唐建国：对污泥处理处置的八个新思考

德国著名的Klaus R.Imhoff教授在1993年说：“污水处理中污泥处理难度最大，虽然原生污泥量仅为处理污水量的1%，但是处理成本要占污水处理厂成本的30%，并带给我们90%的头疼事” 。Imhoff教授一语道出了我们污水处理厂的尴尬处境。

8月31日下午，在由中国水网、上海市政工程设计研究总院、城投污水、上海市城市排水有限公司和中国科学技术协会主办的“2010上海（第二届）水业热点论坛”上，上海市水务局教授级高工唐建国谈了他对我国污泥处理处置的一些思考。

上海市水务局教授级高工    唐建国

思考一：为什么污泥处理处置令人头疼

为什么污泥处理令人头疼呢?一则污泥处理要技术和资金投入；二则处理了的污泥未必有出路。处理了的污泥没出路是因为污泥处理的不到位，给污泥的环境消纳（污泥处置）带来了不利的影响。
如：目前污泥绝大部分出路是填埋，但是仅做到脱水处理的污泥，一是没有稳定，二是没有满足抗剪能力25KN/m2的要求。另外，污泥处理过程中会产生臭味，而且操作困难（机械无法操作），容易堵塞渗滤液管，厌氧发酵还会带来甲烷散发等问题，如何让填埋场肯接受这样的污泥？

再比如：我们一直想要实现污泥资源化利用，达到污泥土地利用要求，但是处理后的污泥（产品）除了满足国家相关对有毒有害物质控制标准外，处理后的污泥还应该是能用、好用的产品。只有污泥处理满足了处置要求，污泥才真正有出路，才不再让人头疼。

思考二：处理后的污泥为什么要土地利用

其一是基于对营养物质氮和磷的充分利用。

据德国统计局统计，目前德国污水处理厂产生污泥量约为220万吨（干物质），其中近60%用于农业和土地改造。但是反映在地区上有很大的差距，如在德国北部污泥的农业利用量达90%。

污泥农业利用的主要目的是利用污泥中的磷，污水处理厂污泥中的磷可以满足农业20~30%的磷需求。每千克城市污水处理厂污泥干物质中，含有24g的磷化合物和44g的氮化合物。

理论上，污水和污泥中所含的磷能够替代工业肥料的44%。值得注意的是，污水中氮和磷的含量近年来一直在增加。世界市场上磷的价格2008年比2006年增加了近8倍，磷肥价格近几年一直是大涨的。而且磷矿愈来愈稀缺，故污泥用于农业是经济的。

其二是基于对土壤有机质的补充。

土壤有机质（腐殖质）泛指土壤中来源于生命的物质。包括：土壤微生物和土壤动物及其分泌物，以及土地中植物残体和植物分泌物。世界土壤退化的一个主要标志就是有机质含量下降。按照有机碳计算，最近50年内土壤有机碳的损失量为380亿吨，年均损失量为76000万吨。现在的腐殖质损失量比1万年农业文明以来平均腐殖质损失高约24.3倍。

我国耕地土壤有机质下降也是很普遍的，如东北地区“黑土地，油汪汪，不上粪也打粮”的初垦黑土，土壤有机质为80~100克每千克土，但开垦不到百年，黑龙江绥化地区土壤有机质下降为30~40g/千克土，有的甚至只有20 g/千克土，每年平均流失黑土层约7毫米左右。

据对上海市园林绿化、苗圃有机土市场需要量的调查，其有机土年需求量为130~160万吨。城镇污水处理厂污泥高温好氧发酵产物因富含腐殖质和氮、磷、钾等营养物质，是良好的有机土。目前上海年产生污泥110万吨（含水率80%），按照发酵后50%的产物计算，还不到需求量的一半。

思考三：要适应不断严格的控制标准

目前在德国，肥料条例和污泥条例均进入修订程序。由于在使用污泥时，不仅要执行污泥条例的要求，也要执行肥料条例，故而此次修订对于污泥的使用者和主管当局均是最重要的。污泥条例注重的是对有害物质的限制，而肥料条例侧重的是对营养物的要求。

