污泥处理现状与趋势

1、中国污泥处理市场现状及发展趋势、中国污泥处理市场现状分析1污泥是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒和胶体等组成的非均质体。它很 难通过沉降进行彻底的固液分离。污水处理产生的污泥是典型的有机污泥，其特 性是有机物含量高（60%80%）,颗粒细（0.020.2mm）,密度小 （10021006Kg/m3）， 呈胶体结构，是一种亲水性污泥，容易管道输送，但脱水性能差。随着污泥水分 的减少，污泥从纯液状流动到粘滞状、塑性性状、半干固体状直到纯固体状这一 过程进行变化。通常浓缩可将含水率降到85%（含水状态）；含水率在70%75%时，污泥呈柔软状态，不易流动；通常一般脱水下含水率只可降到60%65%，此时

2、几乎成为固体；含水率低到35%40%时，成聚散状态（以上是半干化状态）;进 一步低到10%15%则成粉末状。污泥来源汇总泥i性污泥一方面，污泥是污水处理过程中无法避免的副产品。通常含有病源微生物、 寄生虫卵、有害重金属和大量难降解物质。如果处置不彻底，很容易对环境造成 二次污染。从污水里转入污泥中的 COD（化学需氧量）比例大概是30%50%，转 入污泥中的氮约为20%30%，磷约为90%。如果它们得不到有效处理处置，那 么我国的节能减排目标将大打折扣。所以不能继续重水轻泥的现状。另一方面， 污泥中也包含氮、磷等营养物质，经过适当处理可以作为肥料，改良土壤，促进 植物生长 ;经过处理产生的沼气

3、，可以作为能源物质，解决一定的能源问题。如 何妥善处理污泥，使其稳定化、无害化、减量化、资源化，环源化，成为环境污 染治理中亟待解决的问题。2、由于城镇化和经济发展需求，我国近年来污水排放量和处理量呈上升趋势。 根据国家统计局公布的 2015年国民经济和社会发展统计公报 可知，截至 2015 年年末，我国城市污水处理厂日处理能力达到 13784 万立方米，比上年末增长 5.3%；城市污水处理率达到 91.0%，提高 0.8 个百分点。随着“十二五”期间对污水处理的重视，我国污水处理的主体市场基本完 成，在“十三五”规划中， 将进一步推进污水处理市场， 提高污水处置效率和行 业平均技术水平。作为

4、污水的衍生品，近年来污泥产量也在不断上升2015年生活污泥产量为 3500 万吨，同比增长 16%。据估计，市政污泥方面，大约 1 万吨 污水产生 5-8 万吨污泥。根据同济大学环境学院院长戴晓虎测算 ,我国每年产生 3000 万吨 -4000万吨含水率在 80%左右的市政污泥。随着“十三五”的到来，污 泥量还会增加。预计到 2020 年，我国的市政污泥产量将达到 6000万吨-9000 万 吨。随着印染行业蓬勃发展 ,我国对印染废水处理力度在不断加大 ,印染企业配套 的废水处理厂投入运行后 ,每天产生相应大量污泥，而且印染废水趋向集中处理 后,污泥量日益增加，产生的污泥的组成成分日益复杂。印

5、染废水污泥按含有的主要成分来进行分类， 分为有机污泥和无机污泥两大 类。生物法污泥为有机污泥， 是以有机物为主要成分， 典型的有机污泥是剩余生 物污泥，此外还有油泥及废水中固体有机物沉淀形成的污泥等。有机污泥的特性是有机物含量高， 容易腐化发臭， 污泥颗粒细小， 往往呈絮 凝体状态，相对密度小，含水率高，持水性强，不易下沉。无机污泥则是以无机 物为主要成分， 亦称泥渣， 为化学处理方法产生的污泥， 如混凝沉淀和化学沉淀 物，而无机污泥的特性是相对密度大，团体颗粒大，易于沉淀、压密、脱水，颗 粒持水性差，含水率低，污泥稳定性好，不腐化，流动性差。由于印染废水有机物含量大、浓度咼，仅物化处理其污泥

