城镇污水厂污泥处理技术创新思考
➤ 国内污泥处理处置形势
➤ 污泥处理处置目标
➤ 污泥处理处置技术现状
➤ 污泥处理处置的发展方向
形势
重水轻泥——我国污泥产量大、污泥处理处置形势严峻
数据
➢污水厂数量 (2017)：3900座，污水处理能力：1.8亿m3/d
➢目前污泥年产量：>4000万吨，预计2020年产泥量：6000万吨
l 污泥处理处置投资占总投资的30%、运行占总运行费用的50%以上；
➢ 污泥中含原水30-50%有机物、30-50%TN、95%TP；含重金属、病原菌、持久性有机物；
污水提标改造，污水消毒、四类水、再生水等快速推进，而污泥问题却没有得到解决；
污泥是污水处理中的“世界难题”，污泥处理处置现状与我国污水处理差距甚大，远远落后发达国家，与我国大国地位及生态文明建设不相符；
新一轮环保督查中，污泥问题依然十分突出。
目标
1、污泥处理处置标准粗放、落地困难、差距大
污泥处理处置的各类标准
由上图可见，污泥处理处置标准繁多，但和实际需求相比，到底污泥要处理到什么水平？哪种标准才真正符合要求？其实，标准繁多，有时会导致无法考核监管。
2、处置决定处理，污泥处置出路不清晰
（1）土地利用
水十条：禁止处理处置不达标的污泥进入耕地污泥土地利用标准（食物链和非食物链）单元技术的衔接，环境经济效益全生命周期评估。
缺点及弊端：污泥无处可去。
（2）焚烧/填埋/建材
处理单元技术的衔接，减量化技术应用，实现焚烧量最低，新技术开发。
缺点及弊端：公众接受度低，成本太高。
（3）填埋
我国现有填埋场将满负荷运行临时过渡性的技术路线不符合未来发展趋势。、
缺点及弊端：无地可埋。
针对污泥处理处置标准粗放、考核监管不明确、出路不清晰等现状及弊端，“水十条”中提出稳定化、无害化和资源化的污泥处理处置目标。
污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。
——“水十条”
技术
1、科技创新的必要性
污泥中富含有机物和营养物质，随着污水资源化研究的深入，污泥资源化领域的研究已成为全球研究热点。
我国城市污泥量大，质差，在世界范围内十分罕见；国外既有污泥处理处置理论和技术无法切实解决当前面临的特殊困境，迫切需要通过科技创新，形成我国污泥绿色低碳安全的理论体系和系统性解决方案。
污泥的资源化
能源、资源短缺、全球气候变化、粮食安全、土壤矿化，全球磷资源的短缺等现实问题，污泥资源化也越来越受到重视，污泥资源化能源化符合目前科技发展水平。
国外发达国家成功经验，回收污水运行能耗50-60%、污泥氮、磷回收，可替代一部分氮、磷肥需求，污泥有机质土壤改良。
2、科学问题、目标导向
问题：
➢ 污泥水分的去除；
➢污泥中“污染物”资源化；
➢ 污泥难降解污染物去除与稳定；
➢ 污泥产物的环境行为及交互属性。
目标导向：
➢污泥水的结合赋存形态；
➢污泥水的高效去除原理及方法；
➢ “污染物”存在形态；
➢ 生物反应过程物质迁移转化及微生物调控机制；
➢ 物理化学过程物质转化原理；
➢污泥复杂体系多级多相/分质分相资源回收方法；
➢ 重金属、微塑料、持久性有机物赋存及转化机制；
➢ 污泥产物环境行为与交互属性；
➢污泥处理处置风险评估与碳排放基准；
➢ 污泥残渣制备功能材料原理。
3、污泥处理技术创新核心：稳定化、减量化
污泥处理技术路线多样化、稳定化、减量化是共性工艺
4、污泥含水率高是污泥处理的瓶颈
污泥浓缩：含水率从99%下降到95%，体积将减少200公斤；
污泥脱水：含水率从95%下降到80%，体积将减少到50公斤；
污泥深度脱水：可将含水率降低到60%，体积减少到25公斤；
