記得剛?cè)胄械臅r(shí)候，一位前輩曾說過：
“在污泥處理處置工藝的選擇上，不存在一勞永逸的通用解決方案。”
的確，任何一條技術(shù)路線的選擇都需要根據(jù)污泥的性質(zhì)、成分、技術(shù)水平、當(dāng)?shù)貤l件、經(jīng)濟(jì)成本以及污泥最終的去路來決定。
污泥處理處置組合技術(shù)選擇路徑
現(xiàn)如今，我國污泥處理處置行業(yè)已形成了幾條較為清晰的技術(shù)路線。比如，“厭氧消化-土地利用”、“干化-焚燒-灰渣填埋或建材利用”、“工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒”以及“脫水-填埋”等。
但這些技術(shù)路線真的適用于你的工作嗎？如果不適用，低碳背景下又該如何結(jié)合本土現(xiàn)狀尋找一條合適的污泥出路呢？
或許看完這篇文章，對于污泥處理處置工藝的選擇，你會有更客觀的判斷和答案。
01
厭氧消化-土地利用
污泥的厭氧消化又稱為污泥的厭氧生物穩(wěn)定，是利用多種（厭氧及兼氧）微生物對污泥進(jìn)行厭氧生化處理的過程。
污泥經(jīng)厭氧消化，降解污泥中易腐化發(fā)臭的物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物，同時(shí)減少病原菌、消除臭味，使污泥達(dá)到減量化、穩(wěn)定化和無害化。
同時(shí)，厭氧消化過程中會產(chǎn)生的大量高熱值的沼氣；污泥經(jīng)脫水處理后，還可進(jìn)行土地利用或作為水泥廠、燃煤電廠的輔助燃料等，真正意義上地實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化。
資料顯示，歐美60%以上的污水處理廠都建有污泥消化和沼氣利用設(shè)施，通過沼氣發(fā)電，其電能可滿足污水廠33%-100%電力。
厭氧消化-土地利用工藝路線圖
影響厭氧消化的因素很多，主要有溫度、污泥齡與負(fù)荷、營養(yǎng)物質(zhì)與C/N比、有毒物質(zhì)、pH值以及消化池中N的平衡等。
其中，溫度是影響厭氧消化的重要因素之一。污泥厭氧消化反應(yīng)溫度分別在30℃～36℃和50℃～53℃之間，稱為中溫消化和高溫消化。
高溫消化較之中溫消化分解速率快、產(chǎn)氣速率高、所需消化時(shí)間短、寄生蟲卵殺滅率高、有機(jī)物降解更徹底，但高溫消化消耗熱能相對較大，耗能高，控制困難。
而與高溫消化相比，中溫消化能耗較少、整體能維持在一個(gè)較高的消化水平。
因此，國內(nèi)污水處理廠污泥厭氧消化多選用中溫消化。
經(jīng)濟(jì)成本
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厭氧消化：單位投資成本（/t DS）=157～321；單位運(yùn)行成本（/t DS）=264～309。
厭氧消化-土地利用：綜合處理處置成本（/t DS）=750；處理設(shè)備占地（m2/t DS）=80～120。
碳排放
厭氧消化-土地利用在碳排放過程中產(chǎn)生的主要碳源為電耗、絮凝劑、未利用甲烷和一氧化氮排放和其他直接或間接的燃料消耗；
碳匯主要為產(chǎn)生的沼氣代替化石燃料利用、代替磷肥和氮肥產(chǎn)生及在污泥肥料施用后分解的被植物直接捕獲的碳量。
02
好氧發(fā)酵-土地利用
好氧發(fā)酵也稱污泥好氧堆肥，通常是指有氧條件下，在好氧嗜溫菌、嗜熱菌等的作用下，使污泥中的有機(jī)物分解，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過程。
經(jīng)過好氧發(fā)酵的污泥，其含水率可降至 50%左右，可對脫水后污泥實(shí)現(xiàn)減量。
發(fā)酵污泥的資源化利用主要有：垃圾填埋場覆蓋土、園林綠化及廢棄場地的土地修復(fù)等，當(dāng)然如果污泥中重金屬等有毒、有害物質(zhì)不超標(biāo)，一般還可作為有機(jī)農(nóng)肥使用。
