西安市城市污泥处置与处置对策分析

西安市城市?WLS与05^分析
张增强，孟昭福，孙西宁，康军
（西北农林科技大学理学院，陕西杨凌，712100）
一、
改革开放以来，随着我国经济的持续快速发展和城市化步伐的加速，城市污水处置事业发展迅速，污水处置厂数量快速增加，随之而来的是城市污泥的产量愈来愈大。

城市污泥的处宜和处置是我国污水处苣行业中最薄弱的环肖，由于城市污泥的处置本钱较高，加上过去对城市污泥的前途问题又没有予以足够的重视，因此至今仍缺乏经济可行的处苣技术，使我国城帀污泥处置问题日趋发展成制约污水处巻行业迅速发展的“瓶颈“（张增强等，2004）o截至2008年末，四安市已建成并运行的污水处宜厂有5座，别离为邓家村污水处宜厂（16万吨/日）、北石桥污水净化中心（15万吨/日）、第三污水处宜厂（10万吨/曰）、第四污水处置厂（25万吨/曰）和长安污水处宜厂（5万吨/日），总污水处置量达到71万吨/日，依照污水处置能力估量，天天污泥产生量达到500余吨（含水率80%）。

随着本市污水量的逐年增加和污水处苣水平的提升，污泥产量将进一步增加，估计到2015年全市污水厂将产生泥饼800吨/日，污泥处置的压力将进一步增大。

由于在城市污泥的处苣与处置方而投入严重不足，加上污泥的产量愈来愈大，带来一系列比较严峻的问题，主要表此刻：①处置能力不足，城区的污泥只能通过荒地、砂石坑、垃圾场简易处矍容易产生二次污染，周边居民反映强烈：②进行简易处宜的地址愈来愈远，运距也愈来愈长，因泥饼仍然有较髙的含水率（80%）,污泥体积相对较大，致使运输本钱较髙，交通限制和运输安全风险慢慢增加，为污泥的运输带来困难：③采用简易处置方式会占用大量场地和空间，由于可用于堆置的上地而积不断减少，和污泥进入填埋场受到了限制，使城市污泥而临无处消纳的处境，给污水处置厂的正常运行造成很大压力。

大量的未经处置的污泥没有正常的前途，已成为污水处巻厂的繁重负担，而且污泥中含有大量的有机物、重金属和致病菌等，不加处置任意堆放和排放，对生态环境又造成新的污染，使之建成的污水处置厂不能发挥其完全消除污染的作用。

所以对污泥进行处巻与处置已成为一个十分迫切的问题（张增强等, 2004）0二、污泥的来源与组成特点
污泥是废水处宜进程中产生的沉淀物质，它包括混入生活污水或工矿废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各类胶体、有机质及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵等物质的综合固体物质，简单地说，它是污水的固体部份（Vesilindctal.,1986:张增强等,1997）。

污泥（指含水率为80%左右的湿污泥）量通常占污水量的％。

〜1%。

，随着污水处宜效率的提高，污泥的产疑会进一步增加。

张增强电话:
在肯左污泥最终处置方式之前，通过度析测定以了解污泥的泥质是十分必要的。

具体分析指标的肯左可以依照以下的原则进行。

依照国家相关标准中规左的控制指标如《城镇污水处置厂污染物排放标准》(GB18918-
2002).《城镇污水处宜厂污泥泥质》(CJ247—2007)、《城镇污水处程厂污泥处置混合填埋泥质》(C"T一2007)、《城镇污水处宜厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248—2007)、《城镇污水处置厂污泥处置上地改良用泥质》(CJ/T291 — 2008)、《城镇污水处宜厂污泥处置制砖用泥质》(CJ/T289- 2008)等，结合可能采取的污泥处宜方案的需要如填埋、上地利用、干化、焚烧等，并适当参照发达国家的一些标准(美国EPA、欧盟等)。

对照国家相关标准及可能采取的处置方式，初步肯泄了48项分析指标，如表1所示。

3、污泥处置技术和处置的方式
污水处ST污泥
污泥处理
（如干化、堆肥化、造粒等）
1
污泥土地利用
污泥的丄地利用是指污泥通过稳定化处程后，使污泥中的营养成份又回用于上地的处宜方式。

