戴晓虎：污泥处理处置全链条技术现状与需求分析

为什么我们对污泥处理这么重视?因为我们知道在一个污水厂整个的处理过程中，大部分的有机物，或者相当一部分的有机物，大部分的磷，还有相当一部分的氮全部富集到污泥当中去了，所以污泥是富集了污水当中的污染物和营养物质。那么倒过来讲，这部分的物质如果没有经过进一步的处理，将会对水环境，甚至大环境造成二次污染。所以污泥应该和污水处理同步的，我们国家属于为数不多的国家只重视了水的标准，排水的质量，但是在污泥这个方面相对来说是比较滞后。所以我们认为污泥的处理在某种程度上，因为它的难度比污水处理更高，所以应该说它的迫切性比我们现在目前提标改造到四类水更加重要。其实我们也核算过经费并不是很大，还是一个重视的程度。

为什么我们的污泥处理处置严重的滞后?这当中也有一个很重要的原因，就是我们国家的污泥和世界上其他的发达国家有差距，所以发达国家的一些成套的、先进的或者成熟的技术和理念，在我们国家遇到了这方面的瓶颈，这也是导致我们在污泥处理处置决策方面导致方向不明确等的重要因素。这个当中主要有两个方面的原因，一个是我们的有机质的含量比较低，我们在全国做了调研和测试，总体来说发达的城市可以达到60%的有机物的含量，但是我国大部分的城市只有在40%、50%甚至更低。我也觉得不能理解，我们的污水处理厂只有40%的微生物或者有机物的浓度，但是我们最终还是能够达标排放，同时污泥当中的大量无机物质对污水处理的效率和能耗是有一定影响的。当然我们的有机物含量低的原因，我个人认为可能是在管网建设上面的不足。

另外我们的污泥当中含沙量比较高，含沙颗粒比较细。在国外一般200个ml的含沙量的比例是比较高的，但是我们很多污水厂做了统计之后，只有在50到100左右，这个也是对我们的污水处理提出了更高的要求，同时导致污泥含沙量或者无机比较高的原因。在“十二五”期间，经过我们同仁以及国家的努力取得了很好的成效，主要的表现在三个方面，一个就是我们稳定化和资源化成套的技术，这个方面觉得了比较好的突破，特别是在高含固厌氧消化、高效的耗氧堆肥还有沼液的氨氧化方面取得了一定成效，不管是从装备还是设计方面;第二个方面，在污泥的脱水技术与装备产业化应用取得了很好的成绩，包括脱水的设备、干化的设备等等，因为我们国家的污水厂规模都很大，所以污泥量大，从地方政府角度来考虑，减量化是放在第一位的。正因为有这样的一个需求，所以在“十二五”期间开发了各种各样的设备。在这一方面应该说不管是技术也好，装备也好，在这方面取得了很好的成就;第三方面，在污泥的热化学处理方面，在“十二五”期间也有一些干化焚烧的系统已经投入运行，比较典型的像上海的竹园，无锡国联等等。同时也有一大批在水泥窑和发电厂的协同处置方面，特别是在水泥窑的协同，我们也有相应的科技计划的支撑，所以在这方面也取得了一定的成就;第三个方面，污泥新的技术开发主要表现为污泥的热解和水热反应方面、亚临界、超临界方面也取得了一定的进展。

同时我们应该说纵观国内整个污泥处理处置，有四条技术路线，分别是厌氧消化，耗氧发酵加土地利用、干化焚烧、深度脱水、应急填埋。不得不承认很多地方目前深度脱水和应急掩埋从经济投入来说，不管是从运营还是管理来说是一个简单的方式。但是我们认为这个方式随着未来土地的紧缺，包括我们国家生态文明建设对低碳要求的提升，应该说是一个过渡性的方式。在这个技术路线上面，一些技术的瓶颈，包括装备的瓶颈取得了一定的突破。现在技术的发展水平应该说前面的三条路线都已经实现了规模化的示范，深度脱水应该是属于产业化大规模的应用。随着未来的发展，这方面还是会有一定的限制。我们的标准建设、技术和装备的开发是分不开的，所以在“十二五”期间也增立了一些标准，包括土地、污泥、农用的标准马上也要颁布，这一系列的标准也是想促进污泥行业健康发展。通过国家的一些科技支撑项目，包括相关部委的支持，在“十二五”期间也建设了一批示范工程，包括北京、长沙、天津津南等一系列的项目实施，应该说对我们国家污泥处理处置技术路线的选择，包括未来的技术方向起了一个很好的引领作用。

