显著增加。给水厂污泥是给水处理过程中产生的富含铝、铁絮凝剂的副产物，所以有机物含量低、重金属等无机污染风险高；污水厂污泥含有丰富的有机物及氮、磷、钾等营养元素，同时也有重金属及病原菌等有害物质。无论是给水厂污泥还是污水厂污泥，虽然污泥性质上存在较大不同，但是如果不进行妥善合理的处理处置，必将对生态环境造成二次污染，也是资源的一种浪费。所以，污泥的稳定无害化处理处置和资源化利用一直都是城镇水务绿色低碳发展面临的重要问题之一。

本文通过梳理我国现状给水厂和污水厂污泥处理处置的总体情况，剖析污泥处理处置与资源化利用面临的一些突出问题，以期为污泥处理处置技术研究和管理工作提供基础参考。

一、污水厂污泥处理处置现状

我国属于发展中国家，在城镇污水处理发展过程中，一直存在“注重污水处理、轻视污泥处理”现象，所以污泥处理处置整体起步较晚，且由于经济和技术上的原因，缺乏系统科学的评价体系和管理方法，早期的污泥处置目标和技术路线方向不太明确，使得相当一部分城市污厂水污泥未进行有效的处理处置，污泥处理处置问题凸显[1]。

经历几十年的不断研究和探索，国内在污水厂污泥处理处置、资源化利用方面也取得了长足的进步，根据各地区特性差异，形成了几种符合我国国情的技术路线。第一种：脱水+卫生填埋。受经济和技术水平影响，污水厂污泥深度脱水后进行填埋，从传统填埋发展到卫生填埋，在过去相当长一段时间内都是国内主要的处理处置方法，但目前也在逐渐被其它处置方式所替代。第二种：干化+独立焚烧+灰渣填埋或建材利用。污水厂污泥焚烧是最有效、最直接的减量方式，具有处理速度快、余热可用于发电或供热等优点，国内上海、成都等地，目前都建有成熟并稳定运行的污泥干化+独立焚烧项目，如上海竹园污泥处理厂、深圳上洋污泥处理厂、成都第一污水污泥厂等。第三种：脱水+协同焚烧。相比较独立焚烧复杂的工艺路线和过高的建设及运行成本，污水厂污泥协同焚烧可充分依托燃煤电厂、垃圾焚烧发电厂、水泥窑等现有设施，最大程度降低污泥处置设施投资，且基本不会带来新的烟气排放污染问题，目前国内有许多城市采用此技术路线，但是这种协同焚烧是跨行业的处置方式，多以电厂或水泥厂为主导。第四种：厌氧消化+土地利用。污水厂污泥厌氧消化可产生沼气并转化为电能，是最低碳的污泥处理技术，土地利用也是污泥资源最大化利用的体现。但是该路线不仅对污泥泥质及运行管理要求较高，还需完善的沼气利用激励机制，北京城市排水集团目前主要采用此技术路线。第五种：好氧发酵+土地利用。好氧发酵指在有氧情况下，通过微生物的发酵作用，将污泥转变为肥料的过程，污泥经发酵后可转化为腐殖质进行土地利用。这种技术路线同厌氧消化+土地利用类似，也是一种重要的污泥资源化利用途径，但同样也对运行管理要求较高，国内应用也多有受限[2-6]。

二、给水厂污泥处理处置现状

给水厂污泥主要来源于絮凝沉淀池排泥水、滤池冲洗水等，相比较污水厂污泥而言，给水厂污泥的关注度一直较低，早期一般都是就近排入水体或者经市政污水管道排入污水厂。随着城镇化水平不断提升，城镇居民用水量需求也在不断提高，产量逐步增加的给水厂污泥其潜在生态环境健康风险开始受到普遍关注，有关给水厂污泥处理方面的研究也越来越多。经过十几年的发展，大多城市和地区已形成比较完善的给水厂污泥处理工艺系统，从处理处置到资源化利用也形成了一些研究成果[7]。

目前，给水厂污泥一般都是在给水厂先进行脱水后再外运处置，主要处置方式有以下几种：建材利用、土地利用利用、回收利用、吸附利用等。第一种：建材利用。目前国内大多数给水厂都使用铝、铁等作为絮凝剂，所以给水厂污泥主要含氧化铝、氧化铁等成分，与黏土相似，具有可塑性、烧结性和耐热性，而且其含有的铝、铁等成分也可以作为建筑材料的添加剂，所以给水厂污泥可用于制砖、制作陶粒、制备陶瓷用品等，这也是目前最主要的一种处置方式，但是比较受制于建材生产商[8]。第二种：土地农林利用。给水厂脱水后污泥成分与土壤类似，主要由无机盐和少量有机物构成，如果把污泥适量添加到土壤中，发生类似絮凝反应能够提高土壤的凝聚程度，通过改善土壤结构而有利于农作物生长