堆肥、碱性稳定和污泥热干化等是这种处置方式通常采用的污泥处程方式。

污泥丄地利用的处置方式投资少、能耗低、运行费用低，污泥中的养分和有机质可培肥上壤，因此污泥上地利用也被以为是具有发展潜力的一种处宜方式（Pageetal. 1987涨增强等,2004;李季等,2005）0 这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的上地修复与重建等（张增强等,1997,2004〉。

科学合理地丄地利用，可减少污泥带来的负面效应。

林地和市政绿化的利用是一条很有发展前途的利用方式，因为它不易造成食物链的污染。

污泥还可以用于严重扰动的丄地如矿场土地、建筑排废深坑、丛林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的上地（张增强等,1997.2004）。

这些污泥利用方式减少了污泥对人类生活的潜在要挟，既处置了污泥、又恢复了生态环境（李艳霞等,2003）。

影响污泥上地利用的主要因素是重金属污染、病原体、难降解有机物及N、P的流失对地表水和地下水的污染（张增强等,2004）.目前对重金属污染研究较多，主要集中在污泥施用后上壤耕耘层重金属的转变，作物各部位富积戢，存在形态及苴影响等（周立祥等,1999;张增强等,2004）o大量的研究表明：近十几年来，城市污泥中重金属含量呈下降趋势，只要严格控制污泥堆肥质量，合理施用，一般不会造成重金属污染（陈同斌等.2009）。

但不同国家、地域污泥的重金属含量具有较大不同，因此需要进行严格按期监测并进行长期跟踪。

为提髙污泥农用效率、减少有害物的含量也可采取将污泥制成有机一无机复合肥料，并适当添加钾肥以补充肥料中钾的不足。

最近几年来，随着污泥农用标准（如合成有机物和重金属含呈:）日趋严格的趋势，许多国家，如徳国、意大利、丹麦等污泥农用的比例不断降低，但也有一些国家，如美国、英国和日本等污泥农用的比例呈增加趋势。

按照国内污泥分类规范，污泥的上地利用分为园林绿化、农用和丄地的改良三种利用方式。

目前我国污泥农用
肥的利用和污泥丄地改良的利用国家相关的新标准尚未公布，污泥的园林绿化标准已经岀台了相关的标准。

整体上我国城市污泥上地利用方面的管理和经验还不十分成熟，也存在季节性应用的矛盾等。

由于城市污泥含水率高，易腐败，有恶臭，不便于施用，因此在上地利用之前对污泥进行稳左化处置时超级必要的。

在不同的污泥稳左化处置方式中，堆肥化处置比较适合我国国情（张增强等,1997）。

堆肥化是一种生物化学进程，任其进程中脱水污泥中的有机物进行生物降解转化为稳定的最终产物。

通过科学堆肥的污泥密度减小，质地疏松，可被植物利用的养分增加，病毒、病菌、虫卵的存活率几乎为零（Haug」993）。

依照美国联邦政府《有机固体废弃物（污泥部份）处置规立》（USEPA）,经脫水、高温堆肥处置后的污泥为A类，可用作肥料、园林植上、生活垃圾填埋覆土等。

而经简单脫水处置后的污泥为B类，只能用作林业用上。

可见堆肥是一种稳左化、无害化和资源化的综合处置技术。

作为还处于发展中的农业大国，可以预测，污泥堆肥化处苣在我国应有很好的前景。

图2为污泥堆肥处置的主要工艺流程。

按照堆肥化进程中氧气的供给情况可以把堆肥化进程分成好氧堆肥和厌氧堆肥两种。

好氧堆肥是在通气条件好，氧气充沛的条件下借助好氧微生物的生命活动降解有机物，通常好氧堆肥堆温髙，一般在55〜60C时比较好，有时可高达80〜90°C,堆制周期短，所以好氧堆肥也称为髙温堆肥（Haug.1993）：厌氧堆肥则是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。

