2.3.2 存在問題

目前我國已建成的污泥好氧發(fā)酵工程，系統(tǒng)完善程度參差不齊，運(yùn)行管理水平差異較大。部分工程臭氣收集處理環(huán)節(jié)缺失，或者運(yùn)行維護(hù)較為粗放，極易產(chǎn)生二次污染，且穩(wěn)定化效果難以保障，亟需提高好氧發(fā)酵系統(tǒng)完善程度、設(shè)備自動化程度和管理精細(xì)化程度。

此外，調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分污泥好氧發(fā)酵過程中輔料添加質(zhì)量為污泥質(zhì)量的20%左右，輔料體積為污泥體積的100%。大量的輔料添加不僅增加了運(yùn)行費(fèi)用，還導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物體積大幅升高，增加了后續(xù)處置成本。

再者，部分污泥好氧發(fā)酵后，由于缺乏穩(wěn)定的土地利用消納途徑和消納容量，長期堆置或者填埋處置，影響了好氧發(fā)酵的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 干化焚燒

2.4.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

我國現(xiàn)有政策鼓勵經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的大中城市采用污泥焚燒工藝。調(diào)研范圍內(nèi)，采用焚燒方式處置的污泥量達(dá)到412.01tDS/d，占重點(diǎn)流域污泥總量的18.31%。污泥焚燒方式主要包括單獨(dú)焚燒、電廠協(xié)同焚燒和垃圾協(xié)同焚燒，其中電廠協(xié)同焚燒處理污泥量所占比例最高，其次是污泥單獨(dú)焚燒。

污泥單獨(dú)焚燒工程通常由干化系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)和公用設(shè)備四部分組成，干化機(jī)包括流化床干化機(jī)、圓盤干化機(jī)、薄層干化機(jī)、槳葉干化機(jī)、帶式干化機(jī)等，焚燒爐常用流化床。例如，某污泥干化焚燒工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為64tDS/d，干化系統(tǒng)采用流化床干化機(jī)，熱量來自焚燒系統(tǒng)，干化后污泥含水率<10%；焚燒系統(tǒng)采用熱載體流化床焚燒爐，爐溫在850℃以上，需要補(bǔ)充少量燃煤；煙氣凈化系統(tǒng)由半干法噴淋塔和布袋除塵裝置兩部分組成，主要進(jìn)行酸性氣體的脫除和顆粒物的捕集。

污泥電廠協(xié)同焚燒無需另建焚燒爐，且干化所需熱量可以利用原爐低品位、廉價余熱，以降低工程投資和處理成本。例如，某污泥資源化利用項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理規(guī)模為410tDS/d，污泥來自市政、印染、紡織、化纖、皮革等行業(yè)近300家企業(yè)，進(jìn)廠污泥含水率70%～80%，采用超圓盤干化機(jī)，出泥含水率35%～42%；干化污泥與煤混合，進(jìn)入循環(huán)流化床焚燒；干化機(jī)尾氣進(jìn)行冷凝，冷凝廢水處理達(dá)標(biāo)后排放，未凝結(jié)氣體由風(fēng)機(jī)送入焚燒爐處理。

2.4.2 存在問題

由于我國污泥含砂量高，干化焚燒過程中普遍存在設(shè)備磨損問題。例如，某污水廠污泥含砂量達(dá)到22.4%，而歐洲僅為6%～8%。污泥對流化床干化機(jī)中管式熱交換器、螺旋分離器以及給料分配器的內(nèi)壁磨損嚴(yán)重。運(yùn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備磨損原因所導(dǎo)致的停車檢修次數(shù)占停車總次數(shù)的50%左右，而流化床干化機(jī)換熱器內(nèi)的導(dǎo)熱油盤管因磨損漏油造成的停車又是檢修的重點(diǎn)和難點(diǎn)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，我國大部分污泥焚燒方式為電廠協(xié)同焚燒，煙氣污染控制問題亟需重視。電廠煙氣處理主要側(cè)重于除塵和脫硫脫硝，并不完全適用于污泥焚燒煙氣污染控制。摻燒污泥后，煙氣含水率升高，煙氣量顯著增加，導(dǎo)致煙氣在高溫段的停留時間縮短，影響二噁英等污染物的控制效果；此外，污泥與燃煤的著火溫度和燃盡時間迥異，且污泥粒徑小，高氣體流速條件下部分未燃盡污泥顆粒（包括未降解污染物）更易離開高溫區(qū)；再者，燃煤煙氣量是污泥產(chǎn)生煙氣量的2~3倍，污泥焚燒所產(chǎn)生的污染物存在稀釋排放的隱患。