，但是给水厂污泥中有机物成分比较少[9]。第三种：回收利用。给水厂污泥因铝、铁等无机成分较多，导致后续的浓缩、脱水比较困难，污泥脱水设备磨损率比较高；目前有研究考虑从给水厂污泥中回收铝盐、铁盐，降低后续污水脱水运营成本的同时，回收的铝盐、铁盐还可以再次用作絮凝剂或者其他用途，但是回收成本相对较高，实际应用中多有限制[10]。第四种：吸附利用。给水厂污泥中含有铝盐、铁盐和有机物，经脱水后可作为污废水处理中氨氮和磷的吸附剂，但是现实中给水厂和污水厂距离比较远，目前这些相关研究都处于试验阶段，商用价值和工程应用价值需还有待发掘[11-13]。

三、污泥资源化利用面临问题

尽管我国城镇污泥的处理处置技术一直在不断发展，但是总体来说，在资源化利用方面与发达国家仍然存在较大差距，表现在以下几方面：

1、整体技术装备滞后，资源化利用水平低

以污水厂污泥厌氧消化为例，欧美等发达国家大多数污水厂污泥在出厂进行最终处置前会采用厌氧消化进行能源和资源回收，回收的能源可用于供给污水处理厂能耗。但因污泥泥质较差，技术配套依赖进口、系统运行复杂、管理水平低等原因，污泥厌氧消化在我国应用一直并不顺畅，早期建设的厌氧消化设施大多没有正常运行，消化设备运行稳定性和产沼气率等指标普遍未达到国外标准，沼气回收和能源利用水平低[14]。总体来说，当前国内污泥处理处置设备制造相对滞后，创新能力不足，稳定性较差，同时也缺乏相关评价标准体系，制约我国污泥处理处置和资源化利用的高质量发展。

2、资源化利用出路不畅，产业链不完善

目前常用的污泥资源化利用方法，如土地利用、建材利用等等，在国内不同地区的应用受到不同程度的限制。以土地利用为例，从资源化利用角度来看，污泥土地利用被认为是污泥资源化利用的最佳选择，可实现污泥营养物质的最大循环利用，但因为污泥中含有重金属等有害物质，公众对污泥土地利用的潜在环境风险心存余虑，且缺乏相应的运行规范、相关产品的环境标准和技术标准，污泥土地利用的产业链并不畅通[15]。给水厂污泥，虽然在建材利用、土地利用、混凝剂再生、污废水协同处理等方面取得了一些研究成果，但是目前还缺少广泛的工程应用场景，同样也存在资源化利用产业链不完善的问题[16]。

3、处理和处置有效衔接较差，系统集成欠缺

污泥处理处置领域一直存在“重处理、轻处置”的问题，长期以来污泥的预处理、稳定化处理、无害化与资源化处置在技术路线上、装备设施上、标准与政策上都缺乏有效衔接，系统集成比较欠缺。而且，当前污泥处理处置的研究往往聚焦单个技术或设备的开发研究，而忽略该技术或设备在整个污泥处理处置过程中的系统联系，处理处置单元之间的协调衔接不畅，导致污泥处理处置整体效率比较低，资源化统筹利用不够[17]。

4、标准体系不健全，政策法规系统性不足

污泥处理处置标准体系方面，国内现行技术标准和规范多为原则性规定，缺少实施细则，可操作性不强，难以指导实际工作开展；而且现状大多为泥质标准，缺少污泥处理处置设施的设计、建设和运行相关的技术规范或标准，标准比较单一；现行标准之间缺乏系统性和协调性，标准的指导作用有待进一步加强。政策法规方面，各地污泥处理处置工程缺乏统筹布局，存在缺少顶层设计、系统性较差等问题；污泥处理收费、价格补贴和投融资政策不明朗，资金保障性较差；相关管理部门间缺乏共同参与和协调机制，污泥处置和资源化利用全产业链未能很好衔接，最终制约污泥的资源化利用[18]。

四、结语

在当前实施“双碳”战略和建设”无废城市”的大背景下，城镇污泥的资源属性已经得到了行业的重视，在全面实现稳定无害化处理基础上，如何深入开展污泥资源化利用方面的研究是城镇水务系统实现减污降碳、协同增效过程中需要重点考虑的课题。随着各方面研究的不断推进，基于污泥来源与成分属性的多途径处置、多路径资源化利用策略也在逐步涌现。但是，污泥的资源化利用是个统筹问题，有待行业和相关部门一起努力，应该结合城市和地区发展实际，进一步健全和完善污泥资源化利用法规和标准，构建更加合理完善的污泥处理处置体系架构，推动污泥资源化利用水平进一步提高。

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