由于厌氧堆丿吧法系统中，空气与发酵原料隔
图2污泥堆肥化工艺流程
绝，堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期太长，需3〜12个月，异味浓郁，分解不够充分；而好氧堆肥化具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等特点，故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好氧堆肥。

且现代堆肥化也专指好氧堆肥（张增强,2008）。

80年代以后，日本、韩国和欧美一些国家接踵研究开发岀封锁式发酵系统，以机械方式进料、通风和排料，虽然设备投资较高，可是由于自动化程度高、周期短，日处置量大，污泥处置后质量稳定，容易有效利用，而且可以有效控制臭气和英他污染环境的因素，所以综合效益好，日本神户、大阪及美国等地已经开发出多种发酵仓工艺系统。

百度文邮-让每个人平零地捉升口我
堆肥技术的发展符合循环经济发展的理念，是一种最为经济的方式。

因此，在污水厂污泥处置技术的选择中，是应该首先考虑的方式。

可是，堆肥技术也存在必然的缺点，其要求污泥的重金属含量稳泄且小于相关标准要求，这一点较难控制；堆肥处置所需场地而积大、辅料需求量大、处置周期长：堆肥产生的沥滤液处置难度大，恶臭控制较难，易造成二次污染：污泥堆肥产品肥效低，只能就近利用，生产运行状况受产品销售市场的影响，难以持续处置污泥(Vesilind al. 1986)等等。

另外，若是以生物好氧发酵堆肥工艺作为处置方式，总投资指标约为25〜30万元/吨湿泥，总本钱约为80〜120元/吨湿泥(未计湿泥运费)。

污泥填埋
卫生填埋的处置方式始于20世纪60年代，是将污水厂的污泥脫水后直接或通过简单火菌处程后倾倒于低谷地或通过科学选址和必要的防渗处巻进行填埋的方式，是污泥的最终处苣方式之一。

目前大多运往城市垃圾填埋场与垃圾混合填埋。

这种处宜方式具有投资少、生效快、容量大、本钱低等长处，也是近一个时期国内污水厂建设立项中关于污泥前途的首选方式：但填埋方式也存在严重缺点，苴一是随着经济发展和城市扩展，适合填埋的闲置场地逐年减少，与不断增加的污泥量形成的占地需求产生了尖锐的矛盾：英二是脱水污泥不加处置直接运往垃圾填埋场填埋，一方而过量占用了垃圾填埋场的库容，另一方面脱水污泥的难操作性和不稳左性给垃圾填埋作业带来困难，其三就是脱水污泥的直接填埋会大大增加填埋场渗滤液的污染负荷，增加了垃圾填埋渗滤液的处宜本钱(张增强等，2010),目前国内城市垃圾填埋场大多拒绝脱水污泥直接填埋。

按照新的污泥填埋规范《城镇污水处宜厂污泥处置混合填埋泥质》规左，污泥在填埋场混合填埋的含水率应该小于60%，若是作为覆盖土，污泥的含水率应小于45%。

而目前污水处置厂的污泥含水率一般在80%左右，不能知足宜接填埋的要求，因此在填埋前必需进行适当的干化处置后再进行填埋。

污泥填埋投资指标可参考城市垃圾卫生填埋场，按照《城市生活垃圾卫生填埋处置工程项目建设标准》，每立方米库容投资估算指标为16〜26 7L/m\ 一般城市垃圾填埋场与各个污水厂有必然的距离，运输本钱也占必然比例，一般50km范围内每吨污泥的运输本钱在40元/吨左右。

建材利用
将脱水污泥进行适当处程后制作成建材是污泥资源化的最新处苣方式。

污泥进行建材利用在国内外尚处于研究实验阶段，综合利用的经验还很缺乏，行业标准中也只出台了《城镇污水处置厂污泥处置制砖用泥质》(C"T289—2008)。

因此关于建材利用的投资和本钱尚缺乏普遍的数据。

污水厂的污泥若是不进行进一步的脱水处置就运往建材厂，大量的水分必然增加建材厂的运行本钱(周少奇，2002)；而要采用进一步的脱水处置就需要增设诸如干化的设施，或在污水厂内建设这些设施，投资会提髙。

