净水技术|范勇：城镇污水厂污泥处理处置现状分析及其工程方案论证
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范 勇
（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）
随着我国城镇化的快速推进，越来越多的人口向城镇集中，城镇化率不断提高。同时，城镇污水收集率不断增加，处理量越来越大。根据《全国环境统计公报（2015年）》数据显示，2015 年，全国共调查统计6 910座城镇污水处理厂，设计处理能力合计18 736万m3/d，全年共处理废水532.3亿m3 。与此同时，我国城镇污水处理厂的污泥产生量随之大幅增加。从2009年起，我国城镇污泥产量以每年约6%的增长率增长，2015年污泥产量较2014年更是增长了7.7%，达到3015.9万t。然而，污泥无害化处理处置的情况却并不理想。有研究表明，2015年我国城镇污水处理厂产生的污泥，仅有31%~36%左右经过了无害化处理处置。相对巨量的污泥总量，现状无害化处理处置率并不令人满意。因此在方案设计阶段，必须重视和加强污泥处理处置方案的论证工作，提高污泥无害化处理处置率，从而真正实现城镇污水处理厂的环境效益。
1
常用污泥处理处置技术路线
污泥处理和污泥处置是相互影响、相互制约、密不可分的两个环节。污泥如何处理、达到何种处理程度取决于污泥处置（污泥最终出路）的方式。可以这么说，处置决定处理, 处理满足处置，也可以说处置是目标，处理是途径。目前污泥处理技术多样，相对而言污泥处置的技术路线较为明确，《城镇污水处理厂污泥处置分类》（GB/T 23484—2009）中，明确给出了四类污泥处置出路，即：土地利用、填埋、建材利用以及焚烧。在该标准中，污泥焚烧被列为一种处置出路，但笔者认为，污泥焚烧同时也是污泥处理的一种方式。
1.1
土地利用
污水处理厂污泥经无害化、稳定化处理后，在重金属等有毒有害指标均符合相关标准要求的前提下，应用于农田、林地、园林绿化、土地改良等领域称为土地利用。土地利用在欧美等发达国家也是一种常见的污泥处置方式。当然，这是在一整套从源头到田头的严格的检测监管体系及法律法规约束下实现的。在我国，鉴于历史的原因以及行政区划和管理条线分割，虽然针对不同的土地利用用途，已经对应建立了对应的污泥泥质标准，但是污泥处理处置以及施用的检测监管体系，包括配套的政策和法律法规，仍然处于逐步建立和完善过程之中。现实中，污泥土地利用的安全性备受质疑。如果没有完善的配套检测监管措施、可靠的土地利用消纳途径以及明确的支持政策，土地利用的二次污染风险较大。鉴于此，《农用土壤环境管理办法（试行）》第十二条中明确规定：禁止在农用地排放、倾倒、使用污泥、清淤底泥、尾矿（渣）等可能对土壤造成污染的固体废物，并同时明确，园地、草地、林地可参照该办法。建议还是要向欧美发达国家学习，加快建立和完善一整套符合我国国情的从源头到田头的污泥土地利用的检测监管体系和政策法律法规。
1.2
填埋
填埋是我国至今污泥处置的最主要方式。据统计，2013年填埋的污泥占我国污泥总量的60%左右。然而，对于经济发达、土地资源日渐稀缺的地区，污泥填埋的经济性及可行性正变得越来越差。而且，由于填埋场大多为露天，没有经过稳定化和无害化的污泥经过雨水淋浸后，会很快恢复原形，不但大大缩短了垃圾填埋场的使用寿命，而且对填埋场地的安全和周边环境构成严重的危害。因此，在进入填埋场之前，应尽可能对污水厂污泥进行减量化、稳定化、无害化处理，不仅要降低污泥含水率，更重要的是要降低污泥有机质含量。我国《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》GB/T 23485—2009规定，对污泥进入填埋场与垃圾混合填埋时，应符合包括8项重金属指标在内的污染物指标，同时，要求含水率<60%，且混合比≤8%；污泥作为覆盖土利用时，含水率<45%且横向剪切强度>25 kN/m3，但是对有机物含量指标没有要求。国际上，发达国家对污泥进入填埋场处置的要求还是非常严格的。例如，荷兰要求有机物含量小于污泥干重10%的焚烧灰渣可填埋处置，瑞典从2005年起填埋场不再接收有机污泥。
