我国污泥处理处置技术研究进展

摘要：污泥是污水处理的副产物，具有污染和资源的双重性，长期以来的重水轻泥思想致使污泥的安全处理处置成为了我国污水处理事业发展的短板。对我国污泥处理处置相关政策进行了解读，详细介绍了厌氧消化、好氧堆肥、干化焚烧和深度脱水等4条主流污泥处理处置技术路线及其应用情况，分析了干式炭化(热解炭化)、湿式炭化(水热炭化)、碳排放、区域污泥处理处置路线等研究热点。“双碳”目标的提出推动了污泥处理处置行业的高质量发展，未来应通过碳排放指标对污泥处理处置技术路线的碳排放水平进行量化评估，以推动污泥处理处置朝着绿色、低碳、可持续的方向发展。各地区应根据自身发展需求和污水污泥成分，综合考虑匹配、衔接、成本等因素，选择合适的污泥处置处理方法。

关键词：污泥处理处置；厌氧消化；好氧堆肥；干化焚烧；深度脱水；水热炭化；碳排放

0 引言

污泥是污水处理的副产物，随着我国城市规模的扩大，城镇污水处理量日益增大，产生的污泥量也在不断增加，污泥处理压力剧增。据统计，目前我国含水率80%的污泥年产量已超过6 500万t，随着污水量的增加以及“泥水并重”发展思路的提出，预计2025年我国污泥产量将突破9 000万t。

城市污泥既含有有机物、营养元素等有用物质，也含有重金属等有害成分，具有资源与污染的双重性。据统计，污水中约30%～50%的COD、30%～45%的氮和90%左右的磷转移到了污泥中。从节能减排来看，如污泥不能得到及时处理，污水处理相当于仅完成了三分之一。污泥的特点是含水率高、易腐烂、释放恶臭等，一些工业水占比大的污水处理厂排出的污泥存在重金属、病原微生物，甚至难降解的有毒及致癌物质超标的问题。如污泥随意堆放，在雨水的冲刷下，会污染地下水，危害人体健康。

污泥问题首先是安全问题，其次是生态环保问题，最后才是协同资源化问题。污泥处理需要消耗大量的药剂和能源，而当前我国污泥处理仍以填埋为主，污泥中的有机质经长时间的分解发酵，会无组织地释放大量温室气体。因此，污泥处理处置过程的碳减排对于实现污水处理行业的碳中和意义重大。实现污泥的能源高效回收及物质的高效循环利用将是双碳背景下污泥处理处置的发展方向。

目前我国已在污泥处理处置技术方面形成了两大全链条示范模式，即北京的高级厌氧消化-土地利用模式、上海的干化焚烧-灰渣建材利用模式，为我国的污泥处理处置行业发挥了积极的示范引领作用。本文对我国污泥处理行业的相关政策进行了梳理和解读，对污泥处理处置技术进行了综述，对当前的研究热点进行了探讨，并对未来的研究方向进行了展望，以期为我国污泥处理处置行业的高效、绿色、可持续发展提供借鉴。

1 政策解读

随着环保督察越来越严格以及污水收集率和处理率的持续上升，“重水轻泥”思想暴露的问题日益突出，污泥处理处置已经成为制约污水处理行业健康发展的短板。污泥处理处置已经得到国家有关部门的重视，逐步由“重水轻泥”向“泥水并重”的方向发展。我国污泥处理处置起步较晚，70%的污泥没有得到妥善处置，造成了严重的水、气和土壤污染，浪费了污泥中的大量资源和能源。

