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北極星水處理網新聞：近年來，我國污泥處理處置技術取得了一些進展，污泥處理處置政策和标準正在逐漸完善。但是，面對社會發展對生物質能源和環境品質的更高要求，我國污泥處理處置應以無害化、資源化為手段，實作污泥安全處置和資源化，以解決污泥最終出路的問題。
随着我國經濟持續快速穩定發展，我國城鎮污水處理規模日益擴大，污泥産量也相應增加。據統計，2019年我國污泥産量已超過6000萬噸（含水量為80%），預計2025年我國污泥年産量将超過9000萬噸。但由于我國長期存在"重水輕質泥漿"，污泥處理處置沒有更新為污水處理，污泥處理處置問題也沒有得到有效解決，情況十分嚴重。
我國污泥特點及處理處置現狀
污泥特性
污泥作為污水處理的副産品，富含污水污染物（重金屬、難降解有機物、持久性有機物、微塑膠等）和養分（C、N、P等），源頭具有"資源"和"污染"的雙重性質。污泥中含有的豐富有機物可以用厭氧能處理，以獲得更高的熱值，如甲烷沼氣（沼氣）和氫氣（H2），以及通過蛋白質提取等技術回收污泥中的豐富資源。穩定産品還可以實作土地利用（養分、有機穩定産品）和建材利用（無機物），進而實作污泥的穩定化、無害化和資源化。
與發達國家相比，我國城市污水處理廠污泥具有有機物含量低、含砂量高、産量大等特點，是以污泥處理和處置技術路線的選擇應結合我國城市污水處理廠污泥的具體性質，充分考慮污泥"資源"和"污染"的雙重性質，實作環境最大化， 經濟和社會效益。
我國污泥處理處置現狀
國家《水十條》明确規定，污水處理設施産生的污泥應穩定、無害化、資源化，禁止将不合格污泥處理處置到耕地，進而確定污水廠污泥處置的充分安全，處理過程和處置環節不會對環境産生二次污染。
目前我國常用的污泥處理技術主要包括污泥濃縮技術、污泥脫水技術、污泥厭氧消化技術、高溫好氧發酵技術、污泥熱幹化技術等。
處理過的污泥需要安全處置。目前，我國通常的處置方式有土地利用（農業）、焚燒、衛生填埋。然而，這些處置方式現在面臨着不同程度的阻礙：土地利用要求較高的污泥，污泥中的重金屬等有毒有害物質往往被超過;土地利用要求較高的污泥，污泥中的重金屬等有毒有害物質往往被超标;
由于污泥處置責任主體和最終處置路線不明确，法律法規監管體系不完善，我國城市污水處理廠建設初期出現"重水輕泥"現象嚴重，目前我國污泥處理設施僅基本實作污泥的減量化， 而還沒有真正意識到"三"，存在嚴重的二次污染風險。據統計，污泥厭氧消化患病率僅為3%，遠低于發達國家50%的水準。目前，我國與發達國家污泥處理處置的差距主要展現在：我國污泥處理設施處理能力不足，污泥穩定不足，資源使用率不足，綠色生态處置方式不足。
污泥處理處置主流技術路線
針對我國污泥産量大、處置形勢嚴重問題嚴重，市政污水處理循環設施建設"十三五"也明确提出污泥應穩定、無害化、資源化處理處置。"十二五"期間，大量的科研經費使我國污泥處理處置技術得到快速發展。在引進國外成熟技術的同時，緊緊圍繞我國污泥有機物含量低、含砂量高的特點，形成了穩定處理和安全處置的四大主流技術路線：厭氧消化-土地利用、幹焚燒-灰分填埋或建材利用、好氧發酵-土地利用、深度脫水-應急填埋。
厭氧消化 - 土地利用