1.3
建材利用
建材利用是将污泥作为制作建材的部分原材料的处置方式，包括将污泥作为制砖、骨料或陶粒等的部分原料。但是，由于制砖等建材生产企业往往规模较小，将污泥作为部分原材料后，生产工艺流程往往未进行必要的改造，污泥在这些生产企业发生污染扩散转移的风险没有得到有效控制。若一旦进行改造，针对污泥掺入后的污染控制措施所带来的建设运行费用，企业势必难以承担。因此在缺乏监管的情况下，这些企业能否长期坚持良好地承担起环境保护的社会责任成疑。更重要的是，无论砖、骨料还是陶粒，都是商品。只有当这些商品被销售，并被应用于工程，回归到自然界且呈现长期稳定、不影响生态环境的状态，才算完成了污泥的处置。否则的话，这个处置就没有完成。特别需要避免的是，所生产的建材由于销路不畅或者没有销路大量堆积，对库存形成极大压力，甚至导致企业停产，最终导致污水处理厂污泥处置出路不能落实。因此，污泥建材利用，要注意运输及生产环节的污染控制，更重要的是落实此类建材产品有持续稳定的市场空间，能够以长期稳定的状态回归到环境中去，不仅需要依靠市场经济，还需要政府一定的政策扶持和市场保障。
1.4
焚烧
污泥焚烧是指利用焚烧炉将污水处理厂污泥完全矿化为少量灰烬的处理处置方式。与其他处置方式相比，污泥焚烧可以迅速以及大幅度地使污泥达到减量化的目的。随着科学技术水平提高以及先进制造业、现代建造业发展，污泥处理技术及焚烧技术也逐步得到改进提高，相关设施设计建造日趋完善，并能满足越来越严格的环境要求，并可以充分处理不适用于资源化利用的污泥。特别对于经济发达、人口密集、土地资源紧张的地区，焚烧被认为是一种经济有效的污泥处理处置方式。城镇污水处理厂污泥焚烧主要有协同焚烧和单独焚烧两种方式。在协同焚烧中，目前比较广泛的是利用热电厂焚烧系统进行污泥的焚烧。但是，自2013年9月10日国务院发布《大气污染防治行动计划》起，各地陆续出台大气污染治理相关政策。其中，重点是整改燃煤锅炉和煤改气，削减燃煤量，大力推广发展清洁能源。城镇污水处理厂污泥送燃煤电厂协同焚烧，将面临可供协同焚烧的电厂越来越少、运距越来越长，经济性越来越差的局面。
2
城镇污水处理厂污泥处理处置存在的问题
2.1
重水轻泥
过去多年来无论是政策制定还是工程实施，无论是标准制定还是运行监管，都存在着严重的重水轻泥现象。随着各级政府对污水治理的投入，城镇污水的收集处理率不断提高。据住建部2016年城乡建设统计公报，截止2016年底，我国城市污水处理率达到93.44%，县城的污水处理率也达到了87.38%。同时，污水处理厂出水标准也在不断提高，从二级排放标准，到一级B，又到一级A，现在很多地方又提高到了准地表四类水标准。对污水中主要污染物的排放，有很多强制性约束指标，也有硬性的减排指标考核要求，同时严格监管污水处理厂污染物排放，并且做到了实时在线监测。可以说，在污水处理方面，政策制定、标准体系、监管体系、建设程序包括设计建造技术都日臻成熟。然而，本该泥水同步的污泥处理处置，现在从各方面来看，都远远滞后于污水处理。
2.2
历史欠账多
历史欠账也是由于长期以来重水轻泥带来的后果。在面对大量新产生的污泥的同时，还需要面对未被合理处理处置的老污泥。目前还有不少地区对污泥处理处置没有引起足够的重视，没有从长计议，没有从根本上解决污泥处理处置，老账未清，又形成新的欠账。
2.3
管理体系不够完善
各政府部门对于污泥处理处置及出路的管理体系尚不够完善，尤其是还没有建立完善的污泥全过程监测监管体系。各行业部门各自为政，未形成联动机制，导致污泥的最终去向没有得到有效监管。
2.4
污泥处理处置的规划滞后
很多地区至今仍没有对污泥处理处置的整体规划。污泥处理处置是个系统工程，需要统筹考虑。从规划层面，应当先确定处置方向，再反过来影响到污泥的处理工艺选择。而污泥在处理和处置过程中，还存在收集转运的问题。因此，污泥的处理处置要尽早规划，要与城市规划同步，与污水处理设施的布置统筹考虑。
2.5
技术路线合理性的后评价难度大
