小編導(dǎo)讀近年來(lái)，城鎮(zhèn)污水處理廠大量建成并投入運(yùn)行，污泥產(chǎn)量越來(lái)越大，污泥處置問(wèn)題顯得非常緊迫�，F(xiàn)階段我國(guó)污泥處理處置路線應(yīng)當(dāng)如何選擇?國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的成功案例可以帶給我們什么啟示?本期的大家之言邀請(qǐng)到上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院污泥處理處置技術(shù)專(zhuān)家——朱南文教授，從污泥處置的三大技術(shù)路線出發(fā)，探討適合于我國(guó)國(guó)情的污泥處置產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。本文原標(biāo)題為《土地填埋、干化焚燒、資源利用——我國(guó)城鎮(zhèn)污水廠污泥處理處置技術(shù)應(yīng)用的路線思考》。

朱南文

上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

朱南文(1968­—  )，男，教授，長(zhǎng)期從事廢水處理與固體廢棄物處理技術(shù)方面的研究。近年來(lái)，主持了科技部“863”項(xiàng)目、國(guó)家支撐課題、國(guó)家自然基金、上海市重大項(xiàng)目、上海市重點(diǎn)課題、上海市援藏課題、橫向重大課題及其他橫向課題多項(xiàng)。在污泥厭氧消化、高溫微好氧消化、污泥深度脫水、污泥碳化、焚燒灰建材利用等污泥處理處置技術(shù)上，均進(jìn)行過(guò)較為深入地研究。近年來(lái)，其先后獲得上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、上海市科技發(fā)明獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)多項(xiàng)，并在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文180余篇，其中SCI論文90余篇;授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利31項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利7項(xiàng)。

城鎮(zhèn)污泥是污水處理廠污水處理過(guò)程中的二次產(chǎn)物。對(duì)一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的污水處理廠而言，每處理單位體積的污水都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的污泥，即有一定的污泥產(chǎn)率。從我國(guó)各地污水廠調(diào)查的情況看，大多數(shù)污水處理廠每處理1萬(wàn)m3的污水會(huì)產(chǎn)生5~10t脫水污泥(含水率以80%計(jì))。從住建部報(bào)道的數(shù)據(jù)看，截至2015年6月底，我國(guó)已有城鎮(zhèn)污水處理廠3802座，污水處理能力達(dá)到1.61億m3/d，實(shí)際處理量達(dá)1.26億m3/d。按前述污水廠污泥產(chǎn)率計(jì)算，我國(guó)每年的脫水污泥量已超過(guò)3200萬(wàn)t，且目前仍以每年5%~10%的速度在增長(zhǎng)。如此產(chǎn)生的大量污泥，一旦處理失當(dāng)，極有可能對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此，如何合理、有效地處置污泥已成為環(huán)境工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

1 我國(guó)污泥處理處置的主要問(wèn)題

過(guò)去幾年中，圍繞我國(guó)污泥處理處置的討論一直是行業(yè)關(guān)注的問(wèn)題，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)戴曉虎教授曾指出，我國(guó)污泥處理處置的主要問(wèn)題在于：①我國(guó)污泥泥質(zhì)有別于其他國(guó)家，處理處置難度大;②關(guān)鍵共性技術(shù)及裝備有待突破，產(chǎn)業(yè)鏈集成水平有待提高;③整體技術(shù)路線不清晰，政策標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。由此可見(jiàn)，我國(guó)污泥處理處置行業(yè)的破題之策，一是在于清晰地明確適合我國(guó)國(guó)情和泥情的技術(shù)路線，二是在于從法律法規(guī)和補(bǔ)貼及政策扶持層面引導(dǎo)污泥處理處置行業(yè)的良性有序發(fā)展。

就污泥處理處置的技術(shù)路線而言，《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置˙分類(lèi)》(GB/T  23484-2009)將污泥處理處置技術(shù)路線分為四類(lèi)，包括污泥焚燒、建材利用、土地利用和土地填埋等。中國(guó)水協(xié)排水委員會(huì)主任楊向平先生曾通俗易懂地提出過(guò)“填埋肯定比亂扔好，但是得找到場(chǎng)地;焚燒肯定比填埋好，但得治理好煙氣;利用比焚燒好，但得嚴(yán)格管理”的觀點(diǎn)。從技術(shù)層面而言，我國(guó)近年來(lái)已針對(duì)各種可行的污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用，已具備實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)路線的技術(shù)能力，技術(shù)問(wèn)題已并非污泥處理處置的主要瓶頸，結(jié)合戴曉虎院長(zhǎng)和楊向平先生的觀點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，真正的瓶頸問(wèn)題在于各種污泥處理處置技術(shù)路線的必要條件，即“填埋得找到土地、焚燒得治好煙氣，以及利用得嚴(yán)格管理”。