污泥干化：含水率降至40%以下体积降至17公斤；
污泥焚烧：分解有机物，灰渣。
核心：污泥减量与改性。
前景
➢ 作为污水除磷脱氮的补充碳源：总氮和磷去除率平均提高约30%(Xiang Li et al., 2011)；
➢ 产甲烷：1g COD~0.35m3甲烷，即12530kJ/g COD (Daigger, 2009)；
➢ 产氢：最大能达到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008)；
➢ 制PHA：转换效率高达36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006)；
➢ 微生物燃料电池（MFC）：理论上1kg COD能转化成4 kWh电能 (Halim, 2012)；
➢ 生物柴油：美国污水厂每年可产生大约1.4×106 m3的生物柴油，相当于全美柴油需求量的1% (Dufreche et al., 2007)；
➢ 热解/水热制生物碳土：碳减排12% (Woolf et al., 2010)；
➢ 提取蛋白：蛋白最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008)；
➢ 制氮肥：干污泥中N含量3-4% 多为有机氮(US, EPA), 若污水中的氮全部利用，可占氮肥产量的30% (WERF, 2011)；
➢ 制磷肥：美国：干污泥中含P2-3%，1t干污泥含的P价值7美元(Jordan, 2011)；日本：将污水中的磷（每年5万吨）回收可解决磷矿进口的20%。
● 我国环境容量缺乏，污泥量大，污泥泥质差，污泥问题十分严峻；
● 相比污水处理（提标、四类水等），污泥处理处置的投入和重视程度严重滞后，污水处理任务没有完成；
● 处置决定处理，处置途径不畅是我国污泥处理处置的关键问题；
● 观念、理念的转变是解决污泥问题的核心；
● 污泥的泥质、泥量随着管网提质会有所改变，永久性措施需慎重考虑；
● 面临气候变化，能源资源短缺等问题，“资源循环、绿色、健康”的未来技术创新的重点，污水污泥中“污染物”资源化回收利用是未来发展趋势。
未来的展望我想不仅仅我是大学出来的，我想技术创新还是我们首要的任务，为什么呢？因为对我们是一个很好的机遇，因为我们污泥的泥质等等有很大的差异，所以我们必须要在技术上面有更好的创新。
第二个我觉得作为技术创新是更加有必要的，我个人认为我们国家的环境能量，总体的环境容量是短缺的，在这样的环境下我相信不管是焚烧也好，将来的还会提高。因为整个城市的结构都是超大型的城市，人口比较密集，资源比较短缺，我相信要通过新的理念、新的技术在这方面不断的技术创新，有没有条件？我认为是有的。因为我个人认为我们现在已经进步到互联网的时代，进入到一个学科交叉的时代，而且我们的分子生物学等等比我们十年、二十年前进步很大，我相信在技术创新方面会有一批新的技术，当中包括药剂、工人材料，包括新技术、新原理、新理念。
最后，我想机遇和挑战是并存的，第二我们国家有这么大的市场，我相信我们在座的700多人共同的努力下，还有我们这么多污泥很权威的专家共同引领污泥处理处置技术未来的发展，我想我们"十三五"一定会比"十二五"做得更好。我们有一个污泥处理处置的宣言，当时提到的就是我们要通过我们的技术，通过我们的努力在解决问题的同时要实现污泥的最大化的资源化的利用，这是我们未来的发展的目标。我想通过大家的共同的努力应该能够实现！讲得不对的地方请大家多批评指正，谢谢！
