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隨著中國(guó)城鎮(zhèn)居民生活污染防治工作的不斷推進(jìn)，污泥處理設(shè)施建設(shè)及配套污水管網(wǎng)不斷完善，城鎮(zhèn)居民生活污水處理能力逐年增長(zhǎng)，根據(jù)《2019年城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，中國(guó)運(yùn)行污水處理廠2471座，生活污水處理量約1.44×10⁸m3/d，干污泥產(chǎn)生量約3.0×10⁵t/d。在污水處理能力逐步提升的同時(shí)，剩余污泥處理處置壓力也不斷增加。污泥的“減量化、資源化和無(wú)害化”成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，其中資源化是實(shí)現(xiàn)污泥化“廢”為寶，是污泥處理的主流，在多年研究發(fā)展中形成了“厭氧消化+土地利用、好氧發(fā)酵+土地利用、干化焚燒+灰渣填埋或建材利用、深度脫水+應(yīng)急填埋”等4種主流處理處置技術(shù)路線，有效支撐了中國(guó)污泥處理處置問(wèn)題的解決。

由于不同地區(qū)自然條件、污泥產(chǎn)量、泥質(zhì)等方面存在較大的差異，受經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平不足、相關(guān)污泥產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)不完整等因素影響，廣西污泥處理處置仍面臨較大困難。為全面掌握廣西污泥處理處置現(xiàn)狀，一方面開(kāi)展廣西已建成縣級(jí)及以上市政污水處理廠的污泥產(chǎn)生及處理處置現(xiàn)狀調(diào)查；另一方面選取典型市政污水處理廠脫水污泥，開(kāi)展為期一年的采樣分析，并結(jié)合污泥特性開(kāi)展污泥資源化利用潛勢(shì)分析。

1 材料及方法

1.1 調(diào)查對(duì)象

通過(guò)資料收集及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研方式，調(diào)查廣西118個(gè)縣級(jí)及以上市政污水處理廠的污泥產(chǎn)生及處理處置現(xiàn)狀，選取4座典型市政污水處理廠脫水污泥，開(kāi)展為期一年的采樣分析（每2個(gè)月采樣一次），調(diào)查污泥含水率、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、氮磷元素含量、熱值等基本理化性質(zhì)。

1.2 分析方法

pH值采用電位法測(cè)定（HJ962-2018），含水率采用重量法測(cè)定（CJ/T221-2005），有機(jī)質(zhì)采用土壤檢測(cè)第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定（NY/T1121.6-2006）、總氮采用森林土壤氮的測(cè)定（LY/T1228-2015），總磷采用氫氧化鈉熔融后鉬銻鈧分光光度法（CJ/T221-2005）。

2 結(jié)果與討論

2.1 廣西市政污水處理廠污泥產(chǎn)生情況

2020年廣西118座縣級(jí)及以上市政污水處理廠，污水處理量約516.97萬(wàn)m3/d，脫水污泥產(chǎn)生量約為1324.37t/d（含水率約80%）。南寧市、柳州市、桂林市、梧州市的脫水污泥產(chǎn)生量在100t/d以上4個(gè)城市脫水污泥產(chǎn)量合計(jì)853.4t/d，占廣西脫水污泥產(chǎn)量的67.2%；其余10個(gè)城市脫水污泥產(chǎn)量相對(duì)較小，脫水污泥產(chǎn)量共計(jì)471.01t/d，占脫水污泥產(chǎn)量的35.6%。南寧市的脫水污泥產(chǎn)量較大，15座縣級(jí)及以上污水處理設(shè)施的脫水污泥產(chǎn)量達(dá)到406t/d。

2.2 污泥處理處置情況

由于污泥堆肥化處理方式具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、可回收污泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)剩余污泥無(wú)害化、資源化等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛應(yīng)用，約有52.8%污水處理廠通過(guò)好氧堆肥+土地利用方式進(jìn)行污泥處理處置；有32.2%的污水處理廠依托水泥廠、焚燒廠，通過(guò)水泥窯/燒磚/焚燒發(fā)電的方式進(jìn)行污泥處理處置；其余10.1%、4.9%的污水處理廠分別通過(guò)填埋、厭氧消化方式進(jìn)行污泥處理處置。根據(jù)于嶸等前期對(duì)廣西污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，2015年廣西通過(guò)土地利用、焚燒及其他方式進(jìn)行處理處置的污泥有72.2%，通過(guò)填埋進(jìn)行處置的污泥有27.8%；2020年廣西采用填埋方式進(jìn)行處理處置的污泥比例降低至10.9%，其余87.6%的污泥通過(guò)土地利用、水泥窯協(xié)同處置、焚燒等方式進(jìn)行處置。

廣西市級(jí)污水處理廠的脫水污泥處理處置方式主要為堆肥后土地利用，占比為55.2%；其次為水泥窯協(xié)同處置/焚燒/制磚等多種方式，占比為44.8%。縣級(jí)污水處理廠的脫水污泥處理處置方式主要為衛(wèi)生填埋，占比43.7%；其次為堆肥后土地利用、水泥窯協(xié)同處置/焚燒/制磚等，占比分別為35.5%、19.2%。由此可見(jiàn)，縣級(jí)污水處理廠脫水污泥填埋比例仍然較大。

