1 前言

　　为避免城市污水处理厂污泥对环境造成的二次污染，各国政府及研究机构对污泥的最终处置问题十分重视，并根据各国的国情制定出相应的污泥处置法规和方案，农用和陆地填埋是大多数国家污泥处置的两种最主要方法。根据欧洲水协会统计，近年来，德国、意大利、丹麦等国污泥农用的比例（分别为25%、34%和43%）不断降低，而污泥填埋比例（分别为65%、55%和29%）有增加的趋势。但有一些国家，如美国、英国和日本等污泥农用比例（分别为45%、51%和9%）呈增加趋势，填埋（分别为21%、16%和35%）呈减少趋势。
　　我国的污泥处理处置与利用技术发展较慢，不论是科研开发，还是工程实践，均远远落后于发达国家和国内需求。有些地方的污水虽然得到了有效治理，单污水处理的伴生产品——污泥却没有得到妥善地处理和处置。由于污泥处理处置工艺复杂、费用高，一些污水处理厂将污泥处理作为二期工程实施，但由于资金、人员及技术等多方面的原因，一期工程完成并运行多年后，二期工程还得不到落实，在这种情况下污泥不得不直接排放，造成二次污染。除了污水厂污泥之外，我国绝大多数城市的下水道污泥更是处于无序处置状态。除极个别城市对少量的污泥采取了卫生填埋、堆肥或干燥处置之外，多数城市的污泥（包括污水污泥及市政污泥）还是以堆存为主，有的甚至任意排放，造成城市环境严重污染，影响到城市经济的可持续发展。
　　本文在总结国内外城市污泥处理与处置技术发展趋势的基础上，结合天津市的实际情况，根据无害化、减量化和资源化的原则，提出城市污泥处理与处置的多途径发展设想，为制定城市污泥处理规划提供参考依据。

2　国内污水厂污泥处置与资源化主要技术方法

　　目前国内污水厂污泥处置的方法主要有：自然堆肥、干燥造粒、石灰消解稳定、污泥制作陶粒、污泥制砖及污泥制水泥和污泥填埋等方法。
　　（1）污泥堆肥
　　污泥堆肥是简单易行的污泥处置与资源化技术，只要污泥中各种污染物含量在控制指标内，污泥堆肥生成的有机肥料有应用之地，堆肥应该是首选的污泥处置技术。但自然堆肥需要的时间长、占地大、肥效低、肥料的经济价值小，目前的市场需求量有限，因此该技术的发展较慢。天津市污水处理研究所在纪庄子污水处理厂的污泥高温堆肥试验和研究，探索出一套少加甚至不加调节剂、工艺简单、便于操作管理的污泥堆肥工艺。
　　（2）污泥干燥制肥
　　通过干燥造粒工艺，并向污泥中添加必要的氮、磷、钾等营养成分，将污泥加工成复合有机肥，大大提高了污泥肥效和经济价值，是污泥处置的有效途径和发展方向。国内利用干燥造粒技术处置污泥、生产有机复合肥的污水厂有：大连、北京密云、太原、深圳等地的污水厂。其中以太原杨家堡污水净化厂沃土生物有限公司的污泥干燥制肥技术和工艺设备最具有代表性，工艺先进、技术成熟。该公司的生产规模为每天处理含水率为60%污泥80 m³，主要工艺如下图所示：
　　向消化污泥中加天然脱水剂和絮凝剂 → 机械脱水 → 调质 → 堆积发酵 → 二次发酵
　　→ 筛分 → 热喷 → 造粒 → 二次接菌 → 干燥 → 计量包装 → 出厂
　　 ↓
　　添加辅料 → 干燥 → 计量包装 → 出厂
　　该公司每生产1t复合肥可获得约180元的净收入，或处理1m³污泥（含水率75%），净收入134.93元。当污泥重金属含量符合标准时，污泥干燥造粒、生产有机复合肥的工艺技术是污泥处置的主要发展方向。
　　（3）污泥制水泥
　　污泥制水泥具有减容程度大，无害化处理彻底等特点。例如上海万安企业总公司利用水泥窑焚烧处理城市污水污泥，污泥来源为位于上海金山区的朱泾镇污水处理厂的脱水污泥。但目前利用水泥窑焚烧处理污泥的技术，还不十分成熟，污泥仅占水泥生产原料的3%，因此不可能作为污泥处置的主流工艺。
　　（4）污泥填埋
　　污泥填埋处置的基本方式是城市污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处是污泥无毒无害化，处理成本低，不需要高度脱水（或自然干化）。然而，城市污泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中含有各种有毒有害物经雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下水环境，这对以地下水为生活水源的地区来说是不安全的卫生问题。此外，适宜污泥填埋的场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限。据一份关于污水污泥情况调查报告预测，到2005年，欧盟国家的污泥卫生填埋场所仅能容纳污泥总产量的17%。在污泥不能被农用的情况下，污泥必须被填埋或焚烧。污泥填埋是欧洲，特别是希腊、德国、法国在前几年中应用得最广泛的处置工艺。在将来的发展中填埋仍然是垃圾和污泥处置中不可避免的方法。对于不能资源化而须从使用循环中排除的废物，填埋是目前唯一的最终处置途径。
　　（5）污泥制陶粒
　　将污泥与粘土或粉煤灰按一定比例掺和，烧制成陶粒，可用作建筑材料，达到既处置污泥，又能创造经济效益的目的。根据天津污水处理研究所的试验成果，生产1m³陶粒消耗污泥1.584m³（污泥含水率75%）。陶粒的销售价格基本可与污泥处理成本相抵。

