市政污泥合理化處置策略探討

於霞YU Xia；張玲ZHANG Ling；候佳艾HOU Jia-ai；孟思聰MENG Si-cong；江剛JIANG Gang

（①浙江福星環境發展有限公司，臺州 318000；②臺州市經濟建設規劃院有限公司，臺州 318000；③維爾利環保科技集團股份有限公司，常州 213000）

0 引言

近年來，隨著人口、經濟的增長，城鎮污水廠的規模不斷擴大和完善，隨之而來市政污泥的產生量也與日俱增，未處理的污泥是環境的一大威脅，如何得到合理處置日益重要。市政污水處理產生的污泥中包含了有機物、重金屬、寄生蟲卵及致病菌等成分極其復雜。如不能徹底控制和有效處理將對生態環境和人類健康構成嚴重威脅，同時也影響著城鎮社會經濟的發展節奏。就目前的處置情況來看，由于收集成本高、處置能力有限、處置方式傳統，在處理污水的同時如何有效安全地處理市政污泥亟需引起重視，是迫在眉睫和必須解決的難題。本文通過分析某地區實際情況，就現階段市政污泥的處置現狀和存在問題進行了研究探討，并提出了相應的對策和建議。

1 市政污泥處置現狀

1.1 市政污泥的性狀

市政污泥是城鎮生活污水廠在處理過程中產生的沉積物，不同城市不同來源污水處理廠產出的市政污泥性狀不同。我們對某市4 個大型城市污水廠的市政污泥進行了采樣檢測，其中2 座是純生活污水處理，另外2 座是生活污水和部分工業污水混合處理，主要檢測指標包括含水率、pH 值、有機質含量以及鎘、砷、鉻、鉛、銅、鋅等重金屬指標。通過檢測結果分析，該區域的市政污泥有以下幾個特性：

①含水率高。市政污泥各組分的水在去除階段的蒸發效率不同，脫水難度大，從二沉池出來的污泥含水率為97～99%，污水廠普遍采用濃縮、機械脫水的方式處理后外運處置，檢測的四個市政污泥樣品含水率均在80%左右。

②有機質高。采集的樣品中，市政污泥有機質含量高（60～80%），已達到發達國家水平，這與近幾年雨污分流、截污納管、污水零直排等治水行動密切相關，污水廠進水濃度達到設計值，市政污泥有機質含量高。

③重金屬問題。重金屬含量的問題在城市污泥產生之初就一直是存在，一直持續至今，本次檢測的4 個樣品中，2 個純生活污水處理的污水廠污泥重金屬含量遠低于污泥園林利用的污染物限值[1]。另外2 個污水廠有電鍍企業的廢水排入，污泥重金屬輕微超標，主要超標金屬為鎳和銅，但超標倍數不高，約0.3～0.5 倍。縱觀全市在運營的30座城市污水廠，其中有化工、電鍍和制革等涉重金屬污染物排放企業的污水廠占有8 座，污泥產生量占比約43%，這部分污泥可能存在重金屬超標問題。

1.2 市政污泥處置存在的問題與原因

1.2.1 運輸困難，市政污泥實際處置率不高

市政污泥外運一般有兩種方式，一種是脫水處理后外運，一種是帶水收集外運，但無論哪種方式，價格成本都較高。據調查，目前各污水處理廠通過機械脫水設備，將市政污泥含水率降至80%再外運，但若要將含水率80%的市政污泥再脫水至60%，其脫水成本要增加將近兩倍，同時市政污泥越多脫水成本越高，故大部分污水處理廠會選擇直接將含水率為80%的市政污泥外運處置。而直接收集含水率為80%的市政污泥，在運輸過程中要求密閉、不漏水，對運輸車輛要求高，其運輸成本也相對較高。這導致許多污水廠不愿意及時外運，污泥處理廠也不會主動收。

1.2.2 堆積增加，未外運的市政污泥增加凈水成本和風險

以某地區的污水廠為例，其污水廠每天處理8 萬噸左右污水，執行一級A 排放標準，日均產泥量應為40～50噸，但實際外運量只有25 噸；另一個污水處理廠每天處理4.5 萬噸左右污水，執行準IV 排放標準，日均產泥量應為50 噸，實際外運量只有20 噸。經調研，該地區得市區目前每天實際污水處理能力為16.85 萬噸，日均產泥量應在180 噸左右，而實際外運處理量約為100 噸。未外運的市政污泥繼續堆積在污水處理池中，污水廠延長排泥周期，表面上減少了污泥產量，實際上大量污泥堆積超負荷運行，會導致活性污泥中的大量微生物活性降低，甚至中毒死亡。為提高微生物活性，就要增加處理藥劑的使用量，如此污水處理成本就要增加。經測算，處理6 萬噸污水大概需要多投入2000 元左右的藥劑量，再者，污泥長時間堆積也使污水處理風險升級，預計可能會增加20～50%的翻泥概率，一旦翻泥，整套污水處理系統將崩潰停止運行甚至報廢。污水處理廠需要增加近30～50%的處理成本以妥善處理掉這些污泥，是一筆極大的支出。