2.3 典型污水處理廠污泥理化性質(zhì)及資源化潛勢(shì)

2.3.1 污泥理化性質(zhì)

南寧市四座典型市政污水處理廠污泥的pH值基本在6.0～7.5之間，含水率范圍為62.4～83.6%，平均含水率基本在70%左右。在污泥資源化處理處置過(guò)程中焚燒、制作建筑材料等資源化利用方式對(duì)污泥含水率的要求，仍需通過(guò)預(yù)處理進(jìn)一步降低污泥含水率。

典型污水處理廠污泥pH值、含水率狀況如下表所示：

四個(gè)污水處理廠的平均有機(jī)質(zhì)含量均在200g/kg以上，達(dá)到污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T309-2009）的有機(jī)質(zhì)含量要求。與全國(guó)、廣西平均情況對(duì)比，分別為280g/kg、400g/kg，污水處理廠A由于調(diào)查期間部分月份有機(jī)質(zhì)含量存在波動(dòng)，平均有機(jī)質(zhì)含量較低，未達(dá)到全國(guó)平均水平；B、C、D污水處理廠污泥有機(jī)質(zhì)含量均高于全國(guó)平均水平，具有較好的污泥資源化利用價(jià)值。

四個(gè)污水處理廠污泥總氮平均含量在18.32g/kg～38.16g/kg之間，總磷平均含量在13.63g/kg～21.80g/kg之間，污泥氮磷含量達(dá)到污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T309-2009）的氮磷鉀含量要求（∑NPK＞30g/kg）。與全國(guó)、廣西平均情況對(duì)比，污水處理廠A、C的總氮平均含量較低，未達(dá)到全國(guó)平均水平；四個(gè)污水處理廠的污泥總磷含量均較低，均未達(dá)到全國(guó)平均水平。

四個(gè)污水處理廠污泥熱值范圍為5256～8561J/g、7612～10367J/g、7480～11045J/g、5296～11719J/g，與廣西平均情況對(duì)比，污水處理廠A的污泥熱值低于廣西平均水平（9135J/g），污水處理廠B、C、D的污泥熱值接近廣西均值。與標(biāo)準(zhǔn)煤熱值（29307.6J/g）對(duì)比，污泥平均熱值為標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的17.9%～39.9%，而一般認(rèn)為污泥含水率為80%時(shí)，干基熱值需要在14680J/g以上才可滿(mǎn)足污泥焚燒要求，因此在不采取其他預(yù)處理措施情況下，南寧典型污水處理廠污泥熱值難以滿(mǎn)足污泥焚燒的要求。

2.3.2 污泥資源化利用潛勢(shì)

根據(jù)前期相關(guān)研究及實(shí)際案例，單獨(dú)建設(shè)污泥焚燒裝置的焚燒效果好，但基建費(fèi)用高、處理能耗大、運(yùn)行成本高，如深圳某企業(yè)建設(shè)800噸/天污泥焚燒裝置，基建投資約4.8億元，在處理含水率為80%、低位熱值為8380～11523kJ/kg的污泥時(shí)，干化焚燒成本在500元/噸左右。南寧典型污水處理廠污泥熱值為5256kJ/kg～11719kJ/kg，平均含水率為74.8%，與深圳市污泥性質(zhì)相似，受地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的制約，較難通過(guò)干化焚燒方式進(jìn)行污泥處理處置。

污泥協(xié)同焚燒方式指利用污水處理廠周邊的水泥廠、垃圾焚燒廠、發(fā)電廠等窯爐進(jìn)行污泥焚燒，同時(shí)污泥協(xié)同焚燒后可作為原料摻入污泥熟料或作為飛灰回收利用等，降低污水處理廠的剩余污泥監(jiān)管壓力，逐漸成為污水處理設(shè)施的主要污泥處理處置方式。但根據(jù)前期調(diào)研，廣西某焚燒廠協(xié)同處置脫水污泥費(fèi)用約300元/噸，處理費(fèi)低于污泥干化焚燒，但由于協(xié)同處置過(guò)程中對(duì)污泥熱值、含水率的要求較高，過(guò)大的污泥投配比可能影響燃燒效果、增加后續(xù)煙氣處理達(dá)標(biāo)排放壓力、影響焚燒飛灰回收利用及水泥產(chǎn)品品質(zhì)等，目前仍然難以滿(mǎn)足大規(guī)模的污泥處理需求。

