国内外污泥处理处置技术比较 戴晓虎 教授 国家城市污染控制工程研究中心主任 同济大学环境科学与工程学院院长 中组部“千人计划”国家特聘教授

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1 国内外污泥处理处置技术比较 戴晓虎 教授 国家城市污染控制工程研究中心主任 同济大学环境科学与工程学院院长 中组部“千人计划”国家特聘教授
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2 主要内容 污泥处理现状 污泥处理技术 污泥处置技术 我国污泥处理处置的几点思考及技术发展趋 势

3 我国污泥处理处置现状 我国城市每年污泥产生量预计近3000万t（含水率80%）；
“重水轻泥”现象严重，污泥80%没有得到稳定化处理处置，仅有10%进行安全处置； 污泥中含有大量有机质，能源及氮磷营养物质，未经综合资源化利用。 3

4 我国污泥产量及处理处置现状 4

5 德国污泥处置总体状况 2010年德国污水厂污泥处置状况 干污泥总量200万吨 景观利用 13.7% 农业利用 焚烧及协同焚烧 53.2%
30% 焚烧及协同焚烧 53.2% 100%的稳定化处理，处理之后进行最终处置 其他资源化利用 3.1%

6 美国污泥总体状况 1892年，美国只有27座污水处理设施。目前，美国有超 过16 000座污水处理设施在运行，服务2.3亿人口，日处 理污水量1.5亿m3。 美国污水厂每年产生约560万吨干污泥（干物质量）， 其中大约60%的污泥用于农业利用。

7 日本污泥概况

8 国外污泥重金属含量变化趋势 元素/年份 1977 1982 1998 2006 减量比例（%）* Pb 220 190 113 63 37 17 Cd 21 4.1 2.5 1.4 1.0 4 Cr 630 80 62 49 6 Cu 378 370 322 289 300 79 Ni 131 48 34 27 25 19 Hg 4.8 2.3 0.6 13 Zn 2140 1480 1045 835 714 33 *1977 = 100% 污泥中大部分重金属含量如Pb, Cd, Cr, Hg和Zn都呈逐年下降的趋势，Cu和Ni含量最近几年基本趋于稳定。 污泥中有机污染物例如：PCB,PCDD/F,AOX等浓度也呈逐年降低的趋势。

9 污泥处理处置的技术途径

10 污泥处理技术 浓缩 通常初沉污泥含水率在97%以上，二沉污泥含水率在99%以上，如果 没有进行浓缩处理，将大大增加后续污泥处理设施的体积而提高处理 费用。通过污泥浓缩，可降低污泥含水率，有效减少污泥的体积。 污泥浓缩方法主要有： 重力浓缩法 机械浓缩法 气浮法 过滤 离心 滚筒 螺旋 带式 无絮凝剂 有絮凝剂 出料含固率 % 5-7 6-8 去除率 > 90 > 95 絮凝剂用量 g/kg干物质 3-7 - 1-1.5 能量消耗 kWh/m³ 0.2 0.6-1 1-1.4

11 污泥处理技术 脱水 污水处理厂浓缩稳定后的污泥含水率一般在95-97%左右，近似糊状， 仍保持流动性。通过后续的脱水处理可以将含水率降到65-82%以下， 其体积为原体积的1/4-1/13，有利于运输及后续处置。 目前主要有：离心脱水机、带式脱水机和板框压滤机等 离心机 带式压滤机 板框压滤机 出料干物质量 % 28（20-35） 23（18-28） 30（絮凝剂） （28-38） 去除率 > 95 > 98 絮凝剂量 g/kg 干物质 6-12 5-10 耗能 kWh/m³ 运行 自动连续 非连续 不同脱水机消化污泥脱水效率比较

12 污泥处理技术 污泥稳定 污泥稳定是污泥处理工艺中的另一个重要环节。其目的在于降低污 泥量，稳定污泥中的有机物，使其不再腐化，以避免对环境造成二 次污染。 污泥稳定的方法 通常有： 厌氧消化 好氧稳定 厌氧消化 好氧稳定 常温延时 高温浓缩稳定 堆肥 适用范围 大厂 小厂 小中厂 占地 小 大 能耗及药品 沼气回收能源 耗能 耗能，辅料 脱水性能 好 差 - 污泥有机质量减少 30-50 % 10 % 10-30 %

