國內(nèi)外污泥處理處置方法對比

 隨著污水處理設施的普及，處理率的提高和處理深度的深化，污水廠污泥產(chǎn)量將有較大的增長，由此引起的二次污染已不容忽視。污水處理廠污泥穩(wěn)定化處理，安全處置及合理應用，已成為我國污水處理行業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)統(tǒng)計，我國目前僅有10%的污泥通過堆肥，制肥回用到土地，少量被焚燒，或用于制作建材，仍有超過75%的污泥尚需實現(xiàn)穩(wěn)定化和安全妥善處理處置。

目前常見的污泥處理處置方式如下：

一、厭氧消化

污泥厭氧消化是指污泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細菌將污泥中的可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程。污泥厭氧消化主要有高溫厭氧消化、中溫厭氧消化和兩相厭氧消化。目前的研究熱點在預處理高溫熱水解和高含固厭氧消化，國外均有成熟的技術。

1、工藝優(yōu)點：

1）可殺死部分病原菌和寄生蟲卵，使污泥得到穩(wěn)定化，不易腐臭；

2）產(chǎn)生沼氣，可實現(xiàn)生物質(zhì)能的有效回收；

3）可降解污泥中35%~50%的揮發(fā)性固體，減少污泥干固體量。

2、缺點：

1）維持厭氧消化所需溫度需消耗大量熱能；

2）污泥厭氧消化工藝停留時間較長，通常要達到20~30d，造成厭氧消化池體積龐大，操作管理復雜；

3）厭氧消化之后污泥的含水率仍較高，必須進行后續(xù)處理。

3、單位處理量投資額：

50-60萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

150-250元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

挪威Cambi公司、芬蘭Envor Protech、普拉克、德國帕薩旺－洛蒂格、中持水務、安陽艾爾旺、大連利浦。

二、好氧發(fā)酵

好氧發(fā)酵是在有氧條件下，微生物通過吸收、氧化、分解等活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量；而另一部分有機物則被合成為新的細胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。污泥高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)品稱為堆肥，可以用作土壤改良劑和有機肥料。目前污泥堆肥采用的主要工藝形式分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，又可根據(jù)物料堆放形式分為條垛式和倉式兩種。

1、工藝優(yōu)點：

1）好氧發(fā)酵工藝能殺滅污泥中病原菌和雜草種子，達到無害化；

2）好氧發(fā)酵工藝能降解污泥中大部分有機物，并且使污泥的含水率降到40%，達到減量化；

3）好氧發(fā)酵后制成的肥料可應用于土地，達到資源化；

4）不需外加熱源，運行成本相對較低。

2、缺點：

1）污泥泥質(zhì)不穩(wěn)定，其中重金屬難以穩(wěn)定化，使用面較窄，只能用作園林綠化用肥；

2）占地面積較大；

3）堆肥過程中產(chǎn)生大量的臭氣，污染周邊環(huán)境。

3、單位處理量投資額：

30-50萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

120-150元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

機科發(fā)展、北京中科博聯(lián)、中持水務等。

三、深度脫水

采用污泥藥劑調(diào)理+機械脫水的技術，在濕污泥原泥中加入污泥調(diào)理劑破壞污泥絮體微生物結(jié)構(gòu)并溶胞，分離出物理性結(jié)合水。使微生物的生物體的水分分離，最終使污泥中的結(jié)合水大部分轉(zhuǎn)化為自由態(tài)水，再通過機械脫水設備將自由態(tài)水分分離。污泥的 調(diào)質(zhì)處理是污泥深度脫水的關鍵環(huán)節(jié)和核心技術。常用的調(diào)質(zhì)藥劑為氯化鐵（或硫酸鐵、聚合硫酸鐵）加生石灰。污泥深度脫水設備主要是高壓隔膜板框壓濾機。

1、工藝優(yōu)點：

1）減量效果好；

2）能源消耗低；

3）占地面積��；

4）建設周期短；

5）處理時間短。

2、缺點：

1）三氯化鐵具有強腐蝕性，生石灰容易結(jié)垢，導致高壓隔膜板框壓濾機運行維護費用較高；

2）穩(wěn)定與殺菌不足，略臭；

3）污泥中有機質(zhì)含量未降低。

3、單位處理量投資額：

15-25萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

60-150元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

意大利迪芬巴赫壓濾機有限公司、德國安德里茨過濾技術有限公司、景津環(huán)保、興源環(huán)境、上海同臣環(huán)保。

四、熱干化

污泥的熱干化是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中水分的工藝過程。按污泥被干燥的程度不同，分為全干化和半干化兩種。按污泥干燥的形式，將污泥干化分為直接干化和間接干化兩種。目前污泥干化所采用的干化機主要有：流化床干化機、轉(zhuǎn)筒干化機、帶式干化機，轉(zhuǎn)盤式干化機、漿葉式干化機、對流與渦輪薄膜干化機等。