3　天津市城市污泥产量与泥质

　　（1）污泥量
　　天津市现有六大排污系统，每一排污系统拟各建处理厂一座，在2005年前估计城市污水厂日产污泥总量将达到1024 m³（含水率75%）。天津市的污水处理厂均采用二级生化处理、污泥中温消化工艺，污泥最终处置方法均为外运堆存。
　　天津市市政污泥（每天约200～300吨湿污泥）处置问题多年来也一直未能得到解决，目前只通过各种渠道远运至城郊荒地倾倒，每年仅场地补偿费用支出约100万元，同时污泥也给城郊的原生环境和次生环境带来了严重的二次污染。近年来，连可供污泥倾倒的场地也日趋紧张起来。
　　（2）污泥泥质
　　① 污泥有机物含量和营养成分
　　污水污泥施用于农田的土地利用之所以受到人们的密切关注和重视，除了污泥中含有大量的有机物成分外，更重要的是污泥中含有比较丰富的N、P、K等元素，天津市纪庄子污水处理厂、东郊污水处理厂污泥中的有机成分、氮、磷、钾含量分别达到了50～60%、2～4%、1.2～1.5、0.28～0.4。主要营养成分比农家肥高。
　　② 污泥中的重金属和有毒物质
　　天津纪庄子污水厂污泥的重金属平均含量与污泥用于农田施肥标准比较（除锌、镍外），均在允许范围内，稀释后可符合农田施肥之用；而东郊污水厂消化后的污泥与农用污泥污染物控制标准相比，除铅外，都严重超标，例如，镉的含量高达99.8 mg／kg（干泥），铬为1877mg／kg（干泥），锌的含量为3875 mg／kg（干泥）很明显，不适合作农肥用。
　　③ 污泥的热值
　　对污泥的处置和综合利用，除了注意到污泥中的有机物含量及有毒有害重金属之外，污泥中也含有一定的热值。污水污泥的发热量相当煤炭的35%～50%，比泥媒和木材的发热量稍低，属低值燃料。
　　④ 污水厂污泥卫生学指标
　　城市污水污泥，不但生污泥和剩余活性污泥中含有大量的细菌、大肠菌群、蛔虫卵和肠道致病菌等，就是经过中温消化后的污泥除肠道致病菌可杀灭外，细菌、大肠菌群和蛔虫卵残留数量仍很可观。天津纪庄子污水厂生污泥、剩余污泥和消化污泥中肠道致病菌检出率分别为100%、66.7%、0，细菌总数分别为474.7×10⁵、738×10⁵、38.3´10⁵个／g（干泥），大肠菌群分别为200×10⁵、18.3×10⁵、1.6´10⁵个／g（干）。
　　（以上有关数据参考：赵利君等；关于天津市城市污泥处理与处置技术研究与探索，中国土木学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集，2002.5，宁波）。