污泥处理处置行业鱼龙混杂、泥沙俱下，可谓一锅大杂烩。本文只阐述观点，不展开论证。笔者不想说服任何人，只想旗帜鲜明的表达个人观点，对与错，读者自行明鉴。不同意的欢迎批评指正，尽管拍砖，反正我也不改。如认为有些微启发参考价值的，我将引以为同道而自豪。
1、造假、瞒报、虚报、夸大和欺骗
我反对瞒报甚至拿虚假的投资、运行数据来愚弄大众，这方面的现象极为普遍，至今除了极少数项目，如广州津生污泥制砖的BOT项目（已关闭）和北京水泥厂项目外，对外一律严守“秘密”，石洞口只是其中之一，但作为国内首个耗费巨资的进口干化焚烧项目，其恶劣影响和误导作用难辞其咎。
夸大宣传，在这方面，各种神奇的“化学调质+压滤脱水”可谓典型，以神秘“添加剂”配方保密为名，行欺骗和误导之实。
2、不公平竞争
各种形式的不公平竞争，这方面以某个跨国公司所参与的几个项目（重庆唐家陀、苏州工业园区、天津滨海，想操作但被搅局的南海绿电、有待揭开谜底的重庆鸡冠石等）最为典型，这些都有招标文件为证，无需多言。设立各种门槛，将竞争对手屏蔽在外，这种形式的招标纯属摆设，是否有利于行业的发展，不言自明。
3、形成二次污染的不合格处置
倒装的“焚烧+干化”。萧山项目无论所公布的数据如何“节能”，如何“低成本”，这种所谓的焚烧事实上在造成二次污染。感兴趣的到现场的大门口一站便知。
这种形式的焚烧，与广州越堡水泥的干化属于同一种类型。后者有人大代表的证言在，有越堡接受媒体采访的解说在，无需多言。
采用燃煤锅炉焚烧危险废物或准危险废物，这方面以高含有机卤化物的造纸污泥为代表，是一种非常令人担心的危险现象。可以到所有炉子上“一烧了之”的市政污泥，已经在严重污染大片国土。再将各类工业污泥不加区分地“一锅烩”，如新嘉爱斯污泥干化电厂混烧项目，所烧污泥相当一部分可能属于工业危废，居然能顺利通过环评，这种现象实在令人费解。遭到臭气投诉的越堡水泥，以市政污泥的名义处理一些属于危废的工业污泥（收费应能高10倍），通过倒装的焚烧干化（水泥窑烟气用于干化后，被污染烟气直排），肆意向大气排污，居然无人觉察。如果建设垃圾焚烧炉能引起民众抗议，这种污染物浓度百倍千倍万倍于生活垃圾的工业污泥竟然能大行其道地掺烧而不被注意到，可见我国环境法规之缺失和管理混乱之一斑。
欧洲有电厂掺烧干化后市政污泥的应用不假，但在我国情况大不相同。我国市政污水中混有大量工业污水，污泥中重金属和有机卤化物浓度高出欧洲数倍乃至数百倍。少量掺烧，由于稀释作用，污染物减量事实上无法实现，也无从监控。企业出于利益考虑，更不会真的为了少量污染物喷大量昂贵的活性炭粉来防治二噁英和重金属，也不会将本来可卖钱的粉煤灰作为危废飞灰，花巨资去请别人代为处置。说到底，如果本来企业就是仅仅借污泥名义靠打擦边球上了热电项目，现在指望其能以诚信姿态去承兑当初那昂贵而无益的许诺，稍懂点国情的人都知道那是不可能的。惟其如此，只有禁绝才是唯一出路。
4、假节能、真耗能的处理
湿泥在电厂锅炉直接焚烧。这种国外已经淘汰、联合国环境组织和欧盟BAT（最佳可行技术）所摒弃的技术路线，被一些急于“戴环保绿帽子”的企业以“节能减排”、“污泥发电”的名义大力推行，纯属自误误人。
以偏概全地宣传所谓的“节能减排”，典型的如深南电项目，尽管利用低温废热进行干化节约了热能支出，但项目必须为此支付远高于热能的电能成本，甚至还要冒项目无法运行的风险，这一点恐怕是企业很难预料和承受的。类似还有重庆唐家沱的两段式干化，高昂的电能成本，早已使热能节能的优势全无。
5、不合理的“低成本”和“高成本”处置
不考虑长期环境影响的所谓“低成本”处置，如大量添加三氯化铁和生石灰的化学调质压滤后填埋，这些物质除了可能渗出进入渗滤液外，目前廉价的化工原料（本身也是高环境代价的产品）并不意味着对子孙后代“便宜”。