我国的污泥处理行业发展经历了3个阶段：

a.1961-1992年萌芽阶段。污泥农用是早期的污泥处置方式，1961年北京高碑店污水处理厂的污泥被当地农民回用于土地，但没有标准指导。1984年《农用污泥中污染物控制标准》的发布，一定程度上对污泥农用的安全性进行了规范，但污泥处理仍缺乏资金和技术支持。纵观污泥处理行业的萌芽阶段，公众对污泥的认知度较低，污泥处理较为粗放，缺少政策和法规的引导，导致出现了严重的环境安全隐患。

b.1993-2010年缓慢发展阶段。随着社会经济的发展和行业的进步，污泥处理逐渐受到重视。1993年发布了《城市污水处理厂污水污泥排放标准》，要求城市污水处理厂对污泥进行脱水处理。2000年发布了《城市污水处理及污染防治技术政策》，明确了城市污水厂产生的污水污泥须作稳定化处理。2010年发布了《城市污水处理厂污泥处理处置及污染防治最佳可行技术指南(试行)》，给出了污泥处理处置及污染防治最佳可行技术的建议。在此阶段，随着污水排放量和处理量的增加，污泥产生量也急速增加，但是污泥处理处置技术的多样化仍有待深入探索。

c.2010年以后，随着“泥水并重”发展思路的提出，污泥处理行业进入了快速发展阶段。污泥处理相关政策陆续发布，明确了污泥处理处置的发展目标，制定了污泥处理的收费细则和补贴标准，倒逼污泥产生和处置企业重视对污泥的安全合理处置，促进了污泥处理处置技术的快速发展。2011年发布了《关于进一步加强污泥处理处置工作组织实施示范项目的通知》，从政府层面要求各地高度重视污泥处理处置工作。2015年发布的《水污染防治行动计划》，要求全国各地推进污泥处理处置，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%，明确了污水处理厂产生的污泥须进行“四化”处理处置，规定了不达标的污泥禁止进入耕地，避免造成农业污染，威胁粮食安全。2016年发布的《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》指出，加快城镇污水处理设施和管网建设改造，推进污泥无害化处置，由“重水轻泥”向“泥水并重”转变。2019年发布了《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021年)》，要求推进污泥处理处置及污水再生利用设施建设，尽快将污水处理收费标准调整到位。2020年发布了《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，要求推进污泥无害化资源化处理处置，到2023年，进一步提高城市污泥无害化处置率和资源化利用率。2021年发布的《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出了“十四五”时期污泥处理处置发展目标：新增污泥(含水率80%)无害化

处置设施规模不小于2万t/d，既包含污水处理产生的增量污泥也包含存量污泥。在污泥稳定化、无害化处置的基础上，稳步推进污泥资源化利用；污泥经无害化处理满足相关标准后，可用于土地利用，发挥其物质资源属性，具体包括土壤改良、荒地造林、苗木抚育、园林绿化和农业利用等。对于土地资源紧缺的大中型城市，目前已形成高级厌氧消化-土地利用和干化焚烧-灰渣建材利用两种污泥处理处置发展模式。

2 污泥处理处置技术进展

我国的污泥处理处置事业较国外起步较晚，但发展迅速。当前在引进国外成熟技术的同时，针对我国污泥有机质含量低、含沙量高的特点，初步形成了4条主流稳定化处理与安全处置的技术路线：厌氧消化-土地利用、好氧堆肥-土地利用、干化焚烧-灰渣填埋或建材利用、深度脱水-应急填埋。各地应在充分分析自身发展需求和地区特点的基础上，结合已有设施，选择合适的技术路线，统筹兼顾。

2.1 厌氧消化

污泥厌氧消化是利用兼性细菌和厌氧细菌生物降解污泥中的有机物，产生沼气后在回收能源的同时分解污泥有机物，从而实现污泥稳定化。有研究表明，污泥厌氧消化可降解污泥中40%左右的挥发性固体，提高污泥的脱水性，脱水后的污泥能实现减量30%～60%。国外的厌氧消化技术已有几十年的发展历史，近年来我国在该技术的基础上，结合地区的污泥特点和发展需求，通过技术创新实现了本土化。厌氧消化技术经济优势明显，且可持续性强，已经成为我国污泥资源化回收的主流技术之一。传统的厌氧消化技术是采用中温(35～37 ℃)或高温(52～55 ℃)对含固率约5%的浓缩污泥进行厌氧消化处理，由于固含量和有机质含量低，存在有机负荷低、单位容积产气率低以及经济效益不显著等缺点。基于此，我国开发了高含固厌氧消化、热水解预处理、协同厌氧消化等一系列高级厌氧消化技术，提高了产气率和能源回收率，并在实际工程中得到了推广应用。