4　污泥处置规划设想

　　根据我们的调研，参考国内有关污泥处置设施运行情况，常用的污泥处置技术的投资与运行成本大致如下表：

表1 投资与运行成本比较表

处置方法	投资费用/（元/m3.a，75%含水率泥）	运行成本/（元/ m3，75%含水率泥）
卫生填埋	350～420	～25
干燥填埋	800～850	～160
干燥制肥	350～400	创造净收入约130
焚烧	700～750	～200
制陶粒	300～350	与销售成本相抵

　　由前述分析，每一种污泥处置方法都有其不足的一面，如填埋易造成二次污染，而且随着我们泥量的增长，填埋场地越来越有限；焚烧工艺能较大幅度地减少有害物质和缩小废物体积，但其缺点是高成本和可能产生的污染（废气、噪声、震动、热和辐射），严重影响了在我国的处置使用；而堆肥又由于污泥中可能含有的一些致癌物质和重金属化合物，人、动物、植物长期接触后会造成慢性中毒，去除这些有害物质往往需要很高的成本，同时较高要求的检测也是必需的，目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，化肥普遍应用造成销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。
　　因此，综合考虑各方面因素，从天津市的经济实力、泥质情况、现有状况等实际情况出发，将多种处置方法优化组合，提出一种经济、合理、有效的污泥多元化处理方案。即为实现污泥无害化、资源化的处理目标，根据污泥性质的不同，将全市的污泥分类处置，具体的污泥处置规划方案设想如下。
　　纪庄子污水厂污泥重金属含量基本满足农肥的要求，可考虑建设干燥制复合肥的处置工艺；东郊污水厂污泥中含重金属超标严重，应该进行干燥或焚烧处理；新建的咸阳路污水厂产生的污泥，可考虑用来制作陶粒，以弥补城市建筑的短缺；其他污泥可采用卫生填埋池处置方式。该污泥综合规划方案的投资与运行费用初步估算如下：
　　（1）330m³／d（纪庄子污水厂）污泥优先制复合肥：
　　　　投资约：4400万元 年收入约：1600万元
　　（2）320 m³／d（咸阳路污水厂污泥）的污泥制陶粒：
　　　　投资：3600万元 运行费用无
　　（3）300 m³／d（东郊污水厂污泥）干燥或焚烧：
　　　　投资：8500万元 年运行费用：1830万元
　　（4）350 m³／d（其它污泥）填埋：
　　　　投资：5250万元 年运行费用：320万元
　　污泥处理处置工程总投资：23364.5万元
　　年净总运行费用（收入－支出）：546.88万元
　　由以上初步估计，可见污泥综合规划、多元化处置方案明显要比单一的填埋或焚烧节省资金。任何单一的污泥处置方案都有一定局限性。污泥填埋虽然简单易行，但土地有限，二次污染问题必须妥善解决；污泥自然堆肥工艺简单，但肥效低，经济价值不高，目前市场需求很有限；污泥制复合肥能够创造经济收入，但一个大城市的污泥性质比较复杂，不可能所有的污泥泥质都能满足作肥料的要求。污泥制陶粒、作建材也要考虑市场的需求和容纳能力。污泥焚烧处理彻底，但费用很高，不可能在现阶段（或未来10～20年）作为主流的污泥处置方法。因此对于大城市的污泥处置规划需要根据各地的具体情况，选择多元化的综合处理方案，以达到经济、合理地处置和利用污泥。