1、工藝優(yōu)點：

1）污泥顯著減容，體積可減少約4倍；

2）干化處理后污泥性狀大大改善；

3）減輕了污泥有關的負面效應，使處理后的產(chǎn)品更易被接受；

4）干化處理成品具有多種用途，如作肥料、土壤改良劑、替代能源等。

2、缺點：

1）投資大，能耗高，運行成本高；

2）高溫干化過程及產(chǎn)品遇水后易產(chǎn)生惡臭；

3）干化過程粉塵控制要求嚴格，存在安全隱患。

3、單位處理量投資額：

20-50萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

200-300元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

INTEC（德國）公司、Swiss Combi公司、維奧技術瓦巴格（德國）公司、北京藝科天和（德國Buss-SMS-Canzler）、天圣環(huán)保

五、太陽能干化

太陽能污泥干化工藝借助傳統(tǒng)溫室干燥技術，結(jié)合當代自動化技術的發(fā)展，將其應用于污泥處理領域，主要目的是利用太陽能這種清潔能源作為污泥干化的主要能量來源。其實際商業(yè)化應用最早見于1994年德國南部的污水處理廠IST AnlagenbauGmbH。近幾年，隨著污泥產(chǎn)量的不斷攀升以及相關環(huán)境衛(wèi)生政策的出臺制約了傳統(tǒng)的污泥處置途徑(如:填埋、農(nóng)用等)，在歐洲尤其在法國和德國，該技術得到了進一步推廣和運用，如威立雅和得利滿等水處理公司都相繼開發(fā)了自身的專利技術Solia工藝和Helantis工藝。

1、工藝優(yōu)點：

1）能耗小，運行管理費用低；

2）處理后污泥體積減少可達3～5倍，實現(xiàn)穩(wěn)定化并仍保留其原有的農(nóng)業(yè)再利用價值；

3）系統(tǒng)運行穩(wěn)定安全，溫度低，灰塵產(chǎn)生量小；

4）操作維護簡單，使用壽命長；

5）系統(tǒng)透明程度高，環(huán)境協(xié)調(diào)性好；

6）可同時解決污泥存儲的需要；

7）利用可再生能源太陽能作為主要能源來源，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。

2、缺點：

1）占地面積大；

2）處理效果受天氣和季節(jié)性條件約束；

3）大多在密閉空氣條件下作業(yè)，對密閉性要求高；

4）需要設置除臭設備。

3、單位處理量投資額：

20-50萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

20-50元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

威立雅水務集團、得利滿水處理系統(tǒng)有限公司、德國HUBERSE公司、德國IST Anlagenbau公司、德國Thermosystem公司。

六、石灰穩(wěn)定

通過向脫水污泥中投加一定比例的生石灰并均勻摻混，生石灰與脫水污泥中的水分發(fā)生反應，生成氫氧化鈣和碳酸鈣并釋放熱量。石灰穩(wěn)定技術可有效起到除臭、滅菌、抑制腐化、脫水、鈍化重金屬離子等作用。

1、工藝優(yōu)點：

1）投資小，運行成本低，占地面積小，操作管理簡單；

2）可以有效消滅細菌，且無細菌再生的風險；

3）石灰穩(wěn)定污泥pH值較高，可作為焚燒設備的脫硫劑；

4）尤其適合應急或階段性處置。

2、缺點：

1）由于添加石灰量大，減量化程度相對其他工藝不高；

2）處理后污泥呈強堿性，土地利用價值低且面窄；

3）藥劑使用費高。

3、單位處理量投資額：

10-30萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

90-150元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

上海施維英機械、法國索得曼公司、萬若(北京)環(huán)境、北京市奧利愛得、中持水務。

七、焚燒

污泥焚燒是指污泥在一定溫度，充分有氧的條件下，使污泥中的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2等，反應過程中釋放出來的熱量用于維持反應的溫度條件。污泥焚燒是最徹底的污泥處理方法，它能去除全部有機物，殺死全部病原體，最大限度地減少污泥體積。污泥焚燒一般采用流化床工藝，分為固定(鼓泡)流化床焚燒爐、循環(huán)流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)式流化床焚燒爐等。

