生活污水处理厂污泥资源化利用现状分析

铜仁市生态环境局松桃分局固废中心 马应瑞

城镇生活污水处置设施是城镇化进程中必须建设的重要基础设施，是经济健康发展和居民安全健康生活的重要保障，是大力推进生态文明建设，强化城镇生活污染治理，改善水环境质量的重要举措。城镇污水处理厂污水处理过程中产生的污泥，是由细菌、无机颗粒等要素组成，会污染生态环境和威胁人类健康[1]，因此，科学有效的处置污泥至关重要。

一、城镇污水处理厂污泥产生情况

截至2019年底，全国共建成运行城镇污水处理厂5476座，年污泥产量达3904万吨（含水率按80%计）。“十二五”末期贵州省城镇污水设施处理能力达268.76万立方米/日，“十三五”期间计划新增污水处理设施规模152.90万立方米/日。城市污水处理过程中产生的污泥是污水体积的0.3%-0.5%[1]，在全省城镇生活污水处理设施正常运行的情况下，预计2020年年产生污泥约115万吨(以每万吨产生干泥1.5吨，污泥含水量80%计算）。如果对污水进行更为深度的处理，其产生量会增加0.5-1倍[2]，预计年污泥产生量达173万吨（以产量增加0.5倍，污泥含水量80%计算）。根据《贵州省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》，十四五时期，贵州省推动城市黑臭水体清理工程，推进城镇污水收集管网、处理等基础设施建设，全省城镇污水处理设施规模将进一步增大，随着污水处理设施配套管网建设逐步完善，雨污分流管网改造进一步推进，新建污水处理厂运行效果逐步稳定，污泥产生量将进一步增大。

二、污泥资源化利用现状

（一）污泥处置情况

从目前污泥处理技术的发展状况来看，世界上大多数国家主要采用土地(农业)利用、园林绿化、焚烧(热能利用)、填埋和制作建筑材料等方式来处置污泥。根据魏亮亮等团队统计分析[3]，发现2009年-2019年在中国7个行政区内6种典型污泥处理技术（厌氧消化、好氧堆肥、焚烧、干燥、深度脱水、热水解）的污泥处理能力呈现快速增长趋势；2019年，我国市政污泥中约29.3%通过土地利用进行处置，其次是焚烧（26.7%）和卫生填埋（20.1%），而建筑材料利用（15.9%）和其他方式（8.0%）贡献较小；其中，西南地区采用土地利用、焚烧、堆肥等方式处置污泥的处理能力较低。

（二）资源化利用的主要途径

（1）利用污泥制造有机肥。城市污水处理厂污泥的无害化处理技术中，辅助农用技术最有效的是堆肥技术，通过脱水技术将污泥中的水分去除，把脱水后的污泥按照比例添加经过熟化的人畜粪便、其他无机肥料等物质混合，放置在一定环境条件下堆肥完成有机物熟化[4]。

（2）能源化利用。能源化利用的主要方式是焚烧，利用高温使污泥中有机物分解的污泥处置方式，被认为是最彻底的处理处置方式，焚烧产生的热能可以进行发电等[5]。我国污泥资源化主要利用的焚烧工艺是“干化+焚烧”组合，利用热电厂和垃圾焚烧厂焚烧炉进行掺烧也已有案例。该处置方式的主要优点：处置彻底，可利用焚烧产生的热能进行发电、集中供热等，同时在焚烧后产生的灰渣中可以回收磷，磷作为一种不可再生资源，如果能够回收将对社会产生重大意义。主要缺点：成本较高，焚烧对污泥含水率要求较高，焚烧会产生大量二噁英等二次污染物[6]，污泥脱水和焚烧后的烟气处理均需要大量的资金，还需要专业的人员进行操作。

（3）好氧堆肥。好氧堆肥是一种利用好氧微生物降解污泥中有机质的方式。目前，在污泥的高温堆肥中均以秸秆、落叶等农业废弃物作为辅助材料混合后作为堆肥基质进行堆肥[7]。使大量的细菌、真菌和放线菌等微生物在基质中大量生长繁殖，污泥中有机质在微生物的作用下分解转化，最终变成稳定腐殖酸的过程[8]。主要优点：其产物可以作为土壤改良剂或作为农用有机肥回归土地。主要缺点：在好氧堆肥中，重金属、抗性基因等污染物并未得到有效的去除，甚至会因堆肥后质量减少产生相对富集效应使重金属的浓度增加；而且在堆肥过程中会产生臭气等问题，阻碍了好氧堆肥技术的发展。