相對(duì)我國(guó)，美國(guó)、日本與歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家在污泥處理處置領(lǐng)域的發(fā)展已頗為成熟，不僅僅在技術(shù)上，在政策保障和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方面均積累了一些行之有效且適合各自國(guó)情和泥情的做法，本文即通過(guò)參考發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和泥情，對(duì)我國(guó)污泥處理處置技術(shù)路線的選擇展開(kāi)思考。

2 我國(guó)污泥處理處置技術(shù)路線的選擇

2.1土地填埋：因地制宜，西部?jī)?yōu)先

污泥的土地衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，規(guī)范的污泥填埋處置一般要求其抗壓強(qiáng)度滿足50kN/m2以上，由于早期其他污泥處理處置技術(shù)的缺乏，以及尚未形成科學(xué)的污泥處理處置技術(shù)路線，國(guó)內(nèi)污泥單獨(dú)填埋應(yīng)用較多，但是效果并不理想，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①占用大量的土地資源;②可能造成填埋體變形或滑坡;③沼氣/滲濾液收集管線易堵塞;④難以機(jī)械壓實(shí);⑤伴有惡臭對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)影響等。基于我國(guó)東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及土地利用現(xiàn)狀，有關(guān)管理部門(mén)提出“西部地區(qū)以填埋為主、東部地區(qū)以填埋為輔”的發(fā)展思路。

對(duì)我國(guó)東部地區(qū)而言，污泥土地填埋對(duì)土地的需求量與寸土寸金的土地稀缺資源形成矛盾，通過(guò)可行的政策制定和資金配套，東部地區(qū)應(yīng)減少土地填埋所占污泥處理處置的比重。以美國(guó)為例，縱然其土地資源充足，但土地填埋依然僅占其污泥處理處置總量的17%，可見(jiàn)即便在土地條件允許的情況下，土地填埋已不再是污泥處理處置的首選。

對(duì)我國(guó)西部地區(qū)而言，由于經(jīng)濟(jì)能力相對(duì)較弱，應(yīng)用焚燒等工藝的經(jīng)濟(jì)可行性較差，同時(shí)由于其土地條件相對(duì)較為充沛，因此土地填埋相對(duì)較為可行。但為了有效降低污泥土地填埋中容易發(fā)生的一些問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步通過(guò)超聲波、熱水解、電滲析和干化處理等手段滿足污泥固化和穩(wěn)定化的條件，在填埋施工中通過(guò)將生化污泥與礦化垃圾混合的方式解決污泥施工“壓實(shí)難”問(wèn)題，并通過(guò)技術(shù)手段切實(shí)保障后期填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化。

2.2干化焚燒：嚴(yán)控?zé)煔猓瑬|部為主

污泥焚燒具有快捷、集中、占地小、污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化等特點(diǎn)。目前，污泥焚燒技術(shù)已得到了迅速發(fā)展，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為主流污泥處置技術(shù)。在2016年以前，美國(guó)的污泥焚燒占所有污泥處置技術(shù)的比例約22%，日本約68%，歐盟國(guó)家約20%~40%，而中國(guó)的污泥焚燒比例僅為3%。造成上述現(xiàn)狀的原因是多方面的，一方面是有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、國(guó)情等的不同，另一方面也是由于人們對(duì)污泥焚燒會(huì)引發(fā)環(huán)境污染問(wèn)題的擔(dān)憂，這些都是制約污泥焚燒技術(shù)在中國(guó)推廣的重要因素。

國(guó)家住建部在建設(shè)事業(yè)“十一五”規(guī)劃綱要中曾指出，“鼓勵(lì)東部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)選用先進(jìn)的焚燒處理技術(shù)”，即基于東部地區(qū)土地資源緊張、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的客觀情況所得出的結(jié)論。以上海為例，目前上海已建成三座污泥焚燒廠，未來(lái)上海污泥的處理處置趨勢(shì)仍然將以焚燒為主，預(yù)計(jì)焚燒將占比62%以上。但仍需要關(guān)注的是，污泥焚燒嚴(yán)格意義上并不屬于最終處置手段，在焚燒的過(guò)程中，除了要對(duì)煙氣加以嚴(yán)格控制外，還需要考慮到焚燒灰的最終出路問(wèn)題。
 

