污泥处理处置热点研究及国际经验探讨

专题

污泥处理处置热点研究及国际

经验探讨

污泥安全处理处置与资源化利用之间的矛盾是污泥问题的本质所在。如何在实践中解决两者之间的矛盾，是解决污泥问题的关键。

一、污泥处理能量高效利用与“碳减排”问题

在大力倡导“低碳经济”的背景下，污泥处理处置是否属于“低碳工艺”已逐渐成为污泥处理技术选择时必须考虑的一个重要因素。日本学者通过情景分析和生命周期分析两种手段对污泥处理处置过程中碳排量进行了深入的研究，给出了一系列结果，为我们选择低碳处理处置工艺提供了依据。据测算，2005年我国市政污水处理因能量消耗排放的CO 2当量约为106万吨，到2030年，CO 2排放当量将接近2005年的2倍，即312万吨。污泥中蕴含着大量能量，高效回收污泥中的能量是降低污水污泥处理中CO 2排放量的有效途径。

目前，污泥中能量回收途径主要有厌氧消化、焚烧、热解等。各国学者对如何提高厌氧消化效率进行了深入的探讨，包括：超声预处理、高级氧化预处理、酶预处理、水热干化处理等

预处理方式和微好氧条件、重金属含量等工况控制对消化效率提高的影响。

污泥热解是污泥在高温缺氧条件下，生成炭、油和可燃气体的过程，可以实现能量的高效回收利用。污泥热解目前在美国、日本、澳大利亚等国家已经实现规模化应用，我国相关研究也已经取得突破性进展。污泥处理能量高效回收利用可以有效减少污泥处理处置成本，而且可以实现“碳减排”，是污泥处理处置需要解决的最关键问题之一。二、污泥处理与重金属问题污水处理中大部分重金属转移到污泥中，如何将这部分重金属无害化，一直是污泥处理处置领域所关注的热点，其主要包括重金属对厌氧消化的影响、农田利用时向食物链的转移、焚烧飞灰、底渣以及汞蒸气的挥发等。在这些处理处置方式中，重金属不可避免的会转移到环境中。见图1，图2。

近些年来，我国重金属污染事件频发，已引起国家的高度重视。污泥中的重金属虽然浓度较低，但数量较大，也不容忽视。如何对污泥中的重金属进行彻底

的无害化，尚需进一步的研究。

三、污泥处理与持久性有机污染物问题

污泥处理处置中持久性有机污染物有两个来源：一部分为污泥中本身含有的；另一部分是污泥处理处置过程中产生的。持久

文 / 许国仁　张曌 (哈尔滨工业大学)

图1　污泥处置与重金属

图2　澳大利亚学者对污泥农田

利用重金属转移进行的研究工作

图3　污泥处理与持久性有机

污染物

我国污泥处理处置的市场分析

性有机污染物潜在危害大，检测难度大。一个理性的污泥处理工艺应该是既能够降解污泥中本身所含持久性有机污染物，又不生成新的持久性有机污染物。见图3。四、污泥处理与“磷危机”的解决

随着全球高质量磷盐矿石大幅减少，“磷危机”可能对农业生产构成严重威胁。磷的生物化学循环与氮不同，是单向流动的，磷是一种不可自然再生资源。就全球而言，现在已探明的磷储量仅够人类使用不足100年时间，而我国磷矿可以维持70年左右。磷矿已被列为我国2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。污水处理过程中去除的磷元素，绝大部分转移到污泥中。数据表明，我国干污泥总磷含量均值为1.52%，最高值为5.13%。

作为磷人工再生的重要环节，污水污泥中磷的回收具有重要战略意义。如何从污泥中回收磷资源，完成磷人工再生循环，已经成为污泥处理处置领域研究的一个热点。

从图4可以看出，磷在自然界的流动是单向的，无法实现自然循环。这就使得磷的人工再生

循环循环变得非常重要。消化过程中磷酸铵镁回收、土地利用、焚烧灰浸取等方式可以实现磷元素的回收，但是目前这些方式都存在自身的问题，需要进一步研究。

五、给水污泥无害化处理处置

长期以来国内外对污泥的研究多集中于污水污泥，对于给水污泥对环境的危害、无害化处理处置和资源化利用缺乏深入系统的研究。随着富营养化的加剧和水污染事件的加重，给水污泥中有毒有害成分已不可忽视；另一方面，给水污泥中混凝剂可以作为一种很好的污水处理药剂进行资源化利用。数据显示，2005年全国城市供水总量为501亿m 3，按污泥产率0.4t 干泥/104m 3计算，2005年全国给水厂产出污泥干重达200万吨，折合为含水率80%的污泥约1000万吨。给水污泥中无害化处理处置和资源化利用已逐渐成为亟待解决的重要课题。