03 污泥處置現(xiàn)狀分析

調(diào)研范圍內(nèi)污泥主要處置方式包括：土地利用、填埋、建材利用和焚燒，不同方式處置污泥量所占比例如圖1所示。填埋仍然是我國重點(diǎn)流域最主要的污泥處置方式，所占比例高達(dá)53.79%，焚燒和建材利用所占比例分別為18.31%和16.08%，土地利用所占比例僅為11.01%。值得注意的是，部分污泥處置方式雖然歸為填埋和土地利用，但存在隨意、無序處置現(xiàn)象，伴隨產(chǎn)生二次污染風(fēng)險。

我國與國外發(fā)達(dá)國家污泥處置方式對比情況如圖2所示。

在填埋方面，我國重點(diǎn)流域污泥填埋比例仍然遠(yuǎn)高于國外發(fā)達(dá)國家。德國禁止對有機(jī)物含量>3%的材料進(jìn)行填埋，填埋對象主要是焚燒灰渣；日本填埋對象主要為焚燒灰渣或者高溫熔化后的惰性熔渣。而我國污泥主要在生活垃圾填埋場進(jìn)行混合填埋，填埋前通常僅進(jìn)行脫水處理，污泥含水率和有機(jī)物含量均較高，滲濾液和填埋氣產(chǎn)量大，占地面積大，且存在環(huán)境和安全隱患。

在土地利用方面，我國污泥土地利用比例僅為11.01%，而澳大利亞、美國、德國、英國等國家污泥土地利用比例均超過50%。我國重點(diǎn)流域污泥土地利用比例偏低，原因可能有兩方面：①我國污泥中重金屬等污染物含量整體高于國外發(fā)達(dá)國家，政府監(jiān)管部門和社會公眾對污泥土地利用的環(huán)境健康風(fēng)險存在較多顧慮；②我國尚未建立與污泥土地利用相關(guān)的實(shí)施、監(jiān)管、監(jiān)測指導(dǎo)細(xì)則，污泥土地利用缺乏可操作性。

在焚燒方面，我國污泥焚燒方式主要為電廠協(xié)同焚燒，單獨(dú)焚燒所占比例較小，而德國和日本均以單獨(dú)焚燒為主，其中德國單獨(dú)焚燒比例達(dá)到59%。目前我國尚無污泥混燒、摻燒方面的法律法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，污泥電廠協(xié)同焚燒缺乏科學(xué)的監(jiān)管和規(guī)范?；痣姀S對煙氣中污染物的監(jiān)測和處理主要側(cè)重于二氧化硫、氮氧化物、煙塵濃度等，缺乏針對污泥煙氣污染物特點(diǎn)的控制措施，且由于污泥摻燒比例相對較小，存在污染物稀釋排放的潛在環(huán)境隱患。

在建材利用方面，我國重點(diǎn)流域污泥建材利用方式主要為水泥窯協(xié)同處置和制磚，少部分用于燒制陶粒。國外發(fā)達(dá)國家污泥建材利用的對象主要是焚燒灰渣，例如2005年日本70%的污泥進(jìn)行焚燒，64%的灰渣經(jīng)再生處理后作為建筑材料。而我國大部分污泥建材利用前僅進(jìn)行機(jī)械脫水，污泥含水率和有機(jī)物含量高，且含有堿金屬氧化物（Na2O、K2O等），直接用于制磚或者制陶粒，不僅影響建材質(zhì)量，還存在二次污染風(fēng)險。