2.3資源利用：政策配套，注重管理

污泥的資源化利用是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的最終趨勢(shì)。污泥的資源化利用一般以建材利用和土地利用為主，在國(guó)外已有較多的成功案例。然而污泥的資源化利用除了需具備技術(shù)上的條件，更需要兼顧政策扶持和產(chǎn)品合理應(yīng)用上的要求，可參考國(guó)外成功的實(shí)施案例，為我國(guó)污泥資源化利用提供借鑒。

(1)污泥的建材利用污泥的建材利用具有制磚、制水泥、制輕骨料以及制生化纖維板等形式，其中以制磚和制水泥較為普遍。但從經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)品適用角度看，污泥制磚和制水泥是目前比較可行的建材利用方法。

污泥制磚可分別以干污泥或污泥焚燒灰為原料。以干污泥為原料制磚雖然能耗和經(jīng)濟(jì)成本較低，但干污泥的添加量與磚塊質(zhì)量成負(fù)相關(guān)，從日本制磚經(jīng)驗(yàn)看，干污泥在制磚原料中的比重一般控制在4%以內(nèi)，否則，容易引起磚塊開(kāi)裂并引起其抗壓強(qiáng)度的下降。因此，德國(guó)、日本的污泥制磚目前均以焚燒灰制磚為主，采用污泥焚燒灰制磚，在其添加量達(dá)到制磚原料總量的45%時(shí)，所生產(chǎn)出的磚塊依然具有理想的物化性能。

由于污泥的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成與水泥生產(chǎn)用的原料基本相似，因此將污泥脫水后可作為制造水泥的原料，不僅具有焚燒法的減容、減量化特征，而且還能為水泥窯爐提供熱值。如果不考慮脫水污泥的運(yùn)輸成本，利用水泥窯協(xié)同處置脫水污泥具有較好的經(jīng)濟(jì)性、且節(jié)省了焚燒爐的購(gòu)置成本，節(jié)約了新建污泥處理處置項(xiàng)目的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。由此可見(jiàn)，在尋求污泥建材利用的過(guò)程中，污泥與水泥行業(yè)的結(jié)合值得進(jìn)一步探索研究。

參考國(guó)外的成功案例，日本是世界上對(duì)污泥建材利用最重視的國(guó)家之一，日本第一座“生態(tài)水泥廠”于2001年4月在千葉縣正式投產(chǎn)，以污水廠污泥、下水道淤泥和垃圾焚燒飛灰殘?jiān)�等作為原料，每年生產(chǎn)“生態(tài)水泥”的最大產(chǎn)能達(dá)到11萬(wàn)t。至2006年又相繼建造了4座“生態(tài)水泥廠”，每年生產(chǎn)“生態(tài)水泥”的總產(chǎn)能達(dá)到75萬(wàn)t。

值得關(guān)注的是，對(duì)于污泥建材利用，日本政府制訂了一系列配套的措施：在資金來(lái)源方面，由政府投資建廠或低息貸款等方式，降低企業(yè)在建設(shè)初期的投入成本;建材產(chǎn)品的出路方面，日本政府采用低價(jià)優(yōu)先采購(gòu)的模式，確保及時(shí)消化產(chǎn)能，又能在經(jīng)濟(jì)上使廠家實(shí)現(xiàn)一定的盈利。同時(shí)，為了確保污泥制建材產(chǎn)品在應(yīng)用渠道上的可控;鑒于污泥中磷含量較高會(huì)引起磚塊或水泥熔點(diǎn)降低的特點(diǎn)，其產(chǎn)品不得用做高層建筑材料;基于污泥中存在重金屬等有害成分的事實(shí)，德國(guó)等國(guó)家規(guī)定，不論所生產(chǎn)出的產(chǎn)品重金屬浸出效果如何，均不得用于與飲用水設(shè)施建設(shè)。