这个是我们在前面取得的一些成效，但是离我们的目标还是有很大的差距，“水十条”明确了污水处理的设施产生的污泥应该进行稳定化、无害化和资源化的处理处置。当时也有相应的时间节点，现在看来离“水十条”的要求还是有一定的差距。至于污泥处理处置，里面主要是污水当中的易降解的有机物以及重金属等污染物，从处理处置来说，到底是应该遵循什么样的基本原则和目标?我们都知道污泥污水处理处置原来一直提到的是“四化”——减量化、稳定化、无害化和资源化，这个是我们一直挂在嘴上的，但是其实这个"四化"目前以及未来还是指导我们污泥处理处置很重要的基本原则。作为减量化来说是降低污泥的体积，因为它含水率比较高，同时还有一个很深层次的含义，要把污泥的量通过机械或者其他的方式降低。那么作为稳定化来说，这个也是我们国家现在污泥处理处置的短板，因为污泥当中有大量易腐的有机物，而这些易腐的有机物容易产生恶臭，容易到水体再进一步消消耗水体的氧气，进一步的生物降解，所以容易产生二次污染。为什么世界上的发达国家对污泥的稳定化有一个明确的要求，也就是说污泥出了污水厂之前必须要对污水厂没有处理掉的这部分的易降解的有机物要处理完，才能运出污水厂，所以稳定化也是相当重要;无害化是涉及到后续的处置，比如说污泥当中含有重金属等其他物质，怎么样通过一些处理手段，根据处置的要求去实现无害化的处理;资源化提的是在减量化、无害化、稳定化的过程当中，应该采取更加能够资源回收的技术路线，所以减量化、稳定化、无害化、资源化是这样一个关系。

从我们国家目前来说，稳定化是一个很大的短板，可以说大部分的污水厂基本上是生污泥浓缩脱水然后运出去，对后续的处置也带来了很大的影响，同时也容易造成二次污染。当然我们还有一个短板，就是从“四化”的角度去考虑，在资源化方面的理念还是比较缺乏。作为全链条的技术路线，我们在“十二五”取得了很大的进步，但是我们从污泥的处理不只是在污水处理厂处理完了就能够解决问题，而在工艺路线的选择应该要从全链条的技术路线来选择。这个当中我们可以看到污泥处理的共性肯定是浓缩脱水，这个是必须要做的，不管什么样的工艺路线。除了这个之外，我们有厌氧消化、耗氧堆肥、深度脱水等这些单元的组合取决于最后污泥处置。处置目前也只有下面几种方式，一种是土地的利用、建材利用、填埋，还有正在研究中的其他方法。整体来讲，我们讲的全链条污泥的产生，最后到污泥的处置，应该要系统的来考虑。

我这里没有提到的一块重要研究领域，在污泥处理过程中如何降低污泥量，这个也是一个研究的方向。刚刚提到了在处理处置的全链条过程当中涉及到了很多单元技术，而这些单元技术在整个的全链条当中到底有哪些优势或者哪些还需要提升?我想第一个污泥的减量化处理，这个是一个共性的技术，首先提到的是污泥的浓缩，浓缩这个系统应该说现在相对来说比较成熟，遇到了未来的瓶颈，一个是药耗如何在进一步的降低，另外一个是在浓缩方面设备智能化水平，也就是加药和整个控制智能化水平有待进一步的提升。在污泥脱水方面我们也做了很多工作，技术也是相当成熟。但是这个当中的瓶颈，针对我们国家污泥的量大，需要进一步的减量，从机械脱水的角度，我们现在机械脱水的设备和能脱水的潜力之间还是有一定的差异，这个需要我们进一步的研究、开发。第二个瓶颈问题是药剂，我们现在的脱水加了大量的化学药剂，当然这个是传统的。在国外污泥量少，可能不是一个问题，但是随着我们国家这么大的污泥量，包括厂的规模这么大，新型、绿色、低碳、环保的药剂的开发应该是下一步工作的重点，或者用其他的处理手段，包括热处理手段、预处理来提高脱水效率。当然智能化的水平，随着现在互联网的开发，这方面也是会有一定的发展。作为污泥的深度脱水，这个也是我们国家没有办法的办法，所以加更多的药剂，再加上一些无机物质，这个作为填埋可以，但是作为其他的处理处置方式，应该说还是有一定的影响。但是我认为我们在污水厂追求更高的含水率，但是更环保、更绿色是我们作为企业，作为科研院所要追求的目标。我现在也见到有分级处理，第一级脱到80%，在这个基础上通过自主创新再脱到70%、60%或者50%，我觉得这些都提供了一些方法，包括现在也有电渗析、真空等方法，这个也是我们未来的一个发展方向。当然我们现有的深度脱水、大量药剂填埋等的成本比较低，但是这不是我们国家未来的发展方向。