1.2.3 市政污泥最終處置方式欠缺多元化

①污泥填埋逐漸收緊。由于成本相對較低且相對便捷，以往各污水處理廠在選擇污泥處理方式上最先考慮就是將污泥運至專門填埋場進行填埋。但由于容易造成二次污染，已不符合當前環保要求。目前，填埋場均已拒絕污泥入場填埋，污泥處理規模上已經縮水，污泥填埋處理的方式將漸漸消失。

②傳統摻燒處置率低。經調研，以某地區為例，目前采取的處置方式主要是將生活垃圾與污泥運至垃圾焚燒廠摻雜焚燒，但該方式污泥的實際處置效率僅能達到62%。為了提高處置率，垃圾焚燒廠提標改造預將其中一個流化床技術的鍋爐專用于污泥焚燒，但是專門的設備處理污泥其處理成本就達近480 元/噸，大大高于230 元/噸的傳統摻燒成本。

③資源化利用率不高。實現資源化利用是市政污泥處置應優先選擇的方式。經調研，某地區的實際污泥處理量中只有34%的市政污泥通過資源化利用進行處理，資源化利用率不高。究其原因，由市政污泥制成的磚破損大且成品率較低，故制磚的生產成本相對于普通的磚塊高，與普通產品相比沒有價格優勢；產品質量不穩定影響產品銷路，污泥制磚前景不穩定。

1.2.4 市政污泥處置的政策法規不夠完善

目前有關市政污泥處置的多項相關規范和政策也有部分出臺，但多數為幾項技術性指導文件[2]。目前已制定和頒布了如《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》、《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》等市政污泥的農用/林地用/園林綠化/土地改良等系列泥質標準及或污染防治規范性技術指導[3，4]。這些標準規范及指導文件主要偏重對市政污泥處置技術性或環境風險的預防，僅提出了對重金屬限值的量化，或前端預處理和后端處置環節的風險控制上的定性要求。但目前由于對污泥處置缺乏統一規劃、協調和監管，處置后的市政污泥資源化利用進入土壤仍處于混亂和比較敏感的階段，市政污泥處置還未全面列入城市規劃中。

2 國內外市政污泥處置發展趨勢

國外市政污泥處理處置方面的經驗和技術十分豐富，值得我們根據實際情況適當的借鑒。根據資料查詢，美國市政污泥的最終處置方式中60%為農用，17%和20%通過填埋和焚燒的方式進行處置，僅剩的3%用于生態修復；在歐盟，市政污泥的最終處置方式中，農用的占比為50%以上，填埋和焚燒的占比分別為20%和22%焚燒，隨著填埋方式逐漸受到限制和禁止，焚燒量沒有發生改變，土地利用量逐漸提高[5]；在發達國家，市政污泥通過堆肥資源化土地利用的比例在不斷提高，但從技術文件、市場應用、重金屬、臭氣等問題方面依然存在一定的限制。同時市政污泥能源化的途徑如焚燒、碳化、厭氧消化等處置方式也有一定的占比，但由于這些方式處置相對比較復雜且需要輔助手段加以脫水、提純所含有的如沼氣、可燃碳等能源機質，在成本方面會相對提高。

在我國，重水輕泥的意識和技術經濟的制約，影響著我國污泥處理處置的起步，當前我國的污泥處置設施已基本實現減量化處置，對于無害化和資源化的路徑還需要繼續探索。傳統城市污水廠的污泥未經過前期的處理直接進入農田使用，有效成分無法得到最大化利用，因污泥成分復雜，土地鹽堿化、農作物的燒苗和病蟲害等問題也因此加重；簡單直接的填埋的方式占地面積大周期長，且污泥中的有害物質會不同程度地污染地下水環境，易帶來二次污染；在我國市政污泥通過厭氧消化的處理方式普及率過低，據統計普及率僅為3%[6]；污泥干化協同焚燒可以規模化處置污泥和節約大量的土地，隨著國產化污泥干化系統設備的增加，通過這種方式處置市政污泥的方式也不斷增多，同時焚燒后的飛灰可作為新型建材用于制磚、制陶粒等，污泥協同焚燒成為污泥熱處理的重要發展方向。

