污泥处理处置与资源能源回收利用成套技术

水专项从控源减排出发，以有效控制主要污染源和污染负荷为重点，分阶段开展关键技术研究和工程示范，在城市水污染控制技术方面取得重大突破，形成了由城市污水深度处理与再生利用、污泥处理处置与资源化、乡镇污水及重点工业行业污染控制、城市面源与径流污染控制等方面关键技术构成的城镇水污染控制综合集成技术。本篇为城镇污染控制关键技术之一。

1、问题与技术需求

 

近年来，在国家节能减排和积极的财政政策作用下，城镇污水处理得到迅速发展，城镇水环境治理取得显著成效，但伴随而来的是城镇污水处理过程产生的大量污泥还未普遍得到有效处理处置。截至 2012 年年底，污水处理厂的污泥量已突破3 000万t/a（含水率80%计），预计到2020年污泥产量将突破6000万t/a。这些污泥易对地下水、土壤等造成二次污染，成为环境安全和公众健康的威胁，影响国家节能减排战略实施的积极效果。因此，作为我国城镇减排的重要内容，必须对污泥处理处置采取有效措施，切实推进技术和工程措施的落实，满足我国节能减排战略实施的总体要求。

尽管我国采用了一些针对污泥处理处置各个环节的单项工艺，但由于这些工艺中的众多核心问题至今仍未得到彻底解决，因而造成处理效果低、处理成本高且导致二次污染等问题。更为关键的是，至今为止尚未形成适合我国国情及地域特色的污泥处理处置技术路线，使污泥处理处置仍处于生搬硬套的状态。因此，应对我国污泥处理处置问题，必须突破目前的两个瓶颈问题：①形成明确的污泥处理处置及资源化技术路线；②突破污泥处理处置的单项关键技术。

2、成套技术组成

(1)总体技术思路

随着环境科学与技术的发展，污泥已不再仅仅被当作废物处理，而是应从物质与能量循环的角度来平衡对待。现今污水处理厂的污泥处理处置应强化全过程管理，推行“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的污泥处理处置基本原则，形成“处置决定处理、处理满足处置、处置适当多样、处理适当集约”的污泥处理处置技术路线，构建技术经济分析、环境影响分析、碳排放分析并重的污泥处理处置技术方案的综合评价系统，界定污泥处理处置及资源化单元技术的应用原则和最佳适用条件，准确掌握各种污泥处理处置及资源化单元技术的工艺、设备、设计、运行、二次污染控制以及投资、运行成本等。

(2)技术路线

污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，通过减量化、稳定化、无害化可以避免污泥的二次污染，通过资源化可以回收和利用污泥中的能源和资源，实现对污泥中富含的有机质、氮、磷、钾等营养元素的循环利用。发达城市应以资源化利用为主要目标，不发达城市和地区可以考虑以稳定化、无害化为处理处置近期目标，同时考虑未来污泥资源化利用的可能性。污泥处理处置从技术和操作层面上分为两个阶段：第一阶段是在污水处理厂厂区内采用集中方式对生污泥进行减量化、稳定化处理，其目的是降低处理后的污泥外运可能造成的二次污染风险；第二阶段是对处理后的污泥进行合理的安全处置，使污泥能达到无害化和资源化的目的。

污泥处置及资源化技术路线：在综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素的基础上，因地制宜地确定污泥处置及资源化的方式。鼓励符合标准的污泥进行土地利用，有条件的地区应积极推广污泥建筑材料综合利用；不具备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥，可采用焚烧与填埋等其他方式处置。

污泥处理技术路线：在污泥浓缩、调理和脱水等实现污泥减量化的常规处理工艺基础上，按照“处置决定处理、处理满足处置”的基本要求，根据污泥的泥质标准，选择适宜的污泥处理技术路线。污泥泥质满足土地利用时，鼓励采用厌氧消化或高温好氧发酵（堆肥）等方式处理污泥；以填埋为处置方式时，可采用高温好氧发酵、石灰稳定等方式处理污泥，也可添加粉煤灰和陈化垃圾对污泥进行改性；以建筑材料综合利用为处置方式时，可采用污泥热干化、污泥焚烧等处理方式。

在确定最终的污泥处理处置方案时，应对所选方案进行环境影响、技术经济等方面的综合分析。对于较大规模的污泥处理处置设施，还应对处理处置方案进行碳排放综合评价，尽量实现污泥的低碳处理处置。具体应针对不同性质类别的污泥选择处理技术路线，可参考如下典型的污泥处理处置技术方案执行。

厌氧消化后进行土地利用：厌氧消化→脱水→自然干化（或好氧发酵）→土地利用（用于改良土壤、园林绿化、限制性农用）；脱水→厌氧消化→脱水→自然干化（或好氧发酵）→土地利用（用于改良土壤、园林绿化、限制性农用）；厌氧消化（或脱水后厌氧消化）→罐车运输→直接注入土壤（用于改良土壤、限制性农用）。对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用和能量的有效回收，不需要大量物料及土地资源消耗。厌氧消化后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，可优先考虑采用。

好氧发酵后进行土地利用：脱水→高温好氧发酵→土地利用（用于土壤改良、园林绿化、限制性农用）；脱水→高温好氧发酵→园林绿化等分散施用。对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用。好氧发酵后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，是较好的选择。

工业窑炉协同焚烧：脱水或深度脱水→在水泥窑、热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧；脱水→石灰稳定→在水泥窑协同焚烧利用。利用工业窑炉协同焚烧污泥其本质仍属于焚烧，但利用现有窑炉可降低建设投资，缩短建设周期。当污泥中的有毒有害物质含量很高且有可供利用的工业窑炉的情况下，可优先将工业窑炉协同焚烧作为污泥的阶段性处理处置方案。如污泥中有毒有害物质并在较长时期内不可能降低时，应规划独立的干化焚烧系统作为永久性处置方案。

机械热干化后进行焚烧：脱水或深度脱水→热干化→焚烧→灰渣建材利用；脱水或深度脱水→热干化→焚烧→灰渣填埋。干化焚烧减量化和稳定化程度较高，占地面积较小。

当污泥中的有毒有害物质含量很高且短期不可能降低时，该方案可作为污泥处理处置可行的选择。

石灰稳定后进行填埋：脱水→石灰稳定→堆置→填埋；脱水→石灰稳定→填埋。石灰稳定可实现污泥的稳定化和无害化。用石灰稳定后的污泥可实现消毒稳定并提高污泥的含固率，处理后的污泥进行填埋可阻止污染物质进入环境，但需要大量的石灰物料消耗和土地资源的消耗，且不能实现资源的回收利用。当污泥中有毒有害污染物质含量较高、污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的处置方案。

脱水污泥直接填埋（过渡阶段方案）：深度脱水→填埋；脱水→添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理→填埋。该方案占用土地量大，且导致大量碳排放。当污泥中有毒有害污染物质含量较高、污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。

3、关键技术及其适用性

表1为城市污水处理厂污泥处理处置及资源化关键技术清单。

表1 城市污水处理厂污泥处理处置及资源化关键技术清单