目前德国环保部门和农业部门一直在讨论，当污泥中有害物质的含量符合肥料条例的规定以及主管部门仅以肥料条例来监督管理时，是否能够简化对污泥使用的监督。

我国也出了一系列的污泥泥质标准。包括前述的农用泥质标准、土壤改良泥质标准、园林绿地用泥质标准等。这些标准出台对保障处理后污泥的安全处置具有重要意义。

我国城镇污水处理厂污泥处置农用泥质CJ/T309-2009较原国家污泥农用标准严格了很多。这些标准随着实践的深入，也会与国际接轨，逐步严格。

按照目前我国一系列污泥处理处置的泥质标准，若处理后污泥中的重金属超标，则对于填埋、焚烧、制作水泥均是超标的。强化源头管理师减少污泥中有毒有害物质最重要的手段。

思考四：欧盟对污泥土地利用的要求

对于污泥土地利用，欧盟一直在讨论更加严格的要求。在欧盟环境总署工作报告2003年12月18日：《污泥和生物垃圾》中是这样建议的：

为了保持或者提高目前污泥中所含营养物和有机质的利用率，进一步扩展现有规定管理范畴是必要的，以对污泥在林地、绿地、土壤改良方面的应用进行有效管理。

只要存在污泥在土地利用的可能性，欧盟和各成员国均在法律层面上予以重视。

当存在增加作物产量，或者改善土地质量的需求时，污泥的施用量应满足植物的需求，或者与土壤条件相吻合，确保土壤营养物的平衡。

污泥一般不应用于森林，但是只要满足欧盟法规75/442第4章的要求，成员国可以将污泥用于轮伐周期短、烧柴、圣诞树及类似林木的种植，以及科研目的需要营养物补充的种植。

在污泥利用时，应尽可能降低风险，以减少下列影响：对人类、动物、植物健康的影响；对地下水、地面水质量的影响；对土壤质量长期的影响；对土壤中多样微生物的影响。

思考五：按照相关要求做好污泥处理至关重要

唐建国认为，适用于污泥产品土地利用这一处置方式的污泥处理就是：污泥高温好氧发酵和高温热解+厌氧消化。

污泥高温好氧发酵，俗称堆肥，原理很简单，但是要想发酵好不容易。

一是要做好污泥的粉碎和与辅料的混合。污泥发酵前，成团的污泥首先要进行破碎，这是发酵成功的关键，其次是与辅料充分混合。要求粉碎后的污泥颗粒粒径不大于2cm，以使发酵彻底，无黑心现象；增加物料比表面积，提高氧利用效率。

二是要实现均匀发酵。发酵不均匀带来的后果就是发酵物不能够实现完全腐熟、或者局部黑心、有恶臭。普通发酵技术因空气流短路，难以做到供气均匀，也就难于保证发酵均匀。

采用膜式高温好氧发酵，可以实现低超高压发酵，能够保证空气流的均匀。功能膜是特殊材料制成的，只允许水蒸气和CO2从发酵体中出来，臭气、病毒、气溶胶等均不能够穿过国外文献报道对臭气、病毒、气溶胶的隔离率高达98%以上，这是好氧发酵技术的重大突破。对于多个污水处理厂的城市，膜式好氧发酵技术适用于分散处理，有利于“好泥好用”。

思考六：温度变化可以作为判定发酵腐熟的标准

上海市水务局《城镇污水处理厂固态污泥高温好氧发酵处理技术基本要求》对发酵产品做了规定。

一次发酵结束指标

表观指标：堆料应为深棕褐色（包括污泥颗粒内部，污泥颗粒内部达不到棕褐色的污泥颗粒的重量比例应小于10%）、无臭、呈松散状、不招引苍蝇。

达到无害化卫生标准：蛔虫卵死亡率：95%~100%，粪大肠均值：大于0.01。

耗氧速率要求：小于0.2~0.3（O2%）/min。

二次发酵结束指标：

表观指标：堆料应为深棕褐色（包括污泥颗粒内部）、无臭、呈松散状、不招引苍蝇。

耗氧速率要求：0.1（O2%）/min以下

含水率：40%以下

种子发芽试验：无抑制效应，如绿化利用时，种子发芽指数大于60%。

前述指标均是对发酵后产物质量的要求，目前判定发酵产品是否腐蚀主要采用：种子发芽率、耗氧速率等方法。这些方法一是繁琐，二是滞后。

实际上最简单、直接和有效的方法是根据温度变化曲线来判断。一般好氧发酵稳定度是可以快速升温至55~70℃，并经过20~28天，迅速降至40℃以下。若温度不是这种变化趋势，也就说明发酵是不正常的。