污泥厭氧消化是指污泥中可生物降解有機物在細菌和厭氧菌兩者兼而有之的作用下分解的過程，随着污泥的穩定，産生大量高熱值沼氣作為能源利用，實作污泥資源化的過程。同時，厭氧消化過程也是污泥還原過程，可降解污泥中35%~50%的揮發性固體，提高污泥脫水性能，脫水污泥可減少30%~60%。近年來，由于其經濟效益和較強的可持續性優勢，厭氧消化已成為實作污泥資源回收的主流技術。傳統的厭氧消化通常是指利用媒體溫度（35~37°C）或高溫（52~55°C）的濃縮污泥（含固度率在5%左右），存在機關體積收率低、有機負荷低、工程效益不明顯等缺點。是以，在"十二五"期間，我國開發了一系列先進的厭氧消化技術，如高含氧消化、熱水溶液預處理、協同厭氧消化等，并在實際工程中得到應用。北京高石店污水處理廠污泥先進消化工程、長沙黑峰污泥高水準厭氧消化示範工程等均采用"污泥熱水溶液-厭氧消化"技術，提高污泥厭氧消化性能，降低沼氣中H2S的濃度，提高沼氣品質;北在"高石店""小紅門""房""高安屯"和"清河二"五大污泥處理處置中心實施"高溫預處理和厭氧消化"技術，實作污泥穩定無害化，産品用于土壤改良、苗圃種植和施肥，為國家污泥資源土地利用模式提供參考。
幹式焚燒——建築材料的使用
污泥幹式焚燒技術是指先用熱法使污泥水分蒸發成幹污泥，再利用好氧燃燒使污泥無機化處理，污泥焚燒後灰渣，首先考慮使用建材。該技術具有時效性，可在短時間内處理大量污泥，并能回收焚燒熱，屬于國際污泥處理處置的一種高效技術手段。我國上海、浙江等地都有多個項目，如上海石洞口污泥處理工程采用流化床污泥幹化和流化床焚燒工藝，是國内第一個污泥幹焚燒工程。2010年，嘉興火電共污泥處置項目首次測試了污泥和燃煤污泥協同處置技術，該項目建成後共新增發電量約3億千瓦時，節約标準煤約10萬噸/年。此外，焚燒爐渣也可以用作建築材料。這種協作焚燒技術使用現有的工業焚燒爐将幹污泥與其他物質混合進行焚燒，在歐盟和日本是法律允許的。雖然從投資和營運成本來看，污泥共焚比單一焚燒更有利，但我國沒有共焚燒标準，共焚燒煙氣稀釋排放、監測和處理問題亟待解決。幹式焚燒技術的發展尚處于起步階段，該技術的應用受到高能耗、高投資和運作要求以及異味和廢氣處理的限制。
有氧堆肥 - 土地利用
污泥好氧堆肥是指在一定的水、C/N和通風條件下，通過好氧微生物，使污泥中的有機物繁殖和降解，進而将污泥轉化為穩定無害的腐殖質産物（肥料）的過程，進而導緻更高的溫度，進而殺死污泥中的大多數寄生蟲，病原體等。市政污水處理廠産生的污泥，經好氧堆肥後，能達到限制性農業、園林綠化、土壤改良的标準，有機物和養分可有效循環利用。此外，污泥好氧堆肥工藝建設和運作維護成本低，工藝操作和操作相對簡單，工藝穩定性高，更适合土地使用。是以，高溫好氧發酵已成為澳洲等鼓勵使用土壤的國家中更常見的污泥處理技術。"十二五"期間，一批示範工程，如秦皇島綠港污泥處理廠，以及開發高溫好氧發酵技術智能控制、滾筒式一體化好氧發酵裝置等問題，但由于污泥含水量高、占地面積大、惡臭氣體産品出路有限等問題，該技術的應用受到限制。
深度脫水 - 緊急填埋場
我國傳統的污泥填埋場多采用脫水泥餅（含水量75%~85%）直接填埋的方式，造成大量的環境問題，主要表現為大量土地資源的占用，産生大量的滲濾液，造成地下水和地表水污染，破壞原有的生态環境。這些問題的根源是前端缺乏穩定的處理和足夠的節水。是以，近年來，深度脫水填埋技術應運而生。深度脫水是我國獨有的脫水工藝，通過調節預處理，打破細胞壁，釋放毛細管粘附水和細胞内水，提高污泥的脫水性能，可以将污泥的含水率降低到60%以下。目前，較為成熟的污泥深層脫水技術有酸處理、先進的氧化技術和熱處理等理化方法，以及生物浸出和酶處理等生物降解方法，使污泥脫水性能和經濟性等方面達到最佳條件。随後，機械壓力脫水和新型闆架過濾器壓力過濾器脫水等脫水技術。但是，由于沒有土地掩埋的嚴重問題，填埋不符合未來的發展趨勢，隻能作為分階段、應急過渡的處置技術，不能成為主流技術。
