市政污泥处理处置方案的选择及其经济性比较

市政污泥处理处置方案的选择及其经济性比较本文在详细分析污泥处置方式及对应处理方式选择，针对不同地区的特征提出了处理处置方案的推荐，对典型处理处置方案的技术经济性进行了比较。

标签：污泥处理处置;深度脱水;堆肥;厌氧消化;热干化;石灰稳定化;土地利用;焚烧;填埋;经济性
引言：
随着“十一五”期间县级以上污水处理厂建设及相关环保要求的加强，随之而来的就是污泥问题的凸显。

政府部门已意识到解决污泥问题的重要性，相继推出了指导文件，并制定了相应的标准。

处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程，包括深度脱水、堆肥、厌氧消化、热干化等，处置是指对处理后污泥进行消纳的过程，主要包括土地利用、焚烧及建材利用、填埋。

1.污泥处置方式的选择
污泥的处理处置方式的选择应首先考虑其本地区最佳的处置方式。

1.1污泥土地利用
从循环经济的角度而言，污泥土地利用是最佳的永久性处置方式，但由于部分地区仍然存在偷排漏排现象，且部分污水处理厂也接纳工业污水，导致市政污泥土地利用具有较大的潜在风险。

环境保护部、住建部分别颁布了相关标准规定污泥的最高连续施用年限分别为20年、10年，仅“允许符合标准的污泥限制性农用4”，目前农业部和国土资源部仍未对污泥土地利用提出相关的标准，限制了污泥土地利用处置方式现阶段的发展。

现阶段除非污泥泥质能达到当地土壤本底值或建立长期的环境健康监测体系，否则不提倡污泥农用，不提倡污泥用于草地、森林等生态脆弱区域。

污泥处理后土地利用的产品一般价格较低，只能当地消纳，建议应首先调查本地区可利用土地资源的状况，确定污泥林地用肥、土壤改良、园林绿化的可行性;其次需对各处理厂污泥泥质、泥量进行调查，明确能否满足国家相关标准要求;最终，需对可施用土壤环境质量进行调查，明确土壤承载能力，逐步建立完善地区土壤环境健康监测体系。

1.2污泥焚烧
目前很多地区污泥土地利用受到限制，对于具有资金实力、工业工地紧张的大城市，建议考虑焚烧及建材利用的处置方式。

优先考察当地水泥、热电、垃圾焚烧等行业炉窑情况，考虑该类炉窑的协同
处理，以降低污泥焚烧的成本和设备投入。

污泥焚烧具有无害化彻底、最大限度减少污泥体积的优势，但其处理成本较高，二次污染风险较大，须与深度脱水、热干化前处理工艺配合。

同时应注意对本地区泥质进行调查以满足相关泥质标准的要求。

1.3污泥填埋
当污泥泥质不适合土地利用，且当地不具备焚烧和建材利用条件，当地经济较差且土地成本不高的地区，可采用填埋处置。

污泥填埋前需进行稳定化处理，处理后泥质应符合标准的要求，严格限制并逐步禁止未经深度脱水的污泥直接填埋1。

但目前绝大多数的污泥仍然含水率80%进行填埋，如天津滨海新区的污泥70%去向仍是填埋。

2.污泥处理方式及相应处置方式选择
各地区污泥合适的处理处置方案应按上述处置方式选择的基础上，考虑本地区的经济承受能力，选择合适的处理方案与处置方案配合。

2.1深度脱水
污泥中的水分大致分为四类：自由水、间隙水、表面水、内部水，分别占污泥水分的70%、20%、7%、2%，重力浓缩、真空抽滤和离心脱水等单纯的机械脱水方法只能去除部分自由水和间隙水[16]，脱水无法满足后续处置的需要，因此深度脱水技术应运而生，“调理剂+高压板块压滤技术”较为常见，厦门城市污泥[17]采用FeCl3、CaO为调理剂，脱水可达60%左右，按照文中0.088元/m3污水的运行费用估算，化学调理剂约占干泥量的1/2，因此这种工艺较适合后续建材利用，填埋、土地利用将给填埋场和土壤带来较大的负荷和污染，建材利用也须考虑氯离子对焚烧性能的影响。

2.2堆肥
污泥堆肥是土地利用最常用的前处理技术，利用微生物高温发酵达到污泥的稳定化、减量化、无害化。

堆肥分为一次发酵、二次发酵，一次发酵温度50～60℃，周期11～15天;二次发酵温度37～45℃，周期20～30天。

发酵周期长，堆肥一般占地面积较大。

鉴于很多城市污泥重金属污染严重，不添加有机调理剂的一次发酵作为生物热干化处理污泥也得到了重视，其较其他热干化方法成本低，干化后水分含量達35%～45%以下，占地也仅为堆肥的1/2～1/3。