6、量就可咼达1%3%。以生化加物化处理工艺产生 1%的污泥计算，每处理 1000吨染整废水将产 生 10吨湿污泥， 脱水后为 1 .5立方米干污泥。 以一个日处理 10000吨染整废水厂 为例，每天就有 15 立方米干污泥产生。据不完全统计，随着经济咼速发展，我国日排放1.5万 t 左右印染污泥，业内专家表示，印染污泥的处理处置已经成为我国许多城市可持续发展的重要制约 因素。2011-2015年均污泥产量统计J®,3、与污泥产量连年递增趋势相背的是我国污泥有效处理率偏低。大量污水处理 企业采取直接倾倒或者简单填埋处置手段处理污泥，不但威胁土壤环境和居民健康也造成资源的浪费。2015年年

7、底，北京人大常委会法律检查组表明，北京污 泥无害化处理率仅为23%。而全国有效处理率也远远低于 30%。我国污泥处理方式由于我国城镇污水处理厂污泥处理处置能力不足、手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理处置，直接给水体、土壤和大气带来“二次污染”， 对生态环 境构成严重威胁。此外，污泥直接排放也造成资源的极大浪费。近年来全国各地多起违法倾倒污泥事件被曝出。随着污水处理量增加，污泥产量在未来几年仍将保持上升趋势。 当前国内污 泥市场处于起步阶段，大量污水处理厂污泥排放前未达可排放标准， 一旦被司法 机关查处，将面临罚款和刑事处罚。不合法的污泥处理存在违法风险。此外，考 虑到污泥的二次污染可能性和

8、环境保护压力，中国污泥市场有巨大的发展空间。二、废水污泥处理的技术手段及综合利用污泥处理技术分为污泥处理和污泥处置两个环节。污泥处理包括浓缩(含水率95%-98%)脱水(80%)干化(40%)等。在脱水环节，可以通过厌氧消化或好氧 消化进一步提高脱水效率。污泥处置是污泥处理的后续环节，有填埋、焚烧、堆肥、资源化等多种手段。 当前国际上最常使用的是焚烧处置方法。在 2014年活性污泥一百周年时，全世 界科家都一致认为：资源化是污水处理未来发展的方向， 污泥的资源化利用是未 来需要突破的重要环节。污泥处理全流程1、厌氧消化技术污泥处理的高效手段厌氧消化是指污泥在无氧环境下，通过兼性菌和厌氧细菌将污

9、泥中的可生物 降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程。当前行业 普遍认为厌氧消化是污泥减量化、 稳定化的常用手段之一。与好氧消化相比具有 成本低(不需要鼓风设备、除臭设备)、不良气体排放少、气体回收利用等优势。按照处理温度不同，厌氧消化可以分为中温消化和高温消化两种。 高温厌氧消化 相对于中温消化具有产气率高、消化池体积小的优势，但是对耗能要求较高。我 国当前普遍使用中温消化。目前认为厌氧消化需要经历四个阶段：分别是水解、 酸化（发酵）阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响， 各个阶段都有各自特色微生物群体。厌氧反应流程图随劭的#帯斛艸巖晋押2絹 轧

10、 碇叭 蚩门社简单的滝解竹箪佯？二廡 纤维二耦,釜的就、左廿wr杭肱、氟圧扛圾艸船肪賊.許色乳醜*二氣化眞.尿.艦代乙廉乙襯.蛍气.蛋能、就的细胞物顷理1 K甲靛、二氯新的细肚物履厌氧消化具有以下优点:1）提高后续处理的效率并减少后续处理能耗。通常认为厌氧反应可以实现污 泥减量化、稳定化。通过厌氧反应，污泥中有机物去除40%-60%,有害病菌减少 此外，厌氧消化提高污泥脱水稳定性，让焚烧等后续处理减少 35%以上的能耗,2）厌氧消化成本较低。根据中国环境报统计，单纯厌氧消化投资成本约 为20-40万元/（吨/日），由于不用鼓风曝气等，节约了成本，单纯厌氧消化运行 费用约为60-120元/吨（含