1、工藝優(yōu)點：

1）采用焚燒法處理后，可最大程度地實現(xiàn)污泥的“減量化、穩(wěn)定化”；

2）焚燒后的灰渣根據(jù)重金屬含量可選擇直接或使用重金屬螯合劑處理后進入填埋場，也可用作建筑材料或鋪路等。

2、缺點：

1）投資大，運行成本高；

2）污泥本身熱值低，需與生活垃圾、煤等摻燒；

3）運行管理要求高，焚燒尾氣處理不當，易產(chǎn)生二噁英，造成二次污染。

3、單位處理量投資額：

30-50萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

400-500元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

威立雅水務、奧地利安德里茨集團、日本美得華水務、天通控股股、北京京城環(huán)保

八、熱解碳（炭）化

污泥碳化工藝分為高溫碳化、中溫碳化和低溫碳化三類，目前應用較多的是中溫和低溫碳化。通過將污泥在無氧條件下加溫發(fā)生熱分解，產(chǎn)生裂解氣體為工藝燃燒供熱，從而形成循環(huán)熱能利用。熱化分解反應時，污泥中的有機物被分解，二氧化碳氣從固體中被分離，同時又最大限度地保留了污泥中的碳值，使最終產(chǎn)物中的碳含量大幅提高。低溫碳化技術主要由EnerTech(能源技術)公司研發(fā)推廣，技術名稱為SlurrycarbTM，該工藝是連續(xù)式的，將污泥加壓至6-10MPa，通過熱交換器，加溫至400-450°F(204-232℃)即可發(fā)生碳化。

1、工藝優(yōu)點：

1）通過熱解實現(xiàn)污泥大幅度減量；

2）能耗比傳統(tǒng)干燥技術低50%，比直接焚燒低80%；

3）產(chǎn)生的廢氣較少，減少了對環(huán)境的二次污染；

4）污泥熱值得以最大限度保留，為后續(xù)資源化處置創(chuàng)造了有利的基礎。

2、缺點：

1）污泥碳化技術是2000年以后才真正產(chǎn)業(yè)化的工藝，碳化裝置的穩(wěn)定性、耐久性、可靠性等還有待時間的考驗；

2）工藝投資及運行成本相對較高，對工藝的推廣有一定的影響；

3）污泥碳化產(chǎn)物尚無國家標準，仍需按照污泥相關標準對其成分進行檢測后選擇合適的利用途徑。

3、單位處理量投資額：

35-60萬元/噸日（含水率80%）

4、工藝運行成本：

180-300元/噸（含水率80%）

5、國內(nèi)外相關企業(yè)：

日本巴工業(yè)、澳大利亞ESI公司、美國EnerTech公司、太原正陽環(huán)境、中節(jié)能博實（湖北）環(huán)境、九洲環(huán)境科技（天津）有限公司。

九、其它資源化處置

發(fā)達國家經(jīng)過幾十年發(fā)展，污泥處理處置技術路線已相對成熟，相關的法律法規(guī)及標準規(guī)范已比較完善。目前，發(fā)達國家污泥處置現(xiàn)狀及趨勢如下所述。

1、美國

美國雖然土地資源充足，但衛(wèi)生填埋總體較少，污泥處理處置路線一直是農(nóng)用為主，且為污泥農(nóng)用做了大量安全性評價工作。目前，美國約16000座污水處理廠的污泥中約60%經(jīng)厭氧消化或好氧發(fā)酵處理成生物固體，用做農(nóng)田營養(yǎng)土，其余用于填埋、焚燒等。

從1992年起《禁止海洋傾倒法》（1988）和《清潔水法》（即第503部分）禁止污泥海洋棄置

美國的污泥處置途徑變化趨勢具有如下特點：

（1）土地利用呈逐漸增加的趨勢，1976～1995的25年間土地利用的比例增加了一倍多；

（2）填埋曾是美國主要處置方式之一，而目前呈逐漸降低的趨勢；

（3）焚燒在近年來呈穩(wěn)步發(fā)展趨勢，保持在20%左右。

上述變化趨勢的原因大致可歸結(jié)為：一方面對環(huán)境標準和環(huán)境要求越來越高，另一方面對于物質(zhì)的循環(huán)化利用政策越來越優(yōu)惠。