同时由于污泥的建材利用一样会产生较高的环境处宜本钱，其市场化加倍需要政策的支持。

污泥焚烧
在《城镇污水处置厂污泥处巻分类》(C"T239-2OO7)中，污泥焚烧是一种污泥处苣的方式。

污泥焚烧包括单独焚烧、与垃圾混合焚烧、利用工业锅炉焚烧或火力发电厂焚烧等。

污泥的焚烧可以破坏有机质，杀死病原体，并最大限度的减少污泥体积(Vesilind ct al. 1986)。

当污泥自身的燃烧热值比较高，城市卫生水平要求较髙，或污泥有毒物质含量髙不能被其他方式利历时，采用焚烧处置是污泥处置最完全的一种方式。

污泥在焚烧前，一般应先进行脱
水处置以减少负荷和能耗。

污泥焚饶在国外已经达到了工
■
业规模的程度。

污泥的焚烧可以大大减少污泥的体积，而且通过焚烧后残渣在性质上发生根本转变，是污泥处置比较好的方式之一。

图3杲一种污泥干化与焚烧工艺流程示用意。

图3 —种污泥干化与焚烧工艺流程示用意
污泥单独焚烧的长处是适应性较强、资源再利用、占地面积小、减容90%以上、达到了完全火菌无害并达到最大程度的减疑，废气通过处置后排入大气，环境污染指标容易监控：缺点是工艺比较复杂、一次性投资大、设备数量多、操作管理复杂，技术要求髙。

这些缺点对于固废焚烧技术比较成熟的地域已不组成制约。

在国外，特別是四欧和日本已取得了普遍的应用，在日本污泥焚烧处宜已经占污泥处巻总量的60%以上，欧盟也在10%以上。

焚烧后产生的焚烧灰按照飞灰的组分可以改良上壤、筑路，制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等。

整体上看，污泥进行单独焚烧处置，处置量大，占地面积小，处宜进程的污染物控制技术成熟。

污泥（干化）焚烧的总投资指标约为40〜70万元/吨湿泥，运行本钱约为250〜500元/吨湿泥。

污泥与垃圾混合焚烧、利用工业锅炉焚烧或火力发电厂焚烧是跨行业的协同处巻方式。

国外有很多应用实例：国内常州、富阳、南京等地已经将城币污泥送入热电厂进行焚烧处巻；北京目前正在建设“北京水泥厂处置污水厂污泥工程“，建成后能将500卩血日脱水污泥送入水泥窑焚烧。

与污泥单独焚烧相较，这种协同处苣方式充分利用了现有的工业资源，发挥了苴它行业的技术优势, 污泥处宜也比较完全，是较为理想的处宜方式。

但这些地址往往距城市较远，脱水污泥由于含水率较髙, 污泥的运输费用较髙并有可能带来交通压力和道路溢洒问题。

另外若是脱水污泥不能在电厂或水泥厂直接焚烧而要在这些工厂内先进行干化，则需要建设干化废液处巻站来解决。

通过调研了解，欧洲国家污水厂的污泥普颯先在厂内进行干化处置，或建设污泥干化厂，将周围污水厂的污泥运来集中干化后再送往热电厂、水泥厂、垃圾焚烧厂焚烧，或进行土地利用。

污泥的干化
干化是利用热能将污泥中水分快速蒸发的一种处宜工艺。

污泥通过干化处置，可为污泥的处巻创造良好条件，提供多种途径。

污泥干化包括热干化、利用太阳能干化和生物干化（周少奇,2002;张增强等,2010）。

热干化最先岀现于20世纪40年代，初期的干化设备主如果用于工业污泥的处置。

通过多年的不断改良，污泥干化设备逐渐克服了市政污泥较工业污泥性状不稳左、易产沼气、干化进程难蒸发、易粘结、可燃易爆等技术难点。

随着设备性能日臻完善和其它处程方式短处的突岀，污泥丁•扮装置的高效、灵活、安全、稳左的优势逐渐被认同，在欧美市政行业迅速
扩展，涌现出流化床、转鼓、转盘、涡轮薄层、带式机、桨叶式机等典型工艺和设备（周少奇,2002）,采用的热源主要有天然气、沼气、煤、重油、热蒸汽、水泥窑髙温烟气等。