污泥处理处置方式的技术路线多，与比污水处理技术路线的选择相比，更要复杂也更容易受到干扰。而且，污水处理厂尾水的排放量、排放方式和水质达标情况较为直观，能直观反应技术路线的选择是否合理。而污泥处理处置的效果并不能马上显现，对技术路线合理性的评价较难且相对滞后。
3
城镇污水处理厂污泥处理处置方案论证的建议
3.1
方案论证的原则要求
城镇污水处理厂污泥处理处置方案论证，需要经历一个从宏观到微观，从系统到具体，从面到点，有一个逐步聚焦的过程。这项工作在现行建设程序下，主要在项目建议书和工程可行性研究阶段完成。大方向明确以后，具体工艺路线进一步的设计和技术经济分析，在初步设计阶段完成。
城镇污水处理厂污泥处理处置应该遵循减量化、无害化、稳定化和资源化的原则。需要注意的是，针对污泥的处理与处置是两个不同的概念。通常处理是指对污水处理厂污水处理单元运行过程中产生的污泥通过减容、减量、稳定和无害化等手段，提高污泥的可储存性和运输性，提高污泥处置的可操作性以及降低污泥对环境的影响，降低污泥处置的成本。而污泥处置是指经处理后的污泥或污泥产品以自然或人工方式使其能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式，需要解决的是污泥或者污泥处理后的产品的最终去向。但是，在实际工作中，不同的方案设计，会使污泥处理与处置的内容和界面发生变化，因此，在论证污泥处理处置方案时，应将不同污泥处理工艺流程与处置出路进行全过程的技术及经济的论证比选，厘清不同方案处理与处置的内涵和边界。推荐方案整体上应能达到污泥减量化、无害化、稳定化和资源化的目标，核心关键是落实污泥的最终处置出路，切忌掐头去尾，以局部与整体比，以过程与全程比。
3.2
方案论证阶段需要注意的问题及建议
基于上述现状，结合实践经验，对污泥处理处置方案论证工作提出以下建议。
（1）对资料的收集整理工作很重要。包括有关自然环境的资料、城市规划资料、污泥现状产量和泥质、规划污泥产量和泥质、地方有关污泥处理处置政策法规资料，以及其他可能影响到污泥最终处理处置出路的资料等。
（2）要以开放的态度，结合污泥量、质，以及当地污泥处理处置环境条件、政策法规条件、经济技术条件、现有设施条件等等，综合考虑污泥最终处理处置出路，不应先入为主。
（3）通盘考虑、长远规划、对症下药、分步实施，研究决定当前污泥处理处置规模及工艺路线以及污泥处理处置设施选址的问题。
（4）项目建议书、工程可行性研究应包括污泥处理工艺路线及污泥处置最终出路的论证。在可行性研究评审前，应取得污泥处置最终出路的意向协议。可行性研究报告批复需要明确污泥处理处置出路。且处置出路，应该是污泥回归到环境中的最终出路，而不是过程中的半成品。特别需要注意的是，在污泥经过处理转化为商品以后，对商品的市场分析、消纳以及最终回归到环境中的方式和形态应要有交代。对于不能全过程有效检测、监督、监管的处理处置方式，都需要非常慎重对待。
（5）初步设计应包括污泥处理以及污泥最终处置出路的全过程的设计内容及技术经济评价。建议在初设批复前，应取得污泥最终处置出路的正式合同协议，可以明确调价机制，但承诺接受污泥处理后产品（堆肥、消化污泥、干化污泥、灰渣等）。初步设计评审应评估污泥最终处置出路的长期可行性以及全过程的经济性，依据充分、数据准确。
（6）建议环境影响评价应包括污泥处理及最终处置出路全过程的评价内容。
（7）结合方案论证调查研究中发现的问题，对完善管理体系建设，加强法律法规制度建设，加强全过程检测、监督、监管等，提出有益的意见和建议。
推荐参考
范勇. 城镇污水厂污泥处理处置现状分析及其工程方案论证[J]. 净水技术, 2018, 37(5):93-96.
Fan Yong. Analysis of present situation of treatment and disposal for municipal sewage sludge and the argumentation for engineering proposal[J]. Water Purification Technology, 2018, 37(5):93-96.
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