污泥厭氧消化工程案例
厭氧消化作為世界污泥處理處置的主流技術，可以實作污泥的穩定化和還原，同時又能實作生物質能（沼氣）的回收，但由于我國長期的"重水輕泥"，污泥厭氧消化滲透率隻有3，而厭氧消化有三大瓶頸， 如有機物轉化率低、設施處理負荷低、工程運作效率低等，國家迫切需要解決的污泥生物穩定化處理和資源化利用等技術問題已經發展起來。高含固體厭氧消化、污泥與廚房有機共好氧消化技術，為我國城市污泥處理提供可持續的解決方案。
長沙市污水處理廠污泥集中處置工程
長沙污水處理廠污泥集中處置工程采用"污泥熱水分解預處理、高含厭氧消化、污泥脫水幹"先進的厭氧消化處理工藝，是國内首個具有自主知識産權的污泥熱水脫鈎高厭氧消化示範工程，也是國内首個探索該技術，日處理規模達500噸/天（含500噸/天）的污水 出水率80%），總投資近4億元。
該項目對污泥物料進行熱水分解預處理得到調理，有機物溶解，粘度降低，後續高含厭氧消化後産生生物能源沼氣，渣體脫水幹燥作為填埋覆寫土壤，作為資源化利用和環境管理項目，有效解決了城市生活污泥的出路問題。
通過示範項目的實施，可以在城市污泥生物質能回收-資源利用技術領域取得突破，解決城市污泥處理的能源和資源化問題。
鎮江污泥與廚房合作推進厭氧消化示範項目
鎮江污泥與廚房合作的先進厭氧消化示範項目，是城市污水廠首個将污泥與廚餘垃圾協同厭氧消化處理工程，主要采用"餐廚源預處理、污泥熱水溶液、高固度厭氧消化、太陽能深度脫水幹燥"。沼氣淨化淨化天然氣工藝方案，日處理規模為260噸/天，其中廚餘垃圾140噸/天（其中廢油脂20噸/天），城市污水廠污泥120噸/天（含水量80%），總投資近1.8億元，污泥與濕廢可實作"智能混合"協同處置。
該項目利用太陽能進行幹燥，有利于降低脫水後污泥的含水量，充分實作熱能的循環利用。污泥和廚房的共消化還可以提高消化設施的體積使用率，增加有機負荷。同時，通過物料的互相稀釋，高含固體污泥厭氧消化中的氨抑制問題和餐廚垃圾厭氧消化中的抑鹽問題得到明顯緩解，工藝運作的穩定性得到提高。該項目使現有污泥厭氧消化設施甲烷産量提高1倍以上，為實施"垃圾分類"、"長江大保護"等國家戰略提供了強有力的科技支撐。
西安污水處理廠污泥集中處置工程
西安污水處理廠污泥集中處置工程建設污泥先進厭氧消化工程，是西安市首個污泥标準化集中處理PPP項目，是目前我國首個具有完全自主知識産權的項目，日處理規模為1000噸/天（含水量80%），單項投資成本與國外同類技術相比可降低40%以上。
該項目主要采用"熱水溶液、厭氧消化、脫水和熱幹燥"的路線，處理後的成品可作為園林綠化和肥料，實作污泥的無害化安全處理。處理後産生的沼氣可以淨化和脫硫，用于廠區内的鍋爐燃燒，為整個工廠提供熱量。
污泥資源回收
污泥成分複雜，富含有機物和氮磷資源。污泥的資源化利用主要集中在物質回收和能源利用兩個方向上。污泥可以通過産生甲烷，氫氣和熱量，或通過提取蛋白質，多羟基脂肪酸（PHA），磷（P）作為脫氮污水，提取金屬，生物化合物和其他回收物質的碳源來回收。以下是對污泥資源回收的描述-材料回收的一部分方法。
蛋白質回收