1、工业污泥无害化处理处置

2008年，我国工业废水排放量241.9亿m 3，占污水排放总量的42.2%。工业污水处理污泥量也非常大，与市政污水污泥相

比，工业污泥具有更大的危害性。

工业废水污泥的组成、性质和无害化方式与市政污泥有很大不同，而且一些行业的污泥毒性较大，含有大量重金属和有毒有害有机物。如何对不同工业污泥进行无害化处理处置，也是摆在我们面前的一大难题。

图5为我国某工业园区制布制革工业污泥因为垃圾填埋场拒收而滞留在厂中，不仅严重影响正常生产，而且对环境造成潜在危害。对于类似工业污泥，无害

化处理处置技术尚不成熟，迫切

图4　污泥处理与“磷危机”的解决

图5　我国某工业园区制布制革

工业污泥因为垃圾填埋场

拒收而滞留在厂中

图6　我国学者进行的污泥生态

稳定处理工艺研究

专题

需要相关研究。

2、低成本污泥处理处置技术

对于小城镇和不发达地区，污泥处理处置不仅要考虑污泥的无害化，更要结合地区的经济、社会发展状况，选择低成本污泥无害化处理处置技术。现有大部分污泥处理处置工艺成本都相对偏高，不适合于小城镇和不发达地区，因此，研究低成本污泥处理处置技术非常必要，对控制我国面源污染有重要意义。

图6为我国学者进行的污泥生态稳定处理工艺研究，利用人工湿地、芦苇床中植物、微生物和自然界中的能量，进行污泥减量化和稳定化，可以有效的去除污泥中的寄生虫、细菌、重金属等。

3、污泥管理体系的建立与完善

实现污泥可持续管理，必

须制定一个科学的、健全的管理

政策体系，指导污泥的无害化处

理处置和资源化利用。欧盟、美

国、日本、澳大利亚等发达国家

和地区在污泥处理处置管理方面

积累了丰富的经验，对于我国污

泥管理具有重要的借鉴意义。欧

盟的污泥管理基于三个准则：

1.源头控制，从源头控制进入污

泥中的有毒有害物质；2.循环利

用，在无害化的前提下进行再利

用；3.加强最终处置和管理，同

时对污泥处理处置进行全流程严

密监测。

美国将污泥分为A和B两

类：A类可以作为肥料、园林用

土等；B类只能用于林业，不直

接用于改良粮食作物耕地。污泥

分级管理在我国也有一定的借鉴

意义。日本在污泥焚烧领域对重

金属大气污染控制、噪音方面和

环境影响综合评价制定了详细的

指标。对于我国污泥焚烧类环境

评价指标的建制定有重要的参考

价值。

澳大利亚管理者给我们树立

了一个污泥管理的典范，值得我

们在污泥处理处置全过程管理中

予以借鉴。见图7。

六、我国污泥处理处置与管

理现状

近些年来，我国污泥处理处

置事业得到了快速的发展，在污

泥无害化处理处置和安全资源化

利用进行了大量探索。目前主要

的污泥处理处置工艺有：污泥消

化、污泥堆肥、污泥焚烧、水泥

窑协同处置。出台了一系列污泥

处理处置相关政策、法规，为推

动污泥处理处置事业的科学发展

提供了政策支持。

随着污水处理规模的迅速

增长，我国面临的污泥处理处置

压力将越来越大，需要继续在技

术、管理、政策三方面增加投

入，推动污泥问题的早日解决。

主要出台的政策标准有：

2000年，印发《城市污水处理及

污染防治技术政策》；2002年，

颁布《城镇污水处理厂污染物

排放标准》；2008年，建设部颁

布多项与污泥相关的标准；2009

年，颁布《城镇污水处理厂污水

污泥处理处置及污染防治技术政

策》；出台《城市污水处理厂污

水污泥处理处置及污染放置最佳

可行技术导则》。

图7　图中警示牌写着：接触污泥可能对健康有害，进入本区域需得到管理者授权。