13 污泥处理技术 厌氧消化 厌氧消化处理是最常见的污泥稳定处理工艺，有机物在厌氧菌的作用下得到充分的降解，同时产生的甲烷气可作为能源回收利用。所产生的热能可以完全满足污水处理厂的供热需求，所产生的电能可以满足污水处理厂总用电量的30-60%。

14 污泥处理技术 好氧消化 污泥好氧消化是在不投加其他底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气，使污泥中微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化，并以此来获得其所需能量。 其目的在于稳定污泥，减轻污泥对环境和土壤的危害，同时减少污泥 的最终处置量。 好氧消化的主要工艺有： 传统污泥好氧消化（CAD） 自热式高温好氧消化(ATAD) ATAD设备

15 污泥处理技术 好氧堆肥 好氧堆肥 可以达到污泥稳定化处理

16 污泥处理技术 干化 为了达到较高的含固率，进行后续焚烧处置，需要进行污泥干化。 干化通过渗滤或蒸发等作用，可以从污泥中去除大部分所含水分。 污泥干化能使脱水后的污泥显著减容，体积可以减至原污泥体积的 1/4 至1/5。 污泥干化的方式主要有： 太阳能干化 热干化

17 污泥处理处置技术 焚烧 污泥焚烧目前在德国使用较广泛，基本使用恒速流化床技术，但也存在尾气处理费用高的问题。（一般占总投资50%以上，处理运行费用很高） 德国有17个市政污泥焚烧厂和6个工业污泥焚烧厂。可焚烧含固率35%以 上的原污泥和45%以上的厌氧消化污泥。

18 污泥处理处置技术 协同焚烧 协同焚烧也较为常用，是指利用现有的工业焚烧炉将污泥与其他物质进行 混合焚烧的过程。协同焚烧应严格控制废气处理。
污泥处理处置技术 协同焚烧 协同焚烧也较为常用，是指利用现有的工业焚烧炉将污泥与其他物质进行 混合焚烧的过程。协同焚烧应严格控制废气处理。 德国污泥协同焚烧主要有： 与火力发电厂或垃圾焚烧厂协同焚烧 污泥的水泥窑焚烧 污泥发电厂协同焚烧 污泥水泥窑协同焚烧

19 德国法兰克福工业园区 （污泥+城市有机质共发酵）
污泥处理新技术 共发酵 德国法兰克福工业园区 （污泥+城市有机质共发酵） 污水处理厂污泥： m3/年 工业有机物、畜禽垃圾： 90 000m3/年 沼气产量： m3/年

20 污泥处理新技术 热解气化 德国曼海姆 Balingen 污水厂污泥气化 处理量：10000 t/年 （90-95%含固率）
污泥处理新技术 热解气化 德国曼海姆 Balingen 污水厂污泥气化 处理量：10000 t/年 （90-95%含固率） 产气热值：3.5-5 MJ/Nm3 （产生可燃性合成气） 污泥气化的主要步骤： 干化 蒸发剩余水分 热解 释放挥发组分 气化 焦炭的部分氧化 气相反应

21 我国污泥处理处置存在的问题 我国污泥性质和国际普遍适用的污泥技术路线存在差异
低有机质（国外VSS/SS 60-70%， 我国VSS/SS 30-50%） 高含砂量 （污水厂普遍采用圆形沉砂池，脱砂效率低；大量的基建施工, 导致泥砂水排入污水管网系统等） 重金属含量偏高 （工业水源头处理率低） 随着污水处理的监管及管网系统的完善，地铁等大型基建的完成，我国污泥特性特别是有机物含量而会改善

22 污泥处理处置存在的问题 我国污水厂污泥稳定化、无害化处理程度低
生污泥是污染物，含有易腐有机物，恶臭物质、原体等，脱水效率低，卫生条件差，同时在处置环节很易使污染物从污水转移到陆地，导致污染物进一步扩散，使得已经建成投运的大批污水处理设施的环境效益大打折扣。 必须对污泥在污泥出厂前进行稳定化处理，降低二次污染风险。