后续可作为填埋场覆土、焚烧及建材利用，也可作为土壤改良剂，但若用于园林绿化或农用仍需二次发酵达到充分腐熟。

国内污泥堆肥发酵主要为条垛式，如机科发展有限公司、万若环境工程技术有限公司的技术都是采用条垛式堆肥。

前者的CAST发酵技术机械化程度高，配合通风和搅拌，实现污泥条垛的自动移位;后者的ENS污泥堆肥工艺提出“柔和”通风、布风方法，通过污泥与调理剂的充分混合及温度、氧含量的在线监测实现
静态发酵。

笔者致力于利用优势微生物菌种促进污泥堆肥的研究多年，工程应用发现微生物对污泥堆肥具有很好的促进作用，且发酵过程无臭，一次发酵温度可高达60～75℃。

上述三种技术不仅可用于堆肥，其一次发酵都能很好的用于生物热干化。

2.3厌氧消化
污泥通过厌氧消化，会使污泥的体积减少为原来的1/2～2/3，污泥脱水效果提高，水分与固体易于分离，稳定性较好，且可产生沼气能源，碳汇较高，建设投资和直接运行成本约是堆肥的一半，因此很多工程将厌氧消化与土地利用直接结合，但其所产生沼液、沼渣因运输费用及臭气等问题，导致其很难土地利用，该技术比较适用于农场禽畜粪便的处理，沼液沼渣可在场区就近土地利用，而污泥厌氧消化沼液需投入较大的治理费用，沼渣也多用于填埋，同时沼气发电并网也存在操作上的难度。

2.4热干化
热干化工艺有半干化（含固率达到60%～80%）和全干化（含固率达到80%～90%）两种。

热干化工艺一般仅用于处理脱水污泥，考察干化工艺及设备的主要技术性能指标（以单机升水蒸发量计）为热能消耗、电能消耗[1]。

按加热方式分为直接加热和间接加热;按设备形式可分为转鼓式、转盘式、带式、螺旋式、离心式、喷淋式多效蒸发器、流化床式、多重盘管式、薄膜式、浆板式等。

近几年涌现出许多以节能为主的新兴干化技术。

2.5其它处理技术
石灰稳定化属于特殊的污泥热干化技术，其采用生石灰做发热剂，通过污泥高效干燥系统对有机酸腐污泥进行干燥、脱水、改性后，使污泥向稳定化无机材料转化[31]。

该技术投资少、运行成本低，且干化后的污泥渣可以代替水泥原料中的石灰石，实现污泥的资源化。

但干化后的污泥石灰是干污泥量的一倍[32]，填埋、土地利用的风险较大。

污泥提取蛋白技术[33]、污泥裂解技术[34]都因对污泥品质要求较高，技术经济性较差等因素使其仅能作为主流技术的补充。

3.典型污泥处理处置方案的经济性比较
表1 典型污泥处理处置方案的经济性比较表
单位：元/吨污泥（含水率80%）
典型处理
处置方案堆肥+土地利用厌氧消化+填埋生物干化+填埋热干化+焚烧深度脱水+填埋
总投资46.7万24.9万16万67.6万20.1万
运行成本180 94.8 79.4 235 55
其它成本170 38.2 約33 105 约24.5
销售收入250 48a）——————
政府补贴190 135 150 按450 按100
净效益90 50 32.7 110 20.5
收益率 6.3% 7.3% 8.6% 5.4% 3.3%
参考案例娄底污泥无害化与综合利用[35] 大连夏家河污水处理厂污泥项目根据娄底污泥无害化与综合利用项目估算天津滨海新区汉沽污泥干化项目[36] 芦村污水处理厂污泥深度脱水单元工程
规模150吨/天，占地60亩600吨/天，
占地36亩150吨/天，占地12亩200吨/天，占地23亩210吨/天
备注调理剂按含水率10%价格500元/吨计算未考虑沼液处理成本，若考虑沼渣填埋成本，收益会减为10元/吨污泥。

填埋按垃圾80元/吨估算，未考虑作为填埋场覆土的收益污泥干化后与垃圾混合焚烧，考虑了焚烧成本填埋按垃圾80元/吨估算;运行成本减去了传统脱水成本b）。

注：a）大连夏家河污水处理厂污泥处理项目销售收入估算按日产沼气11000m3/d，沼气价格2.62元/m3/，且考虑碳汇收益。

b）传统污泥脱水按0.095元/m3估算，污泥产率1‰估算。

4.结论
通过以上分析可以看出，由于各地区污泥性质以及各地区经济、环境、社会等因素差距较大，因此市政污泥的处理处置方案应因地制宜地予以考虑。

参考文献：
1.城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）;2011年3月。

2.农用污泥中污染物控制标准，GB4284-84。

3.城镇污水处理厂污泥处置农用泥质，CJ-T309-2009
4.城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）;建城[2009]23号;2009.02.18。