太阳能干燥技术则具有节能、运行费用低、对环境污染小等长处，但占地面积大，受天气条件制约，适合在四北干旱少雨的地域进行；污泥生物干化是利用髙温好氧发酵装巻对污泥进行处置，利用好氧发酵产生的高温不仅可以使污泥脱水、火菌，还可使污泥稳泄化（Shahram et al. 2010）,并配套有生物滤池对臭气进行处宜，干化产品可以用于焚烧和填埋，也可以进行土地利用，该法占地而积较小，处巻本钱较低，适合在我国推行应用。

污泥干化是能较好的做到污泥“四化“即减量化、无害化、稳泄化、资源化的处宜方式，特点在于：①机械化：目前应用较多的几种干化工艺均为全自动化操作，装宜安全、高效、稳左，设备布置紧凑，占地而积小，可在污水厂内布置，右省了湿污泥的仓储和运输费用，符合工业化的趋势：②减捲化：干化可使污泥大幅度缩减体积和重量，通常干化后体枳可减少60%,重量减少70%〜80%；③无害化：污泥进行了巴氏消毒，完全消除病原体，干化污泥性状安全卫生：④稳定化：由于干化污泥含水率低，微生物活性完全受到了抑制，所以污泥性质稳左，不会腐败发臭，可长时间储藏和运输：⑤资源化：干化产品一般为颗粒状或粉状，符合1993年美国环保署制订的USEPA—503条例规左的A级标准，可作为农作物和绿化肥料及上壤改良剂直接包装上市销售；也可作为燃料用于焚烧厂、发电厂和水泥厂，英燃烧热值在14630kJ/kg,与褐煤相近：也可以进行建材利用，如制砖、进入水泥窑一同烧制水泥、陶粒等。

其干化产品的普遍用途无疑为污泥管理体系提供了更多的灵活性和可操作性。

污泥「化的总投资指标约为35〜45万元/吨湿泥，总本钱约为230〜350元/吨湿泥（视热源费用不同）。

城市污泥的不同处巻与处置方式各有优缺点，各地应该结合本地实际，因地制宜地开展城市污泥的处置与处置工作。

表2是不同污泥处巻与处置方式的比较（张增强等,2010）o
4、国内外污泥处置现状及发展趋势分析
国外污泥处置与处置现状
自从1875年英国伦敦成立世界第一个污水处置厂以来，污泥处置问题便成为市政管理的重要问题之一。

初期欧洲对污泥的处置利用最为普遍的是脱水污泥的填埋。

由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等因素，对污泥的处置标准要求愈来愈髙，许多国家和地域乃至坚决反对新建填埋场。

1990 年欧洲干污泥产量为xl06t, 1999年干污泥产量达xlO6!。

到2010年，欧洲将成立许多新污水处置厂，一些国家污泥产量将几乎增加300%,污泥管理将是一个严峻挑战，选择处置处置方式也将会具有更大的经济和环境内涵。

由于城市污水处程要求的日趋严格，欧洲城币污泥产屋估计将增加50%以上。

截至2005 年，欧洲15个成员国干污泥产量已由1992年的x 10%上升到至少xlO^o欧盟估M2005年污泥农用比例已经上升到70%以上；污泥焚烧比例达到总产量的25%,比1992年增加大约300%； 2005年的填埋数疑比1992年下降24%o由此可以看出，污泥丄地利用的比例愈来愈大，焚烧的量在稳立增加，填埋处置量在不断下降，因此，对欧盟而言，上地利用与焚烧将是其污泥处置处置的主要方式。

据Biocycle杂志的调査表明：2000年美国大部份污泥被有效利用，21个州的50%以上的污泥被循环利用，4个州的50%以上的污泥被填埋，5个州的50%以上的污泥被焚烧。