在接下来单元的技术就是污泥的稳定化处理技术，这其实是一个“四化”当中很重要的一化，主要是能够降解有机物质，灭菌，抑制恶臭，减少二次污染的风险，这一块是我们国家污泥处置处理的短板。作为稳定化的处理，我们知道有厌氧消化，也有好氧稳定，那么在好氧当中也有延时报气，或者是浓缩污泥高温耗氧稳定，或者我们提到的堆肥的处理方式。这一系列的方式都是利用生物过程降解污水当中污水厂没有降解掉的，而且是易降解、易腐臭的有机物质，主要是固体物质，在厌氧稳定方面高含固的厌氧消化技术取得了比较好的进展。现在我们新设计的污水处理的项目很多都采用了高含固的厌氧消化，过去我们知道厌氧消化是3%的含固率，后来到5%，上海的白龙港。现在我们的厌氧消化从设计来说提到了10%甚至15%，也就是说厌氧消化的油积是大幅度的减少，提升了单位处理的效率，以及厌氧消化的效能。同时在污泥稳定化方面，协同厌氧消化技术也得到了很好的发展，主要是跟餐厨和城市有机质的协同厌氧消化，在国内也有比较好的工程示范，这样一方面解决了污泥稳定化的问题，同时也可以通过这样的方式去解决餐厨、城市有机质资源化利用的问题。投入的成本提升不大的情况下，可以更好的提升基础设施的效率。我一直在说传统的厌氧消化相当于一个造好了的发电厂，但是只有30%的煤炭在那儿烧，高含度厌氧消化有可能提供60%的碳源，如果再添加餐厨及其他的有机物可能会发挥到80%到90%的效率，这样可以大大的提升厌氧稳定的效率。

厌氧消化也有瓶颈，这个也是科研院所包括企业接下来共同关注的，第一个就是我们的转化率现在只能达到50%，停留时间比较长，相当于一个黑箱，在调控等方面存在着一定的障碍，所以说我们在经过厌氧消化以后还有造渣，比起生污泥是减少到20%到50%，但是毕竟还是要有一个出路的问题。所以在厌氧消化，在很多决策的时候，政府为什么倾向于干化焚烧?是因为觉得减量彻底。作为厌氧消化可能只是当中的一个环节，接下来对沼渣的处置还需要有一定的方法，这也是厌氧消化在工艺路线决策时候的一个考虑。我个人认为，厌氧消化的减量化和稳定化的效果是十分的明显，所以我一直在说有一个城市，现在一千吨的污泥，有一种是倾向于烧掉，我说你如果加了厌氧消化，再加热能干化只烧200吨，对环境的影响，包括对公众起到一个很好的作用，也就是说一千吨的污泥也要投一千吨污泥的投资，那么我加了厌氧消化后面哪怕干化焚烧，那只有两百多吨，同时这个两百多吨可以采用多元化的其他途径去消化，比如说土地利用、园林绿化等等。

