摘要：调研了我国重点流域11座城市106座典型污水厂的污泥处理方式、处置途径和技术路线。结果表明，我国重点流域污泥处置方式主要包括填埋、焚烧、建材利用和土地利用。填埋所占比例为53.79%，主要与城市生活垃圾进行混合填埋；焚烧所占比例为18.31%，以电厂协同焚烧为主，单独焚烧所占比例较低；建材利用所占比例为16.08%，主要方式为制水泥和制砖；土地利用所占比例为11.01%，处置方式主要为园林绿化和土地改良。此外，基于调研探讨了我国污泥处理处置发展方向。

随着我国污水处理设施建设的快速发展，污泥产生量日益增加，我国城镇污泥产量已达到4300×104t/a（以含水率80%计），污泥处理处置所面临的问题越来越严峻。

污泥处理处置现状调研分析是污泥规划的基础，为此对我国重点流域具有代表性的城镇污水处理厂的污泥处理方式、处置途径、技术路线进行调研，全面分析污泥脱水、厌氧消化、好氧发酵、干化焚烧等污泥处理技术的应用现状和存在问题，对填埋、土地利用、建材利用等污泥处置方式在国内外的应用情况进行比较，并探讨我国污泥处理处置的发展方向。

01 研究方法

调研时间跨度为2012年1月—2014年12月，调研范围覆盖太湖、巢湖、海河、辽河、滇池和三峡库区及上游等6大流域，包括上海、常州、嘉兴、太仓、无锡、合肥、天津、唐山、赤峰、昆明、重庆等11座城市的106座城镇污水厂（见表1），总设计污水处理能力为1519×104m3/d，实际污水处理能力1 264×104m3/d，污泥年产生量为313×104t（污泥含水率80%），污水处理能力和污泥产量均达到全国总量的10%。污泥产量、污泥含水率等数据来自所调研污水厂的运行日报表，污泥处理设施运行工艺参数、处理成本等来自运行报表或者设计文件。

02 污泥处理现状分析

2.1 污泥脱水

2.1.1 应用现状

在调研范围内，污泥脱水方式主要包括带式压滤、离心和板框压滤脱水。

① 带式压滤脱水与离心脱水

60%的污水厂污泥采用带式压滤脱水，32%的污水厂采用离心脱水。然而，采用带式压滤脱水的污泥量仅占总污泥量的32%，而离心脱水的污泥量所占比例高达61%，这是由于离心脱水在中大型污水厂中应用较多的缘故。采用离心脱水的污水厂平均污水处理规模为31.75×104m3/d，平均污泥产量为36.08tDS/d，而采用带式压滤脱水的污水厂平均规模仅为7.37×104m3/d，平均污泥产量为7.21tDS/d。所有污水厂污泥带式压滤和离心脱水均采用阳离子PAM作为絮凝剂，带式压滤脱水平均药剂投加量为4.37kg/tDS，脱水污泥含水率为73.06%～82.50%；离心脱水平均药剂投加量为5.42kg/tDS，脱水污泥含水率为68.50%～79.30%，离心脱水药剂投加量高于带式压滤脱水，而脱水污泥含水率更低。

② 板框压滤深度脱水

约8%的污水厂采用板框压滤深度脱水，调理方式主要为化学调理，药剂包括PAM、钙盐（氢氧化钙/氧化钙）、铁盐（三氯化铁/聚合硫酸铁）、铝盐（三氯化铝、聚合氯化铝），不同工程药剂投加比例相差较大，即使同一工程不同季节药剂投加比例也会有显著的波动，其原因可能有两方面：a.冬春季节污泥有机物含量较高，脱水困难；b.冬春季节气温较低，不利于絮凝剂发挥作用。

调研发现，污泥板框压滤脱水泥饼含水率一般可降至60%以下，处置方式包括填埋、电厂协同焚烧和水泥窑协同处置等。污泥深度脱水设施工程投资约8～10万元/（t·d-1）（以80%含水率污泥计，下同），处理成本约80～120 元/t，其中药剂成本约20～30 元/t。

2.1.2 存在问题

近年来污泥板框压滤深度脱水技术在我国得到了越来越多的应用，调理药剂主要为氧化钙、三氯化铁、聚合氯化铝等，药剂投加量占污泥干质量的30%～50%，一方面导致脱水泥饼干质量大幅增加，减量化效果有限；另一方面显著改变了污泥的pH、盐分、电导率等理化指标，不利于资源化利用。此外，添加石灰调理后污泥呈强碱性，调理和压滤环节氨气等臭气组分极易散逸，脱水车间除臭问题亟需重视。