11、水率80%,不包括浓缩和脱水），而好氧发酵运行费用 为120-160元/吨。2、污泥干燥（化）技术按照处理工艺的不同有直接干燥和间接干燥两种。 直接干燥是将高温烟气直 接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触对流进行换热。由于直接干燥会增加污 染性气体，污泥处理量小且存在一定的安全隐患， 欧洲各国已逐渐放弃直接干燥 法，多采用间接干燥。间接干燥是将高温烟气的热量通过热交换器， 传给蒸汽，蒸汽在一个封闭的 回路中循环，与污泥没有接触。间接干燥存在一定的热损失，但需要处理的烟气 量小，不会产生二次污染。污泥间接干燥流程图*目前，国内外的污泥干燥设备主要有：三通式回转圆筒干燥机（转鼓干燥机）、流化床干燥

12、机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机等。污泥干燥技术的比较术三通式回转囲簡干流牝康干煤机游叶式干燥 机盘式干处机希式干爆楓SL理附看性污良*制晶秋粒狀不全曲 状粒狀不全是粒狀静尘楚中中報少辍少中申中少少中棘凤熬风前L物星誌 化有有无无有50-7060-7070-9070-90占地面积中中小大中申高中其他不需曼返觀3、卫生填埋技术一一我国最普遍使用的污泥处理技术污泥的卫生填埋始于60年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方 法。到目前位置，已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术， 污泥经过简单的无 菌处理直接倾倒于低谷地

13、区可制造人工土地。【优点】处理成本低、不需要高度脱水或自然干化、既处理了污泥又增加了城市的建 设用地、投资较少、容量大、见效快。【缺点】1、污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的侵蚀和渗滤会污染地下水及大气。适宜污泥填埋的大面积场所因城市污泥大量的产出而显得越来越有限，污泥作卫生填埋时，应注意该处的地质，水文条件和土壤条件。2、应考虑到环境卫生问题，填坑铺设防渗性能好的材料，填埋场还应配设 渗滤液收集装置及净化设施。目前我国修建的卫生填埋场中，都用高密度聚乙烯 为防渗层，避免了对地下水及土壤的二次污染。3、远距离的运输费用高昂是制约污泥的卫生填埋的一个重要因素。【综述】据美国环保局估计，今后几十

14、年内美国 6500个填埋场将有5000个被关闭。 德国2000年起要求填埋污泥的有机物含量5%，许多国家和地区甚至坚决反对 新建填埋场。污泥的卫生填埋并不能最终避免环境污染， 而只是延缓了产生时间， 还应和土地利用规划相结合。以上种种不利因素限制了污泥的卫生填埋场的发 展，其不会成为污泥最终处置发展方向。多个城市填埋场超负荷运行r填埋场叹计处理能力吨丿天实隔处理能力吨/天广州兴丰2000-4SQQmodooo上海若港一期30004000南京水阁丄号20002500北京高安屯1000wor北京丽?卫20003 SOO武汉陈家冲100013004、污泥焚烧技术焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的

15、过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应，废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏。焚烧处置的特点是可以实现污泥的无害化、 减量化（减容70%，最大可到90%） 和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物， 并将被焚烧的物质变成无害和 最大限度的减容，尽量减少新的污染物产生，以避免二次污染。近年来由于采用 了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自足，并能满足越来越严格的环境要求。以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济 的方法。按照焚烧方式不同分为直接焚烧和干燥焚烧两种。其中直接焚烧是指将高温 污泥（含水率85%以上）在辅助燃料的作为热源的情况下直接在

16、焚烧炉内焚烧。由 于污泥含水量大、热值低，需要消耗大量的辅助燃料。直接焚烧下，污泥含水量 大，焚烧后的尾气量较大，后续尾气处理需要庞大的设备，操作控制难度大。无 论从运行成本和设备投资等方面，污泥的直接焚烧正逐渐被干燥焚烧所代替。干 燥焚烧是指将污泥通过干化处理后再进行焚烧的技术手段。当前焚烧工艺包括单独焚烧、热点厂协同处置、水泥窑协同处置。污泥焚烧指标要求类别含水率（S）(XJ/EG)有机福含童5月1阳<50>5000>50助煖焚烧5月力日<80>3500>50干化贯烧5月<30)3500>505、好氧堆肥（发酵）形成生物肥料好氧堆肥是在有氧情