第二个厌氧消化遇到的瓶颈是沼液的处理，如果是单独集中的厌氧消化达标排放的成本是相当高的，当然在这一个方面现在目前厌氧技术也得到的一定应用，但是总体来说沼液还是问题，像保定直接在污水厂处理到一定水平，排到污水厂去协同处理，这个问题就得到比较好的解决。在沼液方面现在也有一些新的研究，好氧堆肥的技术很成熟，在我们国家利用很多，存在的问题一个是产品的保障，厌氧消化是停不下来的，二十天就是二十天，稳定化的程度有保障，但是好氧堆肥取决于添加的辅料，而这个辅料是需要钱去买的，在这个方面怎么样去实现质量的控制，同时臭味的问题、占地的面积、辅料添加、高温好氧、智能化控制等问题得到了很好的关注。对于干化处理，毕竟它是一个能耗比较高的技术，所以它是采用的热化的方法，在这个方面我们国家的企业也做了大量的工作，现在有低温真空干化，低温带式干化等新型干化方法，取得了很好的进展。但是我们认为把污泥当中的水拿出来，第一步还是要想办法通过机械的方法，因为机械是最便宜的方法，拿不出来的时候用干化的方法也是一种比较好的途径。

我们都知道焚烧的成本很高，尾气处理的要求比较高，同时可能很多地方政府受到的在环评的要求，包括临壁效应、公众的接受度，它的优势是减量比较彻底，比如说一千吨的污泥，干化焚烧以后，最后的灰渣还有800吨，如果是厌氧消化加上干化还有200吨，也就是一倍多的概念。总体来说从很多的决策部门来说，认为这还是一个减量彻底的技术。协同焚烧在我们国家已经有很多的案例，也有很多地方把协同焚烧再回到了独立处理，这个当中主要是发电厂有一定产能的限制，还有水泥窑的限制，在垃圾焚烧的时候涉及到污泥在垃圾焚烧里面是不是能够很完整的解决掉，否则会影响垃圾焚烧最后处理的效果，因为要求灰渣有机物的含量不能5%。当然有污泥的热解、气化的技术，这些技术和污泥焚烧相比，二次污染要小得多，这属于新型工艺，对单一的工业的机制技术比较成熟。在污泥方面，目前还是属于示范的阶段。产物的出路，碳、油也需要进一步的探讨。污泥的水热处理也是一个单元技术，这个当中有氧临界、超临界，氧临界主要问题是出来的液体有机物的浓度很高，还有很多难降解的有机物。在超临界涉及到成本的问题，总体来说也是属于新型的工艺，有前途的工艺，但是装备和技术方面还有待于进一步的提升。

总体来说，从污泥的全链条现状来说，土地利用现在国家的政策方面还有一定的瓶颈，所以我们叫它无处可去，当然现在还有地方去推园林绿化等等去试图打开这个路。干化焚烧成本太高，老百姓难以接受，填埋降落的地方会越来越少，这个也导致了国家污泥处理处置比较重要的瓶颈，就是处置的路线没有得到很好的解决。接下来除了推动现有的技术以外，还是要加强科技创新。应该说现在各个国家，包括我们国家在这一方面活力很强，论文的发表情况逐年在增加，可想而知污泥处理处置是一个很重要的研究热点。同时加上我们国家对污泥的重视，更需要科研院所加强创新。污泥从生态文明建设、低碳等等方面去考虑，从未来来说还是要追求资源化循环利用、绿色低碳的这个路线，所以在这个方面有很多的这方面前期的一些研究。我们也感觉到下面技术方面在这些方面的突破，特别是污泥提到了资源化循环和资源化回收，污水的资源化回收当中很重要的应该是污泥的资源化回收，因为污泥是把污水当中的资源物质富集到污泥当中来。

最后，我们国家有它的特殊性，环境容量的缺乏，污泥量大，所以难度大，也导致了我们现在的污泥问题依然还是十分严峻。和污水处理相比，污泥处理技术和方方面面的支持是严重滞后，一直讲处置决定处理，所以处置的不畅也是导致了我们国家在污泥工艺选择方面存在的一些问题。所以未来我们在单向技术的研究，包括单向技术互相之间的衔接全链条的解决方案，是我们在座的企业和我们的专家、科研院所应该要考虑的一个重点。面临气候变化、资源短缺的问题，资源回收、绿色健康是我们未来技术创新的一个重点。相信我们国家有这么大的市场，有这么多科技的投入，以及这么多企业高校的参与，我们国家对未来的污泥处理处置解决方面会走在世界的领先水平。谢谢大家。