不计代价的不合理“高成本”处置，无论热值是否足够、含水率高低，一律干化焚烧。以目前各级政府可能协调的处置费考虑，类似政策事实上在鼓励不合格的野蛮焚烧。北京水泥厂项目则属于另一种利益冲突的特例，明明在污水处理厂机械脱水可以办到的事情，到头来却要处置商（抢了排水集团的蛋糕的竞争者）以昂贵的热能支出为代价，这方面存在着明显的政策管理问题。
我赞成采用所有必要手段，对污泥进行机械脱水到可行的干度。当然，离心机必须慎重考虑含沙量的磨蚀问题。絮凝剂或其它助剂、电能消耗及其成本，只要控制在合理范围内。
化学调质也是可接受的，但必须有限度，这一限度在于它需要考虑后续的处置。如果要进水泥窑，添加硫、氯和生石灰类的助剂（熟石灰在窑系统中重新释放大量的水）都会起到相反的效果。如果是填埋，也必须考虑对渗滤液的长期影响。
超声波等物理方法调质也值得考虑，但必须考虑超声波对人体的危害以及防护问题。
我赞成采用所有热干化的技术进行污泥减量，包括曾经批评过的流化床、带式机。我反对的不是这些技术本身，而是某些不负责任的厂商过分夸大或虚假的宣传。
这方面，首先应该澄清三个认识上的误区：
1）尽可能使用清洁能源以及工业废热余热。笔者同意《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》所提出的“不宜采用优质一次能源作为主要干化热源”的观点。余热、废热干化是一个比较好的思路。某些城市不计成本的选择高耗能工艺处理污泥，注定是短命的工程。
2）要重视污泥干化安全问题。笔者赞同《技术政策》中所言“要严格防范热干化可能产生的安全事故”，从事故几率上看，绝大部分干化工艺都是安全的，但误操作、污泥中混入危险源、粉尘长期积聚产生自燃等才是产生事故的真正原因。了解这类问题，就可采取因应措施。
3）热干化并不是昂贵的处理技术。污泥处理处置无论如何是固体废物中最难的一类，难点就在于难脱水，热法脱水是效率最高的一种方式，但能耗不可避免。石洞口项目以煤补燃，处理含固率20-22%污泥的直接成本应不止240元。北京水泥厂处理含固率12-16%的污泥，含折旧的经营成本也超过了375元的处置费。说到底，是含水率高造成的热干化成本高。国外污泥动辄数百美元的处置费，热干化之所以较为流行，一定与它的经济性和有效性相关。它的定位应该是远低于焚烧、略高于堆肥的一种大规模减量处理方式。
所有热干化技术都可用，但也有一些前提条件，这包括：
1）没有上述我所明确反对的问题；
2）针对特定泥性、项目条件，没有技术上的不适应性，如污泥中高含沙量、高含水率、高含油率、产品最终干度等造成设备难以稳定运行或无法实现目标。
3）在技术上是可靠、经过长期实践检验证实的，应用项目案例较多的，在安全上具有合理可靠的措施。
我赞成在条件许可（项目占地、环保措施到位、泥性、污染物浓度、土地利用控制追踪体系等）的地区，优先采用堆肥熟化并使污泥最终以土地利用的形式消纳，实现有机物还田。
但值得注意的是，以上条件的达成并非易事，其中尤以追踪体系的建立最为困难，而这是安全利用的最起码条件。基于我国城市发展过程中大量工业污染物混入市政污水的现实，这种体系的建立非常必要。
我反对玩弄数据，对重金属的污染现状轻描淡写；也反对过度严格，造成实际上对土地利用的恐慌心理。应由国家牵头成立污泥土地利用的专业监察机构，监督法规的执行以保护土地不被污染。避免目前污泥堆肥和土地利用政策的执笔者同时也是技术提供商的双重角色和利益冲突。
