日前，在維爾利論壇上，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)戴曉虎就污泥及城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同處置的技術(shù)現(xiàn)狀做了分析。

戴教授指出，我國(guó)在污泥和餐廚垃圾以及城市固廢處理方面也面臨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，活性污泥法自1912年由英國(guó)的克拉克(Clark)和蓋奇(Gage)發(fā)明至今已有100年的歷史。

該種方法以傳統(tǒng)概念“消除污染物”為主導(dǎo)，具有效率低(污泥濃度、SRT、負(fù)荷等)，能耗高(每人年降解COD和N需電耗約20-25kWh)，溫室氣體排放(CO2、N2O)多，污染物資源化利用水平低(C、N、P等)的缺點(diǎn)。

一，污泥處理處置目標(biāo)

污水處理過程產(chǎn)生大量污泥，而污泥問題未能得到徹底解決，且技術(shù)開發(fā)應(yīng)用嚴(yán)重滯后現(xiàn)有科技發(fā)展水平。

污泥的成分大體可劃分為無機(jī)物和有機(jī)物。其中有機(jī)物多為多糖，脂肪和蛋白質(zhì)等;而無機(jī)物的比例與進(jìn)水含砂量和污泥泥齡有關(guān)。

今年新出臺(tái)的“水十條”大力推進(jìn)了污泥處理處置。

其中明確規(guī)定：污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，禁止處理處置不達(dá)標(biāo)的污泥進(jìn)入耕地;非法污泥堆放點(diǎn)一律予以取締;現(xiàn)有污泥處理處置應(yīng)于2017年前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上;污泥處理處置費(fèi)用納入污水處理價(jià)格。

一般而言，污泥穩(wěn)定化的降解率為30%-50%之間，目前世界上主流的污水處理技術(shù)為活性污泥法，約占90%，另有“生物膜法”等作為補(bǔ)充。

 

二，污泥處理處置技術(shù)路線

污泥減量化處理技術(shù)包括濃縮，脫水以及深度脫水。

濃縮是指將污泥含水率從99%下降到95%，體積將減少到原來的1/5;主要包括重力濃縮法、機(jī)械濃縮法;而其目前遇到的瓶頸主要是藥耗、電耗等能耗問題。

脫水是指污泥含水率從95%下降到80%，體積將減少到原來的1/4;主要包括離心脫水、帶式脫水和板框壓濾脫水;目前遇到的瓶頸問題是含水率、藥耗、電耗等。

深度脫水是中國(guó)特有的一種脫水工藝，可將含水率降低到60%，其預(yù)處理需消耗大量藥劑或無機(jī)摻混;目前遇到的瓶頸問題主要是摻混及投加藥劑對(duì)污泥處理的影響。

另外電滲透、射流、真空等新型污泥脫水技術(shù)(不或少加藥)也受到了關(guān)注。

穩(wěn)定化-污泥厭氧消化以污泥穩(wěn)定化減量化為目標(biāo)，它是污水處理過程的一部分。該過程污泥中的污染物能源(清潔能源)高效回收，污泥脫水性能提高5%左右，并實(shí)現(xiàn)污泥減量30-50%。

1噸TS為5%的濃縮污泥經(jīng)厭氧消化脫水或直接脫水后的污泥量

雖然目前工業(yè)廢水厭氧消化理論已完善，但污泥厭氧消化技術(shù)仍存在不少的瓶頸。例如污泥厭氧理論研究滯后;高含固厭氧消化、協(xié)同消化的物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化，協(xié)同效應(yīng)及降解調(diào)控機(jī)制的認(rèn)知還很缺乏;有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化效率低(max.50%)、停留時(shí)間長(zhǎng)(min.18 d)、沼氣產(chǎn)率、甲烷含量;成本和資源回收產(chǎn)出存在差距、運(yùn)行管理復(fù)雜等問題。

好氧堆肥是通過好氧微生物作用降解有機(jī)物，溫度升高，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解、污泥干化、消毒殺菌等穩(wěn)定化處理。相比厭氧：運(yùn)行簡(jiǎn)單，但該種方法污泥含水率、臭氣、輔料、占地、標(biāo)準(zhǔn)等存在一定的問題。

