给水排水 |戴晓虎：污水提质增效背景下污泥处理处置技术方案选择

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1.1 总体发展趋势判断

• 国家发展目标：2035美丽中国基本实现、中等发达国家

• 国际关注热点：全球气候变化、资源短缺矛盾加剧

• 生态文明建设：中国名片、理念观念的转变

• 创新速度加快：创新引领、交叉融合、科技创新速度加快

1.2 污水厂提质增效

泥质：污水的收集将来对污泥处理会带来什么影响？我们基本判断，一个是无机组分和现在相比有可能会下降或者持平，但是有机物的含量肯定会增加，从40%提升到60%-70%。

污泥量：污泥量和进水水质是呈正比的，未来可能会持平或者增加。但是污水当中的BOD要求是100mg/L，未来可能会多，所以从未来污泥量的角度，特别是现在只有80%、50%，污泥量一定会增加。所以我觉得在这方面大家可以参考一下北京、上海、青岛，BOD都是200mg/L左右，COD都是300mg/L、400mg/L。所以在这样一个大的背景下，有机物的含量增加等等，我觉得我们在污泥处置实施规划不能再走污水的弯路，现在开始应该有很好的预测，有很好的判断去设置一些这样的污泥方面的设施。

污泥量增加、污泥有机物含量增加会对处理处置设施的建设有影响。

1.3 污泥“资源”与“污染”属性

污泥物质组成非常复杂，既含有C、N、P等资源性物质，也含有重金属、难降解有机物、持久性有机物、微塑料等污染性物质。污泥之所以这么难，或者说有很多研究热点，正是因为它当中既有“资源”属性，也有“污染”属性。我们目前面临重金属的问题，未来可能会面临持续性有机物的问题等等。这样的讨论其实很普遍，比如矿泉水瓶的属性怎么判断，是资源还是污染？我个人认为，讨论必须是客观的，污泥肯定还是一种污染物质，不能夸大它的“资源”属性，但是在污泥处理处置的实施、选择，或者在科技创新的角度，还是应该以无害化为前提，过程实现资源化最大化。我自己的判断，随着管网的建设，包括提质增效，重金属的含量现在已经在下降，也一定会继续下降。因为管网将来一定会对重金属排放加大监管，这一定是一个发展的趋势。所以，到底污泥是“资源”属性还是“污染”属性，我觉得这个不是制约污泥处理处置的一个难题。

1.4 污泥稳定化处理会加强

随着提质增效以后，污泥的有机物的含量提高了，很多问题可能就迎刃而解了。我们国家在90年代的时候曾经提到，污水厂要实现回收60%的能源，现在国外80%，但是我们还没有做到，为什么？因为有机质的含量太低。现在北京做到了，昨天我看大连夏家河现在一天有2-3万吨的沼气，是这个厂主要经济来源。但是我们国家天然气的缺口很大，现在这种有机物不做回收其实很可惜。现在易腐有机物稳定化处理是我国污泥处理处置的瓶颈，同时全过程处理处置资源化理念也缺乏。

1.5 污泥处理处置共性技术加强

再一个我认为，污泥分为处理和处置两个部分。在处理的部分，应该要充分发挥脱水和稳定的作用，降低有害风险，实现因地制宜。污泥处理处置技术路线中浓缩、脱水、稳定是污泥处理共性技术单元。

1.6 污泥处置路线的问题（争论从未停止）

现在我们目前面临最大的问题是污泥到哪去，其实截止现在，污泥的最终出路无非是土地利用、焚烧、填埋。

第一，土地利用在中国是否可行？这个讨论中，一部分夸大它的污染属性，另一部分夸大它的资源属性。但是，要客观地去看待这个问题。应该承认，随着我们经济社会水平的发展，未来这些有毒有害物质都能去掉，但是这个是一个漫长的过程。在我们国家目前的情况下，我认为污泥经过很好地处理以后，进入到土地是一个出路，这个出路最重要的是要有好的标准和监管。

第二，焚烧，首先要把含水率和有机物含量降下来，能耗成本较高。不否定焚烧肯定是将来最后的末端处理，但是在末端处理前的技术、理念要做好。焚烧过程中，尽管说清洁排放、零排放等等，但是不可否认，焚烧过程会产生大气污染，还有一些污染是未知的。所以我觉得，从我们对未来生活的追求处出发，污泥应应该多利用，最后有条件进入土地，没有条件的进行末端处理。