殘留污泥中含有大量的有機物，高達污泥幹重的70%，而蛋白質是殘渣污泥中含量最高的有機物，約占有機物的40%~60%，相關研究表明，剩餘的污泥有機物中含有61%的蛋白質、11%的碳水化合物、小于1%的脂質和27%以上的未知成分。同時，蛋白質也是微生物細菌有機物中含量最高的，占細菌幹重的50%~60%。污泥富含蛋白質，具有巨大的回收潛力。
目前，從殘留污泥中提取蛋白質的方法有實體、化學、生物和上述方法的組合。
從污泥中提取的蛋白質可用作動物飼料，作物肥料等。研究表明，從殘留污泥中回收的蛋白質可用作動物飼料，堿處理、酸性幹燥、回收後的污泥的蛋白質營養成分與商品蛋白質飼料相當，證明利用殘留污泥中回收的粗蛋白作為動物飼料是可行的。以脫水污泥蛋白為原料，開發了氨基酸螯合微量元素肥料的生産工藝。有研究從造紙廠的第二個水槽作為木材粘合劑的廢水中回收蛋白質。研究發現，殘留污泥水解産物用作緩蝕劑，其表面吸附能有效抑制鋼在酸性媒體中的腐蝕反應。
斷續器
傳統塑膠難以降解，環保，有490萬至1270萬噸塑膠進入海洋，預計到2025年将增加一個數量級。近年來，生物降解塑膠的研究引起了廣泛的關注。可生物降解塑膠是一類可以在自然界或某些條件下被微生物降解的塑膠。與傳統塑膠相比，可生物降解塑膠易降解，不會造成環境問題。生物降解塑膠按生産所用原料的來源可分為聚乳酸（PLA）、聚羟基丁酸酯（PHB）、PHA等。Pla和PHA目前用于工業生産，但生産原材料的較高成本仍然使它們比傳統塑膠更昂貴。揮發性脂肪酸（VFA）廣泛用于PHA的生産。作為厭氧消化的中間産物，特别是産酸相産生的VFA，可用作PHA生産的原料。污泥作為原料厭氧消化VFA作為PHA的原料，可以同時實作污泥資源化，降低PHA的生産成本。
污泥厭氧發酵VFA已得到廣泛研究，在pH值為11、溫度60°C、發酵時間為7天的條件下，最大PHA收率為56.5%。研究表明，污泥發酵産生的VFA是生産PHA的合适碳源。
P回收
作為一種不可再生資源，磷是生物生命活動的基本要素。然而，天然水體中磷濃度過高與磷資源稀缺是一個基本沖突，從脫磷概念向磷回收概念的轉變是必然趨勢。污水污泥中含有95%的原水總磷（TP），從污泥中回收磷已得到廣泛研究。
為了從污泥中回收磷，必須對污泥進行預處理，以使污泥中的磷充分釋放。目前，預處理可分為生物法和化學法。生物方法如厭氧消化和有氧消化，其中有氧消化通常與其他方法結合使用。污泥釋放磷的化學方法包括水熱處理、酸性熱處理、堿熱處理、氧化預處理、超音波預處理等。污泥中磷回收的方法包括吸附解吸、化學沉澱、鳥糞石結晶等。其中，鳥糞石結晶法因其操作簡單、同時部分采氮而得到廣泛研究和應用。
研究展望
近年來，圍繞"減量化、穩定化、無害化、資源型"的基本原則，我國污泥處理處置技術取得了一些進展，熱水脫水、廚房等有機産品配合先進的厭氧消化技術等污泥穩定化技術實作了良好的應用和推廣，我國污泥處理處置政策和标準逐漸完善。但是，面對社會發展對生物質能源和環境品質的更高要求，我國污泥處理處置需要以無害化為目标，以資源為手段，大力發展污泥中能源和資源的高效回收、利用（生物質清潔能源和氮磷等）技術，同時實作污泥中能源資源的高效回收， 實作污泥中污染物的穩定或高效去除，提高污泥處理産品後續使用的安全性，解決污泥最終出路的問題。
面對氣候變化、能源短缺、環境能力不足等問題，"資源循環"是未來新技術創新的重點，巨大的市場需求和科技投入，相信會有一批适合我國國情的"污水污泥資源化利用新技術"進入市場。
原标題：我國污泥處理處置現狀及發展趨勢
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