值得一提的是，污泥堆肥不適合大規(guī)模的污泥處理工程，特別是在南方多雨天氣下，對其反應(yīng)設(shè)施和儲存設(shè)施要求相對較高。
好氧發(fā)酵-土地利用工藝路線圖
相對于厭氧消化，污泥好氧堆肥的過程中會消耗大量能耗與藥耗，也正因如此，污泥好氧發(fā)酵在國外通常作為污泥厭氧消化的補(bǔ)充技術(shù)。
經(jīng)濟(jì)成本
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好氧堆肥：單位投資成本（/t DS）=60；單位運(yùn)行成本（/t DS）=219～250。
好氧發(fā)酵-土地利用：綜合處理處置成本（/t DS）=650；處理設(shè)備占地（m2/t DS）=150～200。
碳排放
好氧發(fā)酵-土地利用在碳排放過程中主要碳源為電耗、絮凝劑、未利用甲烷和一氧化氮排放和其他直接或間接的燃料消耗；
碳匯主要為代替磷肥和氮肥產(chǎn)生和在污泥肥料施用后分解的被植物直接捕獲的碳量。
03
熱干化-土地利用
熱干化技術(shù)是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中全部或部分水分的工藝過程。
污泥熱干化處理與機(jī)械深度脫水等方式相比可使污泥含水率降至10%～30%或者可以全部去除，一般還可根據(jù)污泥處置方向調(diào)整出料污泥含水率。
熱干化技術(shù)處理后，可使污泥深度脫水，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。干化后污泥熱值、有機(jī)物含量基本不變，而且在高溫條件下，污泥中的微生物基本滅活。干化污泥可以用來堆肥、摻燒、園林綠化、建材原料等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥資源化和無害化。
雖然污泥熱干化工藝占地面積小，集約化程度高，但該工藝流程較長、系統(tǒng)相對復(fù)雜、各系統(tǒng)工藝設(shè)備繁瑣、運(yùn)行管理水平及系統(tǒng)安全要求高、工程投資及運(yùn)行成本高。
04
干化-焚燒-灰渣填埋或建材利用
污泥焚燒是指在一定溫度和有氧條件下，污泥分別經(jīng)蒸發(fā)、熱解、氣化和燃燒等處理方式，使其有機(jī)組分發(fā)生氧化（燃燒）反應(yīng)生成CO2和H2O等氣相物質(zhì)，無機(jī)組分形成爐灰、渣等固相惰性物質(zhì)的過程。
需要特別說明的是，當(dāng)污泥含水率較高，熱值較低時(shí)，直接進(jìn)入焚燒爐焚燒會消耗大量的輔助燃料，能量利用率低，運(yùn)行費(fèi)用高。
因此，采用污泥直接焚燒技術(shù)前，應(yīng)先將污泥干化后再焚燒。
干化焚燒可實(shí)現(xiàn)污泥較高程度的減量化、穩(wěn)定化，當(dāng)污泥中有毒有害物質(zhì)含量很高且短期不可降低時(shí)這種處理方法尤為適用。
機(jī)械熱干化-焚燒工藝路線圖
但是干化焚燒設(shè)備投資大，存在潛在煙氣污染，完善的煙氣處理系統(tǒng)不論是投資與運(yùn)行費(fèi)用都很高。
經(jīng)濟(jì)成本
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熱干化：單位投資成本（/t DS）=273～365；單位運(yùn)行成本（/t DS）=750～1000。
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單獨(dú)干化焚燒：單位投資成本（/t DS）=365～639；單位運(yùn)行成本（/t DS）=1025～2045。
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機(jī)械熱干化+焚燒：綜合處理處置成本（/t DS）=1778；處理設(shè)備占地（m2/t DS）=8～14。