我赞成采用好氧技术进行生物干化减量，这种方式有别于土地利用，其最终“产品”可进行安全填埋。但生物干化必须考虑相关臭气治理、渗滤液处理的成本。目前山东一家做“智能高温好氧发酵一体化设备”的公司（工艺可咨询15166938816，是我的朋友），走装置化道路，全封闭状态下快速发酵，前景不错。
我赞成采用厌氧消化手段对污泥进行减量，获得生物质能源，如威立雅的青岛麦岛项目。特别赞成采用城市及乡村各种其它有机废弃物（如餐厨垃圾、食品垃圾等）以提高有机质含量，实现更高的产气率，如大连夏家河项目所进行的探索。
根据目前国内污泥厌氧项目运行的问题，大量项目实际停运（北京高碑店、小红门，重庆鸡冠石、唐家沱等），或产气率严重偏低，软件技术亟待提高。很多厌氧项目采用的是清单采购的形式，这种纯粹的机械招标，使一些技术上没什么优势但习惯于低价中标的企业建设了大量项目，但都运行不良。
厌氧消化只是处理的一段，还远未达到大规模减量和彻底稳定化。对厌氧消化系统的评价还应考虑其后续的处理处置成本，如沼渣干燥、高浓度沼液上清液的处理，以及相关的臭气治理等。而且，安全也是极具争议，尤其是天津爆炸事件以后。
我赞成采用专用的焚烧炉进行污泥焚烧，如深圳宝安、深圳上洋和上海竹园项目等。不同炉型，可能对干化后含水率的要求不同，但归根结底，干化焚烧有利于利用污泥自身的少量热值，以减少最终的补热燃料量。
干化焚烧的效能评价应以热能和电能的综合能耗来看。因污泥自身含水率和热值的差别，不同炉型与不同干化的组合，会有不同的热效率。
我赞成“干化+焚烧”，但反对倒置的“焚烧+干化”。焚烧要“节能”不能以罔顾环境为代价。
我赞成采用垃圾焚烧炉掺烧干化污泥。毫无疑问，这种形式的混烧无需担心其排放问题，只要焚烧炉确实是按照标准在运行。
上述两类焚烧均仅限于非危险废物的市政污泥和部分工业污泥的处置。
我赞成采用回转窑等形式对属于危废的污泥进行焚烧，但这种焚烧必须严格执行危废焚烧的规定，如确保1100度焚烧温度、停留时间2秒以上、设置急冷段、活性炭喷射与袋除尘、湿法烟气洗涤等，而不能以一句“活性炭吸附”敷衍了事。
我赞成水泥窑协同处置污泥（包括列入危险废物的部分工业污泥，如造纸污泥），无论污泥的干化是在水泥厂内还是在水泥厂外进行。众所周知，水泥窑是所有热工装置中最适宜处置危险废弃物的混烧设备。但也有所保留：不能处置含铬的电镀污泥，因产生的六价铬会在产品中溶出。此外，对汞、镉含量高的污泥，必须考虑在布袋除尘器前加装活性炭喷射设施，否则必须严格限制其处置量。事实上我国在危废方面已建立了与国外类似的水泥窑准烧许可证制度，只不过这种制度还应在总量控制上进一步完善。
同理，我不能赞同将水泥窑的“干化+焚烧”也倒置为“焚烧+干化”，即采用水泥窑烟气进行直接干化，干化后被污染的废气直排。无论对这些臭气治理如何，在干化过程中污泥中大量污染物还是会被200~300度烟气释放到环境中。
我赞成制砖企业利用窑炉余热干化焚烧污泥灰渣制砖，只要工艺流程设计严谨合理，是一种很好的出路。此举能耗成本最低、减量化最彻底，最终少量灰渣稀释至建材中，其危害远远低于其他消纳途径。
笔者以为，环保技术路线可以有差别，处理处置成本可以有差别，运行效率可以有差别，但一项原则问题不能随意打折扣，即环境保护和治理项目不能再造成二次污染。
不幸的是，我们目前所看到的很多环保项目罔顾这个基本原则，“环保项目不环保”，有些环保企业“画虎不成反累犬”，比如某省某地的一些企业，你剽窃人家工艺也就罢了，却做得不伦不类粗制滥造，低质低价搅混水，误导大众认知，实属可恶！还有的项目，环评只做官样文章，收钱办事，不负责任！如果任其发展下去，我国的环境污染只会进一步加剧，我们有何脸面对子孙交代？！
本文对事不对人，仅代表个人观点，欢迎不同宝贵意见。能提出不同意见，最起码说明你是用心在关注环保。