思考七：好氧发酵对有机有害物质的去除

好氧发酵对重金属的“钝化”作用多有文献和资料介绍，但是好氧发酵过程对于有机有害物质降解研究不多。现根据奥地利的研究，叙述如下：通过好氧发酵，表面活性剂（LAS）、双酚A（BPA）会明显降低，说明好氧发酵对其有降解作用；通过好氧发酵，壬基酚（NP）、乙氧基壬基酚（NPEO）对其有一定的降解作用；通过好氧发酵，多氯代联苯（PCB）、多环芳烃（PAK）降解作用还需要进一步深化。

思考八：对英法两国考察的思考

按照亚洲开发银行“城市污水再生和污泥资源化利用研究”技术援助项目的计划安排，国家住房和城乡建设部城建司巡视员张悦率团于2010年7月25日至8月5日专题考察了英国和法国污泥处理处置情况。考察团先后考察了9个污泥处理项目，并与AECOM英国公司、泰晤士水务公司、苏伊士水务公司、诺森伯兰水务公司、威立雅、挪威CAMBI等公司技术人员就污泥处理处置技术进行了座谈交流。

唐建国总结了此次考察的五个深刻体会：

1. 法律法规是保障。欧盟及其成员国经不断完善，目前均有比较完善的污泥法规体系，为污泥管理提供了保障。特别是为鼓励污泥作为资源加以利用，法规起到了促进技术发展、规范处理处置行为、提高“废弃物”产品循环利用水平、保证处置安全的重要作用。

2. 规划策略是依据。英国及欧盟非常重视制定能够可持续发展和有相应应急预案的污泥处理处置策略，其作用类似于我国的污泥处理处置规划。在策略中，强调以污泥的利用为主导，并以此决定污泥处理方案的选择，这与我们提出的“处置决定处理，处理满足处置”相一致。欧盟为处置废弃物提出了“金字塔”战略，充分反映了欧盟处置“废弃物”的态度。能够避免“废弃物”产生固然是最高追求，但是使之成为“产品”再循环、再利用更是对待废弃物的正确和可持续的态度。

3. 土地利用是主要处置方式。尽管欧盟对污泥土地利用的要求越来越严格，争议也日益突出，但是处理后污泥“产品”进入土地（英国和法国是进入农田）仍然作为主要的处置方式，其也不可能因争议而被取消。采用焚烧处理方式的设施，在设施检修期间污泥的出路也是进入土地。相反污泥填埋的处置方式则越来越少。

处理后的污泥产品进入土地，不但减少了对化学氮肥、磷肥的依赖，在磷矿资源不断枯竭的今天，污泥产品可以满足农业20~30%的磷需求。除此之外，处理后的污泥产品富含有机质，在当今我国土地有机质不断缺失的情况下，污泥产品土地利用有着十分重要的意义。

4. 深度处理技术是支撑。为提高污泥产品质量，满足日益提高的处置要求，污泥浓度处理已逐步替代传统处理。为此，很多新技术、新工艺不断得到开发和应用。如污泥厌氧消化前的高温、高压热解技术，使高浓度污泥在消化池消化成为可能，既提高了污泥的消化效率，也提高了沼气产量；既提高了处理后污泥的品质和卫生化的水平，也提高了污泥脱水效果。

5. “提能减碳”是新挑战。从污泥中提取能源，是污泥资源利用的重要内容，英法及欧盟非常重视提高厌氧消化效率和沼气产量的提高，使深度消化技术不断得以普及；即便是焚烧，也普遍收集余热发电、消化后焚烧，目的就是向污泥要资源。从污泥提取了能源，也降低了使用石化能源发电的“碳产量”。气候变化也会对水行业带来影响，水行业也要为减碳做贡献。提能就是减碳，为此，整个水行业和水务公司需要致力于提能、节能，为减碳做贡献。

我国每年污泥产量600万吨（以干固体计，相当于含水率80%的污泥3000m3）,有机质含量270万吨；污泥中蕴含的能量可以按照1kg有机质5kwh估算，蕴含的能量为135亿度电能；按照有机质转换率为50%，可以利用的能量为每年67.5亿度。我国现流行的污泥一烧了之，“消灭污泥”的做法，需要慎思、慎行。污泥“消灭”的同时，有机质和污泥能源也消灭了，同时还耗能和产碳。
 

编辑：刘永丽