2、歐洲

歐洲污泥處置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世紀90年代以來，可供填埋的場地越來越少，污泥處理處置的壓力越來越大，歐洲建了一大批污泥干化焚燒設施。由于污泥干化焚燒投資和運行費用較高，同時污泥中的有害成分又逐步減少，近年來，污泥土地利用重新受到重視，成為污泥處置方案的重要選擇。

歐洲污泥處置途徑變化趨勢見下表。

愛爾蘭，英國及西班牙曾流行該處置方式，三國曾分別達到35%、30%和10%。1999年1月1日起，《城市污水處理法令》（91/271/EEC）禁止成員國向海洋傾倒污泥。

歐盟污泥處置變化趨勢具有如下特點：1）污泥土地利用呈逐漸增加的趨勢；2）污泥填埋處置呈下降趨勢；3）焚燒在近年來呈穩(wěn)步發(fā)展趨勢。

3、日本

日本由于土地與資源的限制，污泥處理處置的主要技術路線是焚燒后建材利用為主，農(nóng)用與填埋為輔。

綜上所述，歐美等發(fā)達國家污泥處理處置的方式大致以土地利用和焚燒為主，而衛(wèi)生填埋由于環(huán)境負面影響較大，呈減少的趨勢。

國內(nèi)城市水污染控制普遍存在“重污水處理，請污泥處置”，目前污泥尚無穩(wěn)定合理的出路。在我國城市水污染治理中，污泥處置費用約占工程投資和運行費的24-45%，而發(fā)達國家如美國和歐洲，已占污水處理廠總投資的50-70%。我國污泥污泥大多僅經(jīng)過簡單濃縮和脫水處理就進行填埋，污泥中的生物質(zhì)能未得到有效資源化利用，以污泥最終安全處置為導向的科學處理技術路線體系尚未形成，缺乏適合我國國情的污泥處理處置技術路線應用實踐。

目前污泥的處置方式主要以制成營養(yǎng)土還田和送入垃圾場填埋為主。污泥堆肥由于管理簡單、成本較低，所以值得大力推廣。但對于混有工業(yè)廢水的城市污水廠污泥，其中所含的重金屬和有毒有害有機物可能會造成環(huán)境污染，這類污泥不宜采用堆肥農(nóng)用的處置方式。而且由于新標準對污泥進入垃圾場做了嚴格的規(guī)定（含水率<60%），并往往受到周邊居民的強烈反對，污泥的處置面臨更大的困難。

我國的污泥處置以填埋為主。堆肥、復合肥研究不少，但生產(chǎn)規(guī)模很小。國內(nèi)污泥綜合利用實例不多，大規(guī)模污泥的處置問題提上日程，然而仍停留在技術層次，尚須政府部門跨行業(yè)協(xié)作。不論何種處置方法，減小體積、提高含固率都是污泥處置難以回避的重要環(huán)節(jié)。

污泥處理處置的目標是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化；鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源。堅持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟的前提下實現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目的。

近年來，我國投入了大量的資金對污泥處理處置技術進行研究和開發(fā)，在污泥處理處置技術領域取得了一定的科技成果，并逐步制定和完善了《污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術導則》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策》等一系列政策、法規(guī)。

相關政策法規(guī)中規(guī)定污泥處置分類包括：

1）土地利用；

2）填埋；

3）建筑材料利用。

近年來，填埋方式由于不可持續(xù)以及二次污染等風險因素，越來越受到限制，而建材和土地利用處置方式的優(yōu)點是可將污泥產(chǎn)品實現(xiàn)資源化、創(chuàng)造價值。缺點是：建材利用必須控制污泥產(chǎn)品添加量，以確保最終資源化產(chǎn)品質(zhì)量；土地利用途徑則對污泥產(chǎn)品的有機質(zhì)、污染物等含量有較高的要求，必須符合國家相關標準。

因此，根據(jù)處理污泥的性質(zhì)、數(shù)量、所處地區(qū)政策、環(huán)境、經(jīng)濟水平等因素，因地制宜，選擇恰當?shù)奶幹猛緩�，多措并舉，可真正實現(xiàn)污泥處理處置與資源化循環(huán)利用無縫銜接，解決現(xiàn)階段污泥轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的消納和循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)，同時符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的綱領要求，從而創(chuàng)造良好的環(huán)境效益、社會效益。