04 污泥處理處置技術(shù)路線分析

調(diào)研范圍內(nèi)重點(diǎn)流域城市污泥處理處置技術(shù)路線概況見表4。

基于填埋處置方式的技術(shù)路線主要有厭氧消化+干化+填埋、厭氧消化+深度脫水+填埋、好氧發(fā)酵+填埋、石灰穩(wěn)定+填埋、脫水/深度脫水+填埋等。大部分污泥填埋前僅進(jìn)行了帶式脫水、離心脫水或者板框壓濾深度脫水處理；部分城市建設(shè)有厭氧消化、好氧發(fā)酵等設(shè)施，但由于污泥穩(wěn)定化程度達(dá)不到土地利用標(biāo)準(zhǔn)，或者由于土地利用出路受阻，污泥仍然進(jìn)行填埋。

基于焚燒處置方式的技術(shù)路線主要有熱干化+單獨(dú)焚燒、熱干化+垃圾協(xié)同焚燒、脫水/深度脫水+熱干化/太陽能干化+電廠協(xié)同焚燒、脫水/深度脫水+電廠協(xié)同焚燒等。大部分污泥焚燒前采用了熱干化或太陽能干化處理，以提高入爐污泥熱值；部分污泥采用板框壓濾深度脫水處理，將污泥含水率降至60%左右；少部分將帶式壓濾或離心脫水后含水率80%左右的污泥直接入爐摻燒。

表4 2014年重點(diǎn)流域污泥處理處置技術(shù)路線概況

基于建材利用的技術(shù)路線主要有脫水+干化+水泥窯協(xié)同處置、脫水/深度脫水+水泥窯協(xié)同處置、脫水/深度脫水+制磚/制陶粒等，建材利用處置污泥所占比例為16.08%，主要采用水泥窯協(xié)同處置、制磚、制陶粒，利用前主要處理方式為機(jī)械脫水或者干化。

基于土地利用的技術(shù)路線主要有好氧發(fā)酵+土地利用、厭氧消化+脫水+土地利用、生物瀝浸+深度脫水+土地利用、自然干化+土地利用、脫水+土地利用等，大部分污泥土地利用前進(jìn)行好氧發(fā)酵或者厭氧消化穩(wěn)定化處理，部分污泥深度脫水或者自然干化后進(jìn)行土地利用，少部分污泥脫水后直接土地利用。

05 污泥處理處置發(fā)展趨勢展望

近年來，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)境治理力度的加強(qiáng)，污水處理廠進(jìn)水中的工業(yè)廢水比例逐漸減小，污泥中重金屬含量日益降低，而有機(jī)物則呈現(xiàn)逐漸增加趨勢。據(jù)調(diào)查，2003年我國城市污泥有機(jī)物含量平均值為38.4%，2008年污泥有機(jī)物含量增加至41.1%，而2014年本次調(diào)查范圍內(nèi)污泥有機(jī)物含量平均值進(jìn)一步提高至50.4%，污泥熱值也相應(yīng)增加。污泥處理在以往項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更注重處置與處理的有機(jī)銜接，更注重減量化與無害化，污泥焚燒比例逐漸增加，而填埋比例顯著降低。