(2)污泥的土地利用污泥土地利用是將經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化、無(wú)害化處理后的污泥(，通過(guò)深耕、播撒等方式施用于土壤中或土壤表面的一種污泥處置方式。由于污泥中的有機(jī)物、氮、磷等的含量比一般農(nóng)家肥高，堆肥后的污泥可作為土壤的改良劑。從現(xiàn)有的應(yīng)用來(lái)看，污泥土地利用主要包括污泥農(nóng)用、園林綠化、林地利用、土壤修復(fù)及改良等。

然而，我國(guó)污泥的土地利用長(zhǎng)期受到潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的制約，由于我國(guó)工業(yè)污水和市政污水混接現(xiàn)象普遍，污泥中存在的鹵代物、二噁英、有機(jī)污染物和重金屬等物質(zhì)不可預(yù)計(jì)，合流制為主的排水體系也導(dǎo)致市政污水中混接入大量雨排水，污泥有機(jī)物含量相對(duì)國(guó)外較低，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，因此我國(guó)污泥的土地利用一直存在爭(zhēng)議。

事實(shí)上，國(guó)外污泥的土地利用已非常成熟，如葡萄牙污泥土地利用率為100%，挪威為72%，美國(guó)也大量將污泥堆肥后，作為有機(jī)肥利用于果林土壤，起到了良好的種植效果，其中，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的工業(yè)污水和市政污水分流是實(shí)現(xiàn)土地利用的關(guān)鍵因素。

就我國(guó)而言，實(shí)現(xiàn)污泥的土地利用任重道遠(yuǎn)。除排水體制上的重新規(guī)劃外，產(chǎn)業(yè)鏈的扶持上也有待進(jìn)一步完善，如政府如何扶持相關(guān)企業(yè)保證相關(guān)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，以及如何通過(guò)政府對(duì)污泥產(chǎn)品的宏觀調(diào)控，解決土地利用呈季節(jié)性需求特點(diǎn)和污泥持續(xù)產(chǎn)生之間的矛盾問(wèn)題等。但有一個(gè)前提原則需要強(qiáng)調(diào)的是，污泥的土地利用必須經(jīng)過(guò)可靠的穩(wěn)定化和無(wú)害化處理，否則可能帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)土地利用帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益將得不償失。

(3)污泥的其他資源化利用除土地利用和建材利用外，污泥生物質(zhì)能的利用也是近年來(lái)重點(diǎn)關(guān)注的方向之一，尤其以污泥的厭氧消化以資源化回收利用沼氣為代表。在厭氧消化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)高級(jí)熱水解進(jìn)一步提高產(chǎn)氣效率、進(jìn)一步研發(fā)磷回收等研究也在不斷完善和應(yīng)用，并逐步形成產(chǎn)業(yè)。但與土地利用和建材利用異曲同工的是，生物質(zhì)能的利用同樣需要上升到政策扶持層面進(jìn)行通盤(pán)的考慮，從產(chǎn)業(yè)角度而言，唯有讓運(yùn)營(yíng)單位或相關(guān)企業(yè)“得利”，才能充分發(fā)揮企業(yè)的積極性，從而正面推動(dòng)污泥的無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化進(jìn)程。

3結(jié)論

污泥處理處置技術(shù)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，總而言之均可總結(jié)為填埋、焚燒以及資源化利用三大類(lèi)，然而在路線的選擇上，做到“因地制宜、因泥制宜”是最根本的指導(dǎo)思想。在國(guó)外實(shí)現(xiàn)雨污分流、工業(yè)市政分流的地區(qū)，污泥泥質(zhì)較好、有害污染物含量可控，可優(yōu)先考慮污泥的土地利用;在產(chǎn)業(yè)鏈成熟、政府扶持力度和配套政策到位且規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)齊全的國(guó)家(如日本)，可優(yōu)先考慮污泥的建材利用。就我國(guó)而言，現(xiàn)階段污泥的資源化利用，無(wú)論從技術(shù)上還是產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建都仍處于摸索階段，焚燒和填埋仍將會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)成為我國(guó)污泥處理處置的主要渠道，其中“東部建議焚燒、西部建議填埋”相對(duì)較為符合國(guó)情，也比較具備可操作性。然而，伴隨著新技術(shù)的不斷研發(fā)和應(yīng)用，以及產(chǎn)業(yè)配套政策的不斷成熟，在有條件的地區(qū)，仍應(yīng)大膽嘗試對(duì)污泥的資源化利用，逐步摸索適合我國(guó)國(guó)情的污泥產(chǎn)業(yè)模式，形成產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展。