污泥熱處理技術(shù)-干化技術(shù)采用熱方法，能夠減少污泥體積，將半干化含固率至40%，全干化含固率至90%。能耗大約為800-1000千瓦時(shí)/噸水，但其能耗高、裝備要求高、除臭要求高等弊端也不容忽視。

污泥熱處理處置技術(shù)-焚燒技術(shù)采用有氧燃燒使污泥無機(jī)化，熱值不足時(shí)需添加燃料。但該技術(shù)同樣存在投資運(yùn)營(yíng)要求高、尾氣處理、環(huán)評(píng)要求等關(guān)鍵突破點(diǎn)。

污泥熱處理處置技術(shù)-協(xié)同焚燒協(xié)同焚燒是將污泥與其他物質(zhì)利用現(xiàn)有的工業(yè)焚燒爐進(jìn)行混合焚燒，歐盟及日本在法律上允許協(xié)同焚燒。但其添加量對(duì)爐體影響、煙氣的總量控制技術(shù)較難。

三，污泥處理處置技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

歐盟的廢棄物框架指令(2008/98/EC)提出“五層倒金字塔”原則，指導(dǎo)成員國(guó)按照五層優(yōu)先順序制定各自的政策法規(guī)。

目前污泥污染物利用的研究熱點(diǎn)包括C資源化利用，D資源化利用，P資源化利用等。主要作為污水除磷脫氮補(bǔ)充碳源，產(chǎn)甲烷，產(chǎn)氫，開發(fā)微生物燃料電池，制氮肥，制磷肥等方面。

污泥處理處置技術(shù)發(fā)展瓶頸主要包括污泥特性差異、成分復(fù)雜;污泥量大、非流動(dòng)介質(zhì)、技術(shù)裝備要求高;技術(shù)傳統(tǒng)、生物和熱化學(xué)方法整體落后于科技發(fā)展水平;中國(guó)環(huán)境容量特征，需要更先進(jìn)、更高效、更綠色的技術(shù)等方面。

污泥高溫碳化技術(shù)自2007 年11 月在日本Tobu 污泥廠開始運(yùn)行的污泥碳化設(shè)施。每年對(duì)9.9 萬噸脫水污泥進(jìn)行干化，然后進(jìn)行碳化，生產(chǎn)出8700 噸生物質(zhì)固體燃料。這些燃料被運(yùn)送到Nakoso 電廠，與煤進(jìn)行混合(混合量大約是煤的1%)發(fā)電。

除此之外，污泥亞/超臨界水反應(yīng)技術(shù)、污泥蛋白提取技術(shù)、磷回收技術(shù)、污泥制生物柴油技術(shù)、污泥中提取PHA技術(shù)、基于污染物污泥富集資源化利用技術(shù)等都是未來污泥發(fā)展等方向。

目前國(guó)際研究的熱點(diǎn)主要集中在兩方面：污染物富集+厭氧氨氧化，污染物富集+固氮技術(shù)兩方面。

四、污泥及城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同處理處置

我國(guó)目前每萬人每天產(chǎn)生污泥5噸、餐廚垃圾1500kg;其可制生物燃?xì)?CH4) 150+150～300立方。與此同時(shí)可提高餐廚厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定性：降低抑制物濃度，提升緩沖濃度。并且負(fù)荷從1.5-2.0提高到6-10 kgVSS/m3d、容積產(chǎn)期率提高3-5倍。

隨著“水十條”的頒布，“污泥處理處置”會(huì)成為下一輪環(huán)保發(fā)展的熱點(diǎn)之一。“污泥處理處置達(dá)標(biāo)”明確要求“穩(wěn)定化、無害化、資源化”，且目前已有一定的技術(shù)儲(chǔ)備。

污泥比污水復(fù)雜，技術(shù)種類多，隨著處置路線的不同存在不同的工藝組合，但各種技術(shù)路線最終需經(jīng)受環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及市場(chǎng)檢驗(yàn)。面臨氣候變化，能源資源短缺，環(huán)境容量缺乏等問題，“資源循環(huán)”是未來新技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn);巨大的市場(chǎng)需求和科技投入，相信會(huì)有一批適合中國(guó)國(guó)情的“污水污泥資源化利用新技術(shù)”進(jìn)入市場(chǎng)。

戴曉虎：污泥及城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同處理處置技術(shù)現(xiàn)狀分析