郝曉地等基于能量衡算以及投資與運(yùn)行成本匡算，認(rèn)為污泥干化焚燒乃污泥處理/處置終極方式，且能使灰分磷回收變得更加有效。近年來污泥干化焚燒技術(shù)路線在國內(nèi)也得到了日益廣泛的工程應(yīng)用。例如，上海白龍港污泥干化焚燒工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為486 tDS/d，采用“脫水+干化+單獨(dú)焚燒”的處理工藝，利用余熱鍋爐回收污泥焚燒的熱量，產(chǎn)生的蒸汽用于污泥干化，煙氣處理采用SNCR（爐內(nèi)）/靜電除塵/干式反應(yīng)器/活性炭噴射/布袋除塵/濕式脫酸/煙氣再熱/物理吸附工藝，之后通過煙囪排入大氣；上海石洞口污水處理廠污泥處理二期工程采用離心脫水+干化+單獨(dú)焚燒的工藝技術(shù)路線，設(shè)置有2條污泥干化線及3條焚燒線，著力實(shí)現(xiàn)片區(qū)污泥全量、穩(wěn)定、高效的處理處置。

06 討論

基于調(diào)研，對我國污泥處理處置發(fā)展方向提出如下建議：

① 源頭與末端控制并重，建立泥質(zhì)數(shù)據(jù)庫

結(jié)合排污許可、污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等管理制度，加強(qiáng)對城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水中重金屬和其他有毒有害物質(zhì)的監(jiān)管和控制，從源頭減少污泥中污染物含量。同時，強(qiáng)化對城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)泥砂的控制，通過管理手段或者工程措施降低污泥含砂量。此外，對污泥中有機(jī)質(zhì)含量、含砂量、熱值、重金屬等指標(biāo)進(jìn)行長期監(jiān)測，建立泥質(zhì)數(shù)據(jù)庫，為污泥的科學(xué)處理處置提供技術(shù)支撐。

② 問題與質(zhì)量導(dǎo)向并舉，堅(jiān)持綠色循環(huán)低碳

以解決城市污泥處理處置現(xiàn)有問題、滿足污泥處理處置迫切需求為基本要求，以提高污泥“減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化”水平，滿足環(huán)境保護(hù)和環(huán)境質(zhì)量改善需求為長遠(yuǎn)目標(biāo)，在充分考慮城市特點(diǎn)、污泥產(chǎn)量、泥質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，積極采用新工藝、新技術(shù)、新材料和新設(shè)備，提高污泥處理工程的技術(shù)水平和先進(jìn)性，減少污泥處理過程中化學(xué)藥劑消耗、溫室氣體排放以及環(huán)境二次污染，并充分利用污泥中的生物質(zhì)能源和營養(yǎng)物。

③ 處理與處置充分銜接，加強(qiáng)精細(xì)化管理

結(jié)合城市總體規(guī)劃以及產(chǎn)業(yè)布局、園林綠化、環(huán)境保護(hù)專業(yè)規(guī)劃，因城施策，因地制宜，合理選擇污泥處置出路和消納方式，科學(xué)確定污泥處理處置技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)污泥處理與處置的充分銜接。此外，秉持精細(xì)化管理的理念，注重運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的積累，注重污泥處理處置設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的總結(jié)，并根據(jù)不同季節(jié)污泥性質(zhì)及泥量變化，調(diào)整運(yùn)行方式和參數(shù)，最大限度地發(fā)揮污泥處理處置設(shè)施的處理能力，降低污泥處理處置過程的能耗和藥耗。

07 結(jié)論

① 我國重點(diǎn)流域污泥處置方式主要包括填埋、焚燒、建材利用和土地利用。填埋所占比例為53.79%，主要與生活垃圾混合填埋；焚燒所占比例為18.31%，以電廠協(xié)同焚燒為主，單獨(dú)焚燒所占比例較低；建材利用所占比例為16.08%，主要方式為制水泥和制磚；土地利用所占比例為11.01%，處置方式主要為園林綠化和土地改良。

② 基于調(diào)研，對我國污泥處理處置發(fā)展提出如下建議：源頭與末端控制并重，建立泥質(zhì)數(shù)據(jù)庫；問題與質(zhì)量導(dǎo)向并舉，堅(jiān)持綠色循環(huán)低碳；處理與處置充分銜接，加強(qiáng)精細(xì)化管理。