23 污泥处理处置存在的问题 我国污水厂污泥稳定化、无害化处理程度低
生污泥是污染物，含有易腐有机物，恶臭物质、原体等，脱水效率低，卫生条件差，同时在处置环节很易使污染物从污水转移到陆地，导致污染物进一步扩散，使得已经建成投运的大批污水处理设施的环境效益大打折扣。 必须对污泥在污泥出厂前进行稳定化处理，降低二次污染风险。

24 污泥处理处置存在的问题 城市污水厂建设“重水轻泥”，投资没有到位
我国城市污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象，投资严重不足，大多数中小型污水处理厂建厂设计时仅考虑到污泥浓缩、脱水工序，没有考虑到污水厂内污泥的稳定化、无害化的问题。 发达国家和地区均将污水处理厂的污泥处理处置视为必不可少的环节，投资和运行成本占污水处理厂总投资的30-50%，而在我国，即使是“十一五”期间，污泥处理的投资比例也只有10%~30%。 因此，我国污水处理厂仅完成了污泥的初步减量化过程，并未完成污泥的稳定化处理。

25 污泥处理处置存在的问题 缺乏强有力的约束性指标
我国对污泥处理在建设过程中没有明确的污泥稳定化和无害化的强制性规范要求，使得污水处理在建设过程中无需考虑污泥的稳定化和无害化处理。而污泥处理实际上是污水处理必不可少的环节，只有污泥得到妥善处理，污水处理减排目标才算真正完成。 对污水厂产生的污泥缺乏稳定化和无害化的监管指标，监管部门缺少像COD这样的约束性指标，来实现污泥的稳定化和无害化。加上污泥排放的间歇性造成了监控的困难。与污水处理的监管相比，政府对于污泥处理处置的监管更加困难。

26 污泥处理处置存在的问题 污泥最终处置目标和技术路线方向面临双重选择
国外发达国家污泥在实现安全处置的基础上，已经开始向低碳与资源化的方向发展，由于我国污水处理起步较晚，污泥的最终处置面临着安全处置和资源化利用的双重选择，到底把污泥看作为废弃物还是作为资源来利用意见不一致，造成污泥处理处置还没有明确目标，导致目前我国污泥处理技术路线不够清晰。 国家针对适合我国国情的污泥处置发展方向尚未明确，将来是否允许填埋？针对资源化的处置手段有何政策？国家优先发展何种处置方式？等等。这些问题在国家层面没有明确要求的情况下，地方政府往往因地制宜，采用临时性手段处置污泥。

27 污泥处理处置存在的问题 污泥处理处置任务十分严峻 污泥的最终处置在世界上所有的国家都是一个难题， 由于投资很大，经济效益难以体现，
涉及到的部门广，需要各方面协调和配合，如农业部门、林业部门，环保部门、以及建设部门等， 污泥泥质未来的变化，技术路线的不确定因素。

28 污泥处理处置技术未来发展趋势 产能, 减碳是未来发展的趋势 污泥中要能源, 提高污泥厌氧消化效能,开发污 泥热解等工艺技术 污泥磷回收 最大化的有机质回收利用

29 污泥处理处置技术未来发展趋势 污泥厌氧强化预处理技术 超生波预处理 高温高压热水解 pH调控 臭氧氧化 29

30 污泥处理处置技术未来发展趋势 污泥高级厌氧消化技术 有机质联合厌氧发酵 高干固污泥厌氧消化 厌氧消化 + 好氧堆肥
污泥低温和高温热解碳化技术 30

31 发展对策分析 污泥问题十分严峻，是机遇也是挑战 明确污泥稳定化和无害化目标、确定临时和长远的技术路线 和规划
完善技术规范和标准（监管，招投标等） 加大财政投入，制定相应产业政策，透明、合理、可行的价 格激励体系 政府引导，制定补贴政策，鼓励污泥资源化利用 加大科技支撑（水专项，863 等）和装备产业化研发，打造 示范工程 31

32 谢谢！ Thank you!