填埋肯定是不可能的，因为现有的填埋场将满负荷运行，技术路线也是临时过渡性的，而且无废社会理念、填埋不符合无废城市理念和我们未来发展趋势。

2.1 未来发展方向

未来的发展肯定是源头减量、过程循环利用，最后把焚烧的量，或者是把最后末端处置的量降到最低，这是未来循环经济和生态文明很重要的方向。

2.2 现代科技手段及多学科交叉

现代科技手段，特别是生物技术、材料技术和信息技术，突飞猛进，这些对我们的污泥处理处置的发展来说是很好的支撑。

2.3 污泥复杂体系科学问题

污泥说上去简单，但是比污水要复杂得多，因为它是一个复杂、多项体系，物理、化学各种物质干扰太多，比如重金属的影响、微颗粒的影响等等，所以其实从微观的角度是一个很复杂的体系。

2.4 文献调研（论文）

另外在文献我们也做了调研，应该说污泥处理处置的研究，在整个水的板块来说一直是热点。

在利用方面，很多的研究，总体是能源的利用、物质回收两个方面。

• 国外：过去二十五年经历了从少到多，逐年递增的快速增长模式；

  热点演变：污泥处理处置-资源化利用技术-----污泥减容技术、污泥稳定化技术一直是研究热点

  
  

• 国内：过去十五年经历了从无到有，逐年递增的快速增长模式，尤其是2006年后，文献数量呈指数增长模式；

  热点：污泥稳定化技术-----污泥热处理技术-------污泥减容技术、污泥资源化利用技术

2.5 研究热点：梯级利用

2.6 研究热点：污泥脱水

1吨污泥（99%含水率）：

污泥浓缩：含水率从99%下降到95%，将减少到200公斤

污泥脱水：含水率从95%下降到80%，将减少到50公斤（水40kg）

污泥深度脱水：可将含水率降低到60%，减少到25公斤（水15kg）

污泥干化：含水率降至40%以下降至17公斤（水7kg）

污泥焚烧：灰渣5-7 kg

 污泥脱水技术研究

2.7 厌氧消化研究

厌氧消化技术是实现污泥资源化回收的主流技术。

高氨氮条件下宏基因组分析

• 高氨氮胁迫下,与氨迁移转化和氨基酸代谢有关的基因相比稳定阶段相对丰度更低

• 产甲烷途径：乙酸利用型、甲醇利用型、氢利用型

• 通过宏基因组的分析，高氨氮胁迫下，促进了乙酸氧化成H2和CO2，促进了甲醇生成甲基，促进了氢利用型生成甲基，但是甲基转化甲烷途径受到抑制

• 高氨氮胁迫下，产甲烷途径的抑制主要来源于甲基转化甲烷途径

强化污泥有机质转化新技术与机制-直接种间电子传递途径

• 纳米磁铁矿强化了污泥系统中的直接种间电子传递（DIET）

• 缓解了污泥厌氧消化系统中挥发性脂肪酸的积累

• 提升了污泥厌氧消化系统的甲烷产量（增加26.6%）

• 改善了污泥厌氧消化系统中乙酸利用型产甲烷菌的代谢效率

2.8 污染物资源化梯级利用

城市污水高效处理与再生利用、城市污泥中C、N、P高效资源化回收

2.9 研究热点：高效堆肥技术

• 污泥快速稳定化的机制：高温发酵微生物有机物降解与腐殖化过程？

• 物质流能量流转化机制：腐殖质在能量、物质代谢中扮演角色；功能物质的合成代谢规律

2.10 研究热点：水热处理技术

2.11 研究热点：热解气化技术

方案一：协同处理

污水、污泥、生活源有机质协同处理、资源回收利用模式

方案二：污染物超标、土地利用受限

污泥厌氧消化生物处理+污泥干化焚烧/污泥热解气化

• 污泥厌氧消化生物处理：减量、降低含水率、稳定化

• 污泥干化焚烧处理：末端处理

• 目前我国污泥泥质差，所有工艺路线均遇到瓶颈，是污泥技术路线选择的难点

• 随着污水厂提质增效三年行动计划，总体判断：污泥量提升，有机物含量提高，污染物对污泥处理会产生积极作用

• 污泥生物处理的潜力要加强，实现稳定和减量和脱水，热化学处理作为末端处理

• 污泥污泥稳定化要求会提升，污泥永久性设施要慎重（污泥单独焚烧），过渡性措施（如协同处理）是目前比较好的选择

• 国家会加大工业污水进入市政污水厂的监管，污泥有毒有害物质会逐年降低

• 污水污泥中“污染物”资源化回收利用是未来发展趋势，污泥中富集了原水中的污染物质，具有“污染”和“资源”的双重属性，污泥中能源物质及营养物质的高效回收利用是未来科技创新的重点

• 国家全面推进生态文明建设，“资源循环、绿色、低碳、健康”是未来科技创新的重点，从“消灭”污泥到“利用”污泥观念转变是核心

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