（4）土地利用。该方式是污水处理厂污泥资源化处置利用的有效方法之一，污泥农用（直接施用或间接施用）不仅仅会提高农作物的产量，还对农作物品质的提升有一定积极作用[9]。但是，对污泥施加量不做控制，则会造成相反的影响，当污泥施加量超过一定值，就会引起土壤中重金属的含量明显增加，从而导致农作物中重金属的含量增加，不但会影响农作物的品质，而且会影响其正常的生长。因此，污水处理厂污泥土地利用过程中，重金属是需重点考虑的一个方面。如今，关于污水处理厂污泥土地利用过程中主要的环境风险是重金属对土壤环境、植物生长和水体的影响等方面[10]。

（5）污泥建材利用。污泥转化为建材是污泥资源化利用的方式之一，它不仅有效解决了污泥对环境造成危害的问题，还实现了变废为宝、综合利用的目的，有利地推动了经济可持续发展[11]。污泥可以转化为建材的方法主要是通过制水泥、制砖、制轻骨料等，把污泥转换成经济资源；利用干污泥制砖，相对开采黏土来制砖有利于缓解耕地资源的破坏，是经济环保生产模式。应用污泥与黏土组成的相似性作为基础材料，是我国建材行业发展的重大趋势。

三、影响污泥资源化利用的主要因素

一是污水处理厂建设过程中存在“重水轻泥”现象，在污泥处置基础设施建设方面存在不足。大多数污水处理厂只安装污泥浓缩、脱水等基础设备，未安装污泥稳定化和无害化等处理设备；污水处理运维运营维护资金缺乏，处理厂大多有限满足于污水处理设备设施运营维护资金，使得污泥处置设备设施不能正常运行。

二是缺乏污泥资源化利用的规范标准及约束性指标。在污泥稳定化处理上面，污水处理厂建设和安装污泥稳定化处理的设备，没有相关的规范要求和严格的工作考核指标，污泥稳定化处理的积极性不足，大部分设备处于闲置状态。

三是污泥前期减量化、稳定化不到位，严重影响后续资源化利用。如，污泥含水率是污泥能源化利用的重要制约因素，重金属含量是污泥进行有机肥加工利用的重要制约因素之一。

四是未对污泥处置利用进行系统的指标分析及风险评估。不同地区污泥中各指标因子含量不同，对污泥指标缺乏认识，盲目采取资源化利用的方式，不但影响资源化利用效果，同时可能产生新的环境污染因素。

五是缺少成体系的污泥处置设备、工艺。污泥处置工艺多，缺少引领工艺，处理设备参差不齐，缺乏相关设备设施的约束性指标和评价标准体系，导致目前国产污泥处理设备存在质量差、种类多、能耗高，缺少成体系的设备清单，影响污泥资源化利用。

六是资源化处置终端产品的最终出路限制资源化利用发展。最终产品没有出路或者出路比较局限，收益回报不明显，不能有效引入市场资本，处置污泥的潜力不能很好地挖掘，因此，污泥处置中对政府补贴过度依赖的局面得不到有效改善。

四、意见和建议

（一）加大污泥资源化利用的政策、资金的扶持力度

为了保证污泥减量化、资源化利用的健康发展，需要多部门联动，在项目审批、用地、环评、资金补助、税收政策等方面给予支持。加强政府引导和市场运作，建立企业投入为主、政府适当支持、社会资本积极参与的运营机制，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用。

（1）资源化利用相关法律、政策、规划。2020年9月1日，新修订实施的《中华人民共和国固体废物污染防治法》将“国家对固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物的产生量和危害性、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则”修改为“固体废物污染环境防治坚持减量化、资源化和无害化的原则”。《水污染防治行动计划》（即“水十条”）明确提出，强化城镇生活污染治理，加快推进污泥资源化利用；为了推进我国污泥无害化处理与资源化利用，先后出台了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》等政策文件，加强监督和严格监管城镇污水处理厂污泥处理处置，未达到标准一律不得使用、堆放在耕地中。