污泥厭氧消化是指在厭氧的條件下，通過(guò)厭氧或兼氧微生物作用，分解轉(zhuǎn)化污泥中有機(jī)物，并產(chǎn)生二氧化碳和甲烷的過(guò)程，在此過(guò)程中既可有效去除污泥中有機(jī)物，還可回收生物質(zhì)能源，是目前較普遍的污泥減量化、穩(wěn)定化和資源化技術(shù)之一，北京高碑店、天津津南、長(zhǎng)沙黑麋峰等污泥厭氧消化工程的建設(shè)運(yùn)行，取得良好示范作用。污泥有機(jī)質(zhì)含量是污泥厭氧消化過(guò)程能否產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，由于南方地區(qū)污泥有機(jī)質(zhì)較低，部分區(qū)域污泥有機(jī)質(zhì)含量甚至不足40%，而根據(jù)相關(guān)研究，當(dāng)污泥有機(jī)質(zhì)含量低于50%時(shí)，厭氧消化降解過(guò)程中易出現(xiàn)氨抑制現(xiàn)象，使厭氧消化設(shè)施運(yùn)行負(fù)荷降低，影響處理效果，結(jié)合本次采樣分析結(jié)果，南寧市典型污水處理廠污泥平均有機(jī)質(zhì)含量在26%～45%，雖然可以通過(guò)將污泥與秸稈、餐廚垃圾、畜禽糞污等不同基質(zhì)協(xié)同進(jìn)行厭氧消化，但由于目前廣西尚未形成完善的垃圾分類(lèi)制度體系，短期內(nèi)難以大規(guī)模采用厭氧消化方式進(jìn)行污泥處理處置。

好氧堆肥是指污泥在高溫條件下，通過(guò)好氧微生物降解污泥中的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)殺死污泥中微生物、寄生蟲(chóng)等有害物質(zhì)，堆肥形成的產(chǎn)品可進(jìn)行土地利用，在好氧堆肥過(guò)程中，通常認(rèn)為污泥混合物料較佳含水率為50%～60%，pH值為5.5～8.0，有機(jī)質(zhì)含量為20%～80%，從南寧市污泥特性來(lái)看，基本可以滿(mǎn)足污泥好氧堆肥要求。結(jié)合課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，南寧城市污泥重金屬的含量總體相對(duì)較低，且主要以殘?jiān)鼞B(tài)等為主，同時(shí)對(duì)污泥堆肥產(chǎn)品重金屬含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，堆肥產(chǎn)品中重金屬Hg、As、Ph、Cd、Cr含量分別為0.26～1.84mg/kg、4.01～24.7mg/kg、7.8～43.2mg/kg、0.31～1.78mg/kg、43～195mg/kg，均達(dá)到農(nóng)用污泥（GB 4284-2018）A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

根據(jù)2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《有機(jī)肥料》（NY/T 525-2021）標(biāo)準(zhǔn)，雖然污泥禁止作為農(nóng)用有機(jī)肥的原料，但園林綠化、礦山修復(fù)等方面對(duì)好氧堆肥污泥仍有較大需求，如重慶市自2005年起開(kāi)展污泥的園林資源化研究，建設(shè)了市政污泥酵制園林營(yíng)養(yǎng)土的生產(chǎn)線，利用高溫好氧堆肥工藝生產(chǎn)園林營(yíng)養(yǎng)土，實(shí)現(xiàn)較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益；美國(guó)、瑞典、加拿大、波蘭等發(fā)達(dá) 早在20世紀(jì)末就開(kāi)展了穩(wěn)定化市政污泥應(yīng)用于銅礦、銅鉬礦、鉛鋅礦和煤礦等礦山廢棄地的植被恢復(fù)研究，結(jié)果表明，堆肥污泥施用可能帶來(lái)重金屬、氮、磷元素遷移富集，或?qū)λw硝酸鹽氮、有機(jī)質(zhì)等水質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生短期不利影響，但堆肥污泥在礦山修復(fù)過(guò)程中具有同步實(shí)現(xiàn)礦山廢棄地土壤理化性質(zhì)改善、快速恢復(fù)植被和重建生態(tài)功能的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)現(xiàn)污泥污染物有效控制基礎(chǔ)上，具有較好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語(yǔ)

廣西市級(jí)污水處理廠主要采用好氧堆肥、協(xié)同焚燒、生產(chǎn)建筑材料等方式進(jìn)行污泥處理處置；縣級(jí)污水處理廠受資金、技術(shù)等多種因素制約，仍主要采用衛(wèi)生填埋方式，隨著污泥產(chǎn)量增加、衛(wèi)生填埋場(chǎng)地減少，急需找到適宜的污泥資源化處理處置途徑。結(jié)合南寧市市政污泥特性分析結(jié)果，由于市政污泥含水率較高、有機(jī)質(zhì)和熱值偏低的特點(diǎn)，單獨(dú)焚燒、水泥窯和焚燒廠協(xié)同處置、厭氧消化等方式較難廣泛應(yīng)用。因此采用污泥好氧堆肥后土地利用的方式在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境收益等方面均具備一定優(yōu)勢(shì)，建議進(jìn)一步加強(qiáng)污泥堆肥全過(guò)程中的重金屬管控，開(kāi)展堆肥污泥在園林綠化、礦山修復(fù)施用過(guò)程污染轉(zhuǎn)移特性研究，探明污泥施用閾值，合理控制施用量，降低堆肥污泥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，拓寬市政污泥資源化利用途徑。