我們對某市的市政污泥實際處置情況進行了調研見表1，根據實際數據調研來看，目前該市市政污泥的主要處置方式有制磚、垃圾摻燒以及污泥填埋。目前市政污泥的實際處置率只有約45.9%，最終處置方式分布為：19%填埋，46%焚燒和34%建材利用，已基本實現了污泥減容，但還沒有真正實現穩定化處置和無害資源化利用。

表1 某市市政污泥處理處置設施設計及實際處置狀況

3 污泥處置技術

目前污泥處置的方式多種多樣，包括衛生填埋、干化焚燒、堆肥、土地利用及建材利用等，各種處置方式的優缺點及經濟分析分別見表2 和表3。

表2 污泥處置方式的優缺點分析

表3 污泥處置技術的成本收益分析

衛生填埋占地面積大周期長且易造成地下水污染已被全面淘汰禁止；污泥干化焚燒減容量大，但是投資大，運維成本高，在經濟發達和土地緊張的地區可優先考慮；建材利用存在產品質量層次不齊、成品率低和耗能高等缺點；市政污泥中的有機質、氮磷營養物等豐富，經穩定化和無害化處置后可轉化為用于園林地、綠地、沙化地的營養成分，符合我國的國情需求。綜合來看，單一新技術并不能代替系統層面上全方位優化，沒有一種方式可以解決所有問題。我國對生物質能源的利用和環境質量的提高具有更高的要求，市政污泥合理化處理處置應以減量化為基本，無害化為目標，資源化為手段，結合污泥特性、經濟條件和土地條件因地制宜以實現污泥的無害化處置與資源化利用，污泥的最終出路才能得以解決。

4 污泥處置對策和建議

4.1 多方協作，實現收運處置全過程監管

建議地方市級層面牽頭，統籌協調多個部門通力協作，對市政污泥從源頭產生到末端處理全過程監管；同時，加強立法規范，如加強技術標準、管理辦法、處理補貼等政策的研究與制訂。

4.2 規劃布點，各地建立污泥中轉站統一收集

建議結合地區特點因地制宜，建立一些中轉站統一收集，在土地指標、征收和供應等方面給予充分的保障，優先安排項目用地。

4.3 拓寬污泥出路

污泥處置的瓶頸就是如何把污泥變成產品，解決污泥最后一公里出路。在新興污泥處置領域，鼓勵支持污泥資源化的利用，為污泥的出路廣開源。可采取協同焚燒、高溫好氧發酵、園林用土、熱干化和餐廚垃圾協同厭氧發酵等多元化處理處置方式。近年來，我國污泥處置方面的政策和規范也在不斷的完善和出臺，如《GB 4284-2018 農用污泥污染物控制標準》、《NYT 525-2021 有機肥料》等政策標準相繼出臺并發布實施，好氧堆肥和土地利用結合遵循了資源循環利用的理念，能耗較低的、收益高、污泥中大量的有機質能夠回歸土壤，若規范處置和利用能將污泥資源化利用發揮到最佳水平。

4.4 完善政策法規

目前市政污泥的處置存在著投資大、收益少的特點，政策的扶持和管理的嚴格標準對污泥實現合理化處置具有重要作用，可通過政策調控的手段引導污泥處置方向，在市政污泥穩定減量化和無害化的基礎上，鼓勵資源化利用；完善污泥處理處置價費機制，避免存低中標項目違約以及處置的風險；利用科研機構和高校的研發力量，不斷創新提升污泥處置新技術；建議建立市政污泥無害化綜合處置中心，對符合循環經濟導向，擁有自主知識產權的污泥資源化利用企業給予一定的差別化政策和資金扶持；制定并發布地方性的污泥產物土地利用技術規范，從而在技術標準上解決污泥的隨意傾到、堆放和填埋造成的二次污染問題。

5 結語與建議

市政污泥的科學規范處理為污水處理廠及周邊企業的穩定連續運行奠定了基礎，污水處理廠的穩定運行可以大幅度減少污水排放，從而保護了環境。故我國城鎮污水處理廠市政污泥處置的技術路線應結合市政污泥本身有機質含量高、含水率高、產量大、成分復雜等特性，考慮經濟、環境和土地條件因地制宜充分考慮污泥的“資源”和“污染”雙重屬性。