2.2 厌氧消化

2.2.1 应用现状

我国自“九五”期间开始推广污泥厌氧消化技术，在“十一五”和“十二五”期间陆续颁布了多项政策和指南，鼓励城镇污水厂采用厌氧消化工艺进行污泥稳定化。目前，国内已建成污泥厌氧消化工程70余项。在本次调研的重点流域城市中，上海、天津、重庆、昆明等地均建有污泥厌氧消化设施，污泥总处理能力达262.5tDS/d，占重点流域城市污泥总量的11.66%。

对我国部分典型污泥厌氧消化工程的工艺参数进行了总结分析，具体结果如表2所示。表2中的数据主要来自设计文件、参考文献和运行资料等，各工程均采用中温厌氧消化工艺，消化温度为33～42℃。

镇江和襄阳工程采用了高温热水解预处理，镇江和大连工程中污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化。单位体积池容沼气产率与物料含固率、有机物含量、停留时间等因素有关。上海、青岛、郑州厌氧消化工程污泥含固率均不超过5%，单位体积池容沼气产率为0.45～0.59m3/（m3·d）；昆明、镇江、大连、襄阳工程采用高含固厌氧消化，沼气产率为0.80～1.78m3/（m3·d）。襄阳污泥有机物含量仅40%～60%，沼气产率也明显低于同样采用基于热水解的厌氧消化工艺的镇江污泥工程，后者污泥与餐厨垃圾协同厌氧消化，单位体积池容沼气产率高达1.78m3/（m3·d）。大部分工程沼气净化采用干式脱硫，或者干式、生物、湿式脱硫组合工艺，净化后沼气主要用于消化池加热、污泥干化、发电以及提纯压缩天然气对外出售。

2.2.2 存在问题

① 污泥有机物含量低、砂含量高，制约系统高效稳定运行。由于雨污合流、基建施工等问题，大量泥砂排入污水管网，而我国污水厂的沉砂池除砂效果普遍欠佳，导致污泥有机物含量低、砂含量高。国外污泥有机物含量约为60%～70%，而我国仅为30%～60%，一方面导致厌氧消化沼气产率偏低，经济效益差；另一方面大量砂在消化池内沉积、板结，不仅降低有效池容，影响设施稳定运行，还会加剧设备磨损。

② 污泥资源化利用出路缺乏，制约厌氧消化综合效益。一方面，部分污泥厌氧消化后仍然无法满足土地利用等泥质标准要求，存在病原菌超标、散发臭味、有机酸烧苗、易结块等问题。另一方面，由于缺乏稳定的资源化消纳途径和消纳容量，大部分污泥厌氧消化后仍然采用填埋方式处置，制约了厌氧消化综合效益的发挥。

2.3 好氧发酵

2.3.1 应用现状

好氧发酵为我国污泥处理污染防治最佳可行技术之一。调研范围中，好氧发酵处理污泥量为188.87tDS/d，占重点流域污泥总量的比例为8.39%。约88.19%的发酵产物进行土地利用（园林绿化、土地改良等），剩余的11.81%填埋处置。

对我国部分典型污泥好氧发酵工艺概况进行了调研分析，结果见表3。表3中各好氧发酵工程进泥均为脱水污泥，含水率为74%～85%，有机物含量为30%～65%，重金属指标基本符合泥质标准要求。常用辅料包括稻壳、秸秆、锯末（木屑）、木块、花生壳、稻草等，辅料添加质量占污泥质量的0～20%。返混料一般为陈化后的发酵产物，也有部分工程发酵产物未经陈化直接返混，或添加菌种而无需返混。

污泥好氧发酵设备包括配料设备、供氧设备、除臭设备等。大部分工程设置有单独的配料机、投料机、布料机等，也有部分工程以铲车替代。供氧设备包括翻抛机、铲车等，以及罗茨风机、离心风机等强制通风或强制抽风设备。大多数工程设有除臭设施，以生物滤池应用最多。此外，还有喷淋除臭、离子除臭等方式。部分工程设有造粒机后处理设备。

以国内8座污泥贮存、物料混合、强制通风曝气、除臭等环节齐全的好氧发酵工程为对象，对其建设与运行成本以及占地面积进行分析。好氧发酵工程规模为120～1000t/d，单位工程总投资为21～36万元/（t·d-1），运行成本为79～200元/t，包括辅料费、电费、人工费、设备维修费等，其中辅料费占运行成本的比例约为50%，辅料费、电费、人工费之和占运行成本的比例约为80%～90%。刘洪涛等进行敏感性分析发现，辅料成本对运行成本的影响最大，其次是电费和人工费用。因此，合理控制辅料种类和用量、优化曝气和除臭模式、提高设备自动化水平对降低运行成本具有重要意义。