（2）污泥处理处置项目享受的相关优惠政策。为了推进污泥的资源化处理和利用，政府出台了一系列关于污泥处理处置的政策。对严格落实污泥处理处置标准的企业，给予一定额度的企业所得税减免；在经营过程中，污泥处理处置企业产生损失，政府在能力范围内会给予一定的资金支持；政府对污水处理处置企业在用地方面优先保障，土地使用给予一定额度的优惠；政府依据市场情况，提升污水、污泥处理处置费用标准和加大财政经费投入，保障污水、污泥处理处置企业的运行；在城市绿化建设中，价格相等条件下，优先采购污水处理处置产生的合格的污泥。

（二）实施污泥减量化、稳定化处理，增强污泥资源化利用和前端处置力度

减量化、稳定化、无害化和资源化推动污泥处理，是为了实现污泥的价值；污泥的减量化、稳定化、无害化能够避免对环境的二次污染，通过污泥资源化处理，能够有效地利用污泥中所含的氮、磷、钾等营养元素。污泥稳定化主要是通过杀死病原菌，减少易生物降解有机质的含量，能够降低污泥在运输、储运及处理过程中二次污染的风险，使得后续处理处置成本明显减少，环境压力得到缓解[12]。以污泥资源化利用为最终目标，在减量化处理的基础上，进行稳定化处理。坚持“泥水并重”，严格按照《城镇污水处理厂污泥处理稳定标准》等标准，加快污泥处理处置基础设施建设，提升污泥处置能力，推进污泥资源化利用处理。

（三）开展污泥环境风险评估工作

因城市规划、人民生活习惯及污水处理厂工艺的不同，各地区的生活污水处理厂污泥的成分存在差异。为了能够更好实现污泥的资源化利用，需要对污泥进行环境风险评估，对省内不同地区生活污水污泥重金属含量进行调查、评估土地利用风险、评估资源化处置利用能力等，为污泥资源化利用提供有力的支撑。在污泥处理过程中重点对重金属的含量进行分析，一般是测定污泥的理化性质；根据污泥中的重金属含量和生态风险评估方法，对污泥利用的土地风险进行评估；通过对污泥重金属浸出液浓度分析，对不适于土地利用的污水处理厂污泥进行分析，找到最适合的资源化利用处置方法；评估污泥资源化处置利用能力，为提升资源化处置利用能力建设提供依据；污水处理厂污泥中病毒的调查研究，为提高病毒防控能力提供理论支持。

（四）做好污泥处置项目的总体规划布局

根据国家及相关部门的政策，坚持无害化和资源化原则，根据处理污水污泥实际情况，选择运用成熟可靠的污泥处理技术，效益最大化处置污泥，将废物转化为资源。污泥处置设施建设应按照“集散结合，适当集中”的原则建设，形成规模效应。因此，项目在建设初期，规划设计过程中，应充分考虑从污水处理到污泥减量化、稳定化、资源化及后续产品出路等各个环节，做好调研、资料收集、各影响因素分析等工作，统筹规划，做好项目总体布局，选择适合本地区实际情况的最优的减量化、资源化利用方式。

（五）加强污泥处置各单元工艺、设备设施的组合研发

针对污泥处置相关设备设施质量差、种类多、能耗高等问题，完善相关标准及法律体系，制定相关约束性指标和评价标准体系，规范污泥设备市场。处置工艺及设备研发过程中，各科研团队应加强合作，在进一步优化单元处置工艺和设备的基础上，同时做好单元与整体的协调衔接工作，研发出成体系的工艺和设备，补齐处置过程中的“短板”，从而提高污泥资源化的效率。

随着生活污水处理厂污泥产量的逐渐增加，污泥的有效处置为固体废物污染防治工作带来极大挑战，减少传统的填埋方式，实施资源化利用方式是有效处置污泥的必然选择，这就需要做好污泥处置项目的总体规划布局，加大污泥资源化利用的政策、资金的扶持力度，做好环境风险评估工作，加大污泥资源化利用前端处置力度，同时加强污泥处置各单元工艺、设备设施的组合研发。