本文看點:

? 國內污泥處理處置形勢

? 污泥處理處置目標

? 污泥處理處置技術現狀

? 污泥處理處置的發展方向

1形 勢

1、重水輕泥——我國污泥產量大、污泥處理處置形勢嚴峻

數據

污水廠數量 (2017)：3900座，污水處理能力：1.8億m3/d

目前污泥年產量：>4000萬噸，預計2020年產泥量：6000萬噸

污泥處理處置投資占總投資的30%、運行占總運行費用的50%以上；

污泥中含原水30-50%有機物、30-50%TN、95%TP；含重金屬、病原菌、持久性有機物；

污水提標改造，污水消毒、四類水、再生水等快速推進，而污泥問題卻沒有得到解決；

污泥是污水處理中的“世界難題”，污泥處理處置現狀與我國污水處理差距甚大，遠遠落后發達國家，與我國大國地位及生態文明建設不相符；

新一輪環保督查中，污泥問題依然十分突出。

國內主要流域的22個污水廠2014年第四季度調研數據（樣本數：88）

與國外不同：污泥量大、有機質含量低

2目 標

污水處理設施產生的污泥應進行穩定化、無害化和資源化處理處置。——《水十條》

1、污泥處理處置標準粗放、落地困難、差距大

污泥處理處置的各類標準

由上圖可見，污泥處理處置標準繁多，但和實際需求相比，到底污泥要處理到什么水平? 哪種標準才真正符合要求？其實，標準繁多，有時會導致無法考核監管。

2、處置決定處理，污泥處置出路不清晰

（1）土地利用

水十條：禁止處理處置不達標的污泥進入耕地污泥土地利用標準（食物鏈和非食物鏈）單元技術的銜接，環境經濟效益全生命周期評估。

缺點及弊端：污泥無處可去。

（2）焚燒/填埋/建材

處理單元技術的銜接，減量化技術應用，實現焚燒量最低，新技術開發。

缺點及弊端：公眾接受度低，成本太高。

（3）填埋

我國現有填埋場將滿負荷運行臨時過渡性的技術路線不符合未來發展趨勢。、

缺點及弊端：無地可埋。

3技 術

污泥處理技術路線多樣化、穩定化、減量化是共性工藝

1、污泥處理處置關鍵技術與重大裝備

?污泥生物穩定化和資源化成套技術

污泥高級厭氧消化技術及裝備（熱水解、高含固、協同）；

污泥高效好氧發酵及成套設備；

沼液厭氧氨氧化技術。

?污泥脫水干化技術與裝備產業化應用

高效低耗干化系統及裝備（圓盤、槳葉干化）；

污泥脫水干化一體化技術及裝備(霧化干燥-回轉式焚燒爐一體化技術裝備)；

深度脫水技術及裝備(低溫真空脫水干化、高壓隔膜板框、一體可變壓濾等）。

?污泥（協同）熱化學處理技術

流化床焚燒技術與裝備；

水泥窯干化焚燒協同處置技術與裝備；

污泥熱解系統及技術。

關鍵技術裝備實現多元化不是主要瓶頸、技術提升和精細化運維是下步重點。

2、污泥土地利用的差距

污泥土地利用是目前最經濟、低碳、循環利用的最佳技術路線。

（1）優勢：污泥中含有大量有機質，能源及氮磷鉀營養物質，利于后續的資源化利用，尤其是我國磷礦資源缺乏的現狀。

（2）瓶頸：重金屬、持久性有機物。

污水處理過程超過一半的重金屬轉移到污泥中，含有較高重金屬的污泥進行農用時，不僅增加作物體內的重金屬含量，還引起土壤重金屬污染；污泥含有持久性有機物，增加了未來污泥的資源化利用的風險。

3、污泥含水率高是污泥處理的瓶頸

污泥濃縮：含水率從99%下降到95%，體積將減少200公斤；

污泥脫水：含水率從95%下降到80%，體積將減少到50公斤；

污泥深度脫水：可將含水率降低到60%，體積減少到25公斤；

污泥干化：含水率降至40%以下體積降至17公斤；

污泥焚燒：分解有機物，灰渣。

核心：污泥減量與改性。

4、污泥處理處置費用

投資費用：按每噸（80%）50萬，總投資300-400億元；

核心是：重視不夠，理念觀念認識不足。

5、科技創新必要性

污泥中富含有機物和營養物質，隨著污水資源化研究的深入，污泥資源化領域的研究已成為全球研究熱點。

我國城市污泥量大，質差，在世界范圍內十分罕見；國外既有污泥處理處置理論和技術無法切實解決當前面臨的特殊困境，迫切需要通過科技創新，形成我國污泥綠色低碳安全的理論體系和系統性解決方案。