调査的40个州中，有5 个州没有污泥陆地填埋处程，17个州没有污泥焚烧处程。

由此表明：美国的污泥的主要处置方式是循环利用，而污泥填埋的比例正慢慢下降，美国许多地域乃至已经禁止污泥土地填埋（张增强等.2010）。

表3为近十连年来美国污泥处置与处豊趋势转变。

由表3可以淸楚的看出，污泥的上地利用和其他有效利用的比例在稳步增加，达到污泥总产捲的70%,填埋处置的屋在减少，而焚烧处置的星:大体维持不变。

在日本，由于土地资源十分紧张，干化焚烧是污泥处置处巻的主要方式。

按照日本国内污泥的统计 资料，最近10几年来对污泥的最终处置以焚烧处苣是最主要的处置方式，大约占总污泥量的2/3以上， 其次是污泥的堆肥（刘则华等,2006）。

国内污泥处置现状及发展趋势
在上世纪60年代，由于污水厂的数戢少，对污泥的熟悉不充分，污泥处置方式主要是被上地利用； 80、
90年代，污泥逐渐成为隐想：近十年来，污泥处置与处置已经成为困扰各大城帀市政管理部门的难 题之一。

目前，我国经济正处于迅猛发展阶段，随着各项事业的推动，城市污水量和污泥量也在不断增 加。

资料显示，截至2005年末， 全国661个设市城市中，已有 383个城市建成污水处置厂 792座，污水处宜率由2000年 的34%提高到52%。

而最近几 年来，全国各大城
市均加大了 对污水处宜的投入力度，按
照 预测，到2010年底，全国建成 的污
水处置厂将达到3000余 座，污水排放
量将达到 440x1 （^mVd （张增强等，
2010）。

图4为我国城市污水处 置厂发
展趋势图。

由图4可知，
一年排放干污泥大约xK/n,而且还在以每
一年约10%的速度增加。

由于熟悉水平和经济实力的限制，过去
我国城市污水处宜厂的建设均未考虑污泥处置与处置问题， 污水厂的剩余污泥大部份采用外运填埋的处置途径。

通过多年的运行，城市污泥对垃圾填埋场运行造成 了很大的负而影
响，污泥的前途已经成了污水处置厂生产的一大难题。

目前国内的污水厂污泥的主要去向是垃圾填埋场，与城市垃圾一路混埋，尚未污泥单独填埋处宜场。

随着污水处置率的不断提高，污泥大疑的产出给垃圾填埋场带来庞大负担，缩短了填埋场利用年限，进 而给城市垃圾处置又造成了彫响，并使得适宜填埋的场所显得愈来愈有限。

北京市正在踊跃开展污泥处 置处宜工作，日处置规模为400吨的淸河污水厂污泥干燥系统、日处置规模为500吨的大兴庞各庄污泥 处苣厂和日处置规模为30吨的方庄污水厂石灰干化工程已经建成投产，日处置规模为500吨的北京水泥 厂处苣污泥工程已经动工建设，估计年底投入利用。

计划建设日处置规模为800吨的高碑店污水厂污泥 干燥项目和500吨的小红门污水厂污泥干化项目已经大体上完成前期工作。

上海市城市污泥以直接填埋 处置为主，目前的污泥处置原则是“处宜分散化，处宜集约化，技术多元化“。

石洞口污水厂已建成一座 规模为30tDS/d 的污泥干化焚烧厂，将污泥干化后进行焚饶。

该工程是国内第一个大型市政污水处豊厂 污泥焚烧工程。

深圳计划建设三个环境园，将全市的污泥别离送往这三个环境园进行单独焚饶处置，H 中两座800吨/日单独焚烧的污泥焚烧厂已经列入建设计划，一座利用深南电厂余热的污泥干化厂正在建 设中。

成都和石家庄按照自身情况，结合污泥处宜处置的各类方式和方式进行了研究。

成都市选择干化 +单独焚烧作为污泥处苣的主要方式；石家庄市偏向于送往热电厂或水泥厂进行焚烧处置。

5、西安市污泥处置处置的整体思路
如前所述，2008年西安市污水处宜厂的污泥产量已近X105II 耐年，日平均污泥泥饼产量500吨。

估 计到2015我国城市污水处宜厂还处于快速发展阶段。

目前我国城市污水处巻厂每 图4我国污水处理厂发展趋势。