碳排放
機(jī)械熱干化+焚燒在碳排放的過程中主要碳源為電耗、絮凝劑、未利用甲烷和一氧化氮排放和其他直接或間接的燃料消耗；
主要的碳匯為灰渣建材利用后替代石灰等建材原料的碳匯。
05
石灰穩(wěn)定-填埋或深度脫水-填埋
石灰穩(wěn)定技術(shù)是指通過對脫水污泥中添加一定比例的石灰（另需添加特殊調(diào)理劑）均勻混合，生石灰和污泥中的物質(zhì)相互作用，生成穩(wěn)定的固體化合物，并釋放出大量熱能的過程。
污泥經(jīng)石灰穩(wěn)定后，能達(dá)到以下效果：1）脫水；2）滅菌和抑制腐化；3）鈍化重金屬離子；4）污泥改性、顆�；�；5）可實(shí)現(xiàn)污泥液中總磷去除。
同時(shí)，經(jīng)石灰穩(wěn)定處理后的污泥資源化前景也十分廣闊，可以作為建筑原料、水泥廠協(xié)同焚燒、路基材料、土壤改良劑、垃圾衛(wèi)生填埋場覆蓋土等。
但石灰穩(wěn)定固化由于添加大量的石灰固化劑，增加了污泥干物質(zhì)量，目前大多數(shù)地區(qū)僅作為臨時(shí)應(yīng)急路線。
深度脫水填埋成本相對較低，但是部分調(diào)理劑的添加不利于后續(xù)處置，且填埋不可持續(xù)，大部分地區(qū)選用的態(tài)度越來越謹(jǐn)慎，未來深度脫水填埋作為主要技術(shù)路線的地區(qū)將越來越少，主要作為應(yīng)急處置方式。
石灰穩(wěn)定-填埋或深度脫水-填埋工藝路線圖
經(jīng)濟(jì)成本
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生石灰穩(wěn)定：單位投資成本（/t DS）=54～82；單位運(yùn)行成本（/t DS）=350～500。
單獨(dú)填埋：單位投資成本（/t DS）=183～274；單位運(yùn)行成本（/t DS）=400～600。
垃圾混合填埋：單位投資成本（/t DS）=27；單位運(yùn)行成本（/t DS）=48～123。
制磚：單位投資成本（/t DS）=7；單位運(yùn)行成本（/t DS）=300。
石灰穩(wěn)定-填埋：綜合處理處置成本（/t DS）=1145；處理設(shè)備占地（m2/t DS）=2～5。
深度脫水-填埋：綜合處理處置成本（/t DS）=512；處理設(shè)備占地（m2/t DS）=8～10。
深度脫水-制磚：綜合處理處置成本（/t DS）=669。
碳排放
石灰穩(wěn)定+填埋的主要碳源為電耗和石灰消耗，深度脫水+直接填埋主要碳源為電耗、絮凝劑、未利用甲烷和一氧化氮排放；
可能的碳匯為填埋氣替代化石燃料的碳匯。
綜上所述，如果從經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮，組合工藝的選擇順序應(yīng)該為：
1、濃縮-深度脫水-衛(wèi)生填埋
2、濃縮-脫水-石灰固化-填埋
3、脫水污泥-高溫好氧發(fā)酵-土地利用
4、干化-水泥窯/磚窯-建材利用
5、高溫?zé)崴忸A(yù)處理-厭氧消化-深度脫水-干化-土地利用/建材利用
6、高溫?zé)崴忸A(yù)處理-厭氧消化-深度脫水-高溫好氧發(fā)酵-土地利用
7、污泥干化-焚燒-建材利用/填埋
而如果從低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)利用角度考慮，組合工藝的選擇順序應(yīng)該為：
1、高溫?zé)崴忸A(yù)處理-厭氧消化-深度脫水-高溫好氧發(fā)酵-土地利用
2、高溫?zé)崴忸A(yù)處理-厭氧消化-深度脫水-干化-土地利用/建材利用
3、脫水污泥-高溫好氧發(fā)酵-土地利用
4、干化-水泥窯/磚窯-建材利用
5、污泥熱解-回收蛋白-深度脫水-綠化用土/建材用土/燃料
6、污泥干化-焚燒-建材利用/填埋