污泥的資源化

能源、資源短缺、全球氣候變化、糧食安全、土壤礦化，全球磷資源的短缺等現實問題，污泥資源化也越來越受到重視，污泥資源化能源化符合目前科技發展水平。

國外發達國家成功經驗，回收污水運行能耗50-60%、污泥氮、磷回收，可替代一部分氮、磷肥需求，污泥有機質土壤改良。

4前 景

未來，污泥資源化是重點發展方向

城市污水高效處理與再生利用、城市污泥中C、N、P高效資源化回收

1、污泥穩定化與減量化技術與發展方向

污泥厭氧消化是污泥處理技術，是較經濟的污泥減量化穩定化資源化技術，與末端污泥焚燒是互補關系。

2、污泥厭氧消化技術研究熱點

?有機質轉化效率較低（max. 50%）、停留時間較長（18d)、沼氣產率0.8-1.0、甲烷含量65%；

?微生物定向調控機制？微量污染物的賦存形態及遷移轉化？

?沼渣（原污泥量的20-50%）的最終出路？

?沼液單獨處理達標排放成本較高？植物激素？富里酸生成機制與調控？

3、污泥/有機質高效協同厭氧消化

協同消化優勢的機理：平衡對于厭氧消化比較重要的物料參數，如常量微量元素、營養物質、C/N、pH、可降解有機質比例、抑制性物質、甲烷含量的調控、傳質影響機理等。

生物質廢棄物協同厭氧消化技術

4、污泥及生物質廢棄物資源化研究熱點

（1）能源和營養物質回收

?作為污水除磷脫氮的補充碳源：總氮和磷去除率平均提高約30%(Xiang Li et al., 2011)；

?產甲烷：1g COD~0.35m3甲烷，即12530kJ/g COD (Daigger, 2009)；

?產氫：最大能達到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008)；

?制PHA：轉換效率高達36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006)；

?微生物燃料電池（MFC）：理論上1kg COD能轉化成4 kWh電能 (Halim, 2012)；

?生物柴油：美國污水廠每年可產生大約1.4×106m3的生物柴油，相當于全美柴油需求量的1% (Dufreche et al., 2007)；

?熱解/水熱制生物碳土：碳減排12% (Woolf et al., 2010)；

?提取蛋白：蛋白最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008)；

?制氮肥：干污泥中N含量3-4% 多為有機氮(US, EPA), 若污水中的氮全部利用，可占氮肥產量的30% (WERF, 2011)；

?制磷肥：美國：干污泥中含P2-3%，1t干污泥含的P價值7美元(Jordan, 2011)；日本：將污水中的磷（每年5萬噸）回收可解決磷礦進口的20%。

（2）金屬提取

?提取Ag, Cu, Au等：美國估算，1t干污泥含價值480美元的Ag, Cu, Au, Pt等13種主要金屬(Jordan Peccia, 2011)，1噸污泥焚燒灰含Au,,Ag約2kg(Cornwall,2015)。

（3）材料化轉化

?制吸附材料：污泥富含C,Si和有機物，通過物理、化學活化或熱解等可制成多孔吸附材料，KOH活化法效果較好，產品比表面積>1800m2/g(Smith, 2009)；

?制催化材料：污泥中的金屬，SiO2和有機固體使之具備制成金屬摻雜的多孔催化材料的優勢?，F已證實可通過易操作的物理化學方法以污泥制負載TiO2可見光光催化材料，負載鐵多相光Fenton催化材料等(Yuan,2014,2015)；

?制儲能材料：污泥經過熱解碳化后能得到具有N，S，Fe共摻雜的活性碳材料，該碳材料具有優越的儲能和電化學性能(Yuan, 2015), 但離商業化還有距離。

5結 語

●我國環境容量缺乏，污泥量大，污泥泥質差，污泥問題十分嚴峻；

●相比污水處理（提標、四類水等），污泥處理處置的投入和重視程度嚴重滯后，污水處理任務沒有完成；

●處置決定處理，處置途徑不暢是我國污泥處理處置的關鍵問題；

●觀念、理念的轉變是解決污泥問題的核心；

●污泥的泥質、泥量隨著管網提質會有所改變，永久性措施需慎重考慮；

●面臨氣候變化，能源資源短缺等問題，“資源循環、綠色、健康”的未來技術創新的重點，污水污泥中“污染物”資源化回收利用是未來發展趨勢。

編輯： 趙凡