17、况下，通过微生物的发酵作用，将污泥转变为肥料的过 程。其中有机物料代谢为二氧化碳、水和热。好氧堆肥的优点包括：1）发酵效率高，稳定化时间相对短；2）臭味少，实现灭 菌；3）含水率可降到40%;4）亏泥成品主要用于修复盐碱地、城市绿化、垃圾场覆盖 以及建筑等方面用土 ；5并衍生出蚯蚓生物堆肥等来强化堆肥效果，比如兴蓉环境 和绿山的合作。堆肥的难点主要包括：1）能量净支出，通风能耗费用占比80%;2需对好氧堆 肥运行的不同阶段的合理通风量加强研究;3）缺少C/N等控制因素的理论研究， 致使存在调理添加剂使用过多的情况。堆肥工艺流程图itr ft*-hl ithun 込1 &W Mlf &l

18、t;1 &MHMn I：,w6、碳化技术“碳化”处置技术是通过给污泥加温， 使污泥中的微生物细胞裂解，将其中 的水分释放出来，同时又最大限度地保留污泥中碳质的过程。碳化工艺特点包括 以下几点。1）高温。在高温作用下，部分有机质发生解聚，形成可燃气体；2）低氧。 在高温处理过程中，通过限制供氧量，实现有限燃烧 ；3）低水分。废弃物（如污泥） 应首先降低水分（前置干燥），才能进行热解处理。相对于热力干化和焚烧，碳化技术优势在于：能源消耗低，剩余产物中碳含 量高，发热量大，炭质利用价值大。这类工艺可能有不同的名称，如碳化、炭化、 热解、裂解、干馏、焦化、气化、热裂、热裂解、高温裂解等。碳化技

19、术原理图i沁削17、建材和土地利用污泥建材利用是指将污泥作为制作建筑材料的部分原料的处置方式，应用于制砖、水泥、陶粒、活性炭、熔融轻质材料以及生化纤维板的制作。污泥的土地利用是将经过妥善处理至符合一定标准的污泥或其产品作为肥料或土壤改良材料，用于农田利用、园林绿化利用或土地改良等场合，是一种积 极、可持续的污泥最终处置模式。土地利用在发达国家取得了良好的效果， 主要 是与农业实现了紧密联系。反观国内，污泥土地利用的道路走得异常艰难， 由于 以前工业污水和生活污水长期混同处理， 出于对污泥中重金属风险的考虑，污泥 制成的“有机肥”被农业部禁止进入农田， 只能用作绿化土、填埋土、路基土等。四种污泥

20、处置方法的优缺点处矍方案优点土地刑用可充分利用有机務存在重盘雷污染风险.应用竇限制工艺弼单彩响填理场机械作业.潜奁凤险大建材刑用咸本低！应用广产品品质低劣.有二據咅綁1隆充分，余热发电 提高粽含刑用效率成本姣高，需处理熒烧产生的飞灰8污泥土壤化污泥土壤化技术介于污泥卫生填埋及污泥土地利用之间，其技术近年来在欧 洲迅速发展，已经在德国、瑞士、美国等国开始进行广泛应用。污泥在自然形态 的土壤化池经过植物的腐蚀，被转化为一等级的腐植土（自然堆肥），再次循环 至大自然当中，同时堆肥中不存在重金属等有害物质， 非常适合用于堆肥或土地 改良剂。【优点】1可重复使用，设备的再投资费用低、运行费用极为低廉、防

21、止二次污染、 工艺简单、不依赖于掌握高技术的技术人员。2、污泥土壤化技术指，通过自然能量转换，利用植物对土壤的腐蚀作用， 把污泥转化为优质土壤。污泥中含有丰富的氮、磷等肥料元素，通过污泥土壤化 可减少化肥使用量，有利于农作物栽培，是污泥稳定性与保护土壤集于一体的处 理技术。3、建筑适宜的污泥土壤化池，在污泥土壤化池倒入污泥，倒入之后种植芦 苇，利用芦苇的强分解能力，经过数年的培养，把污泥转换为优质的腐植土，不 仅减少污泥，同时生产出优质的腐植土。4、填坑铺设防渗性能好的材料，用高密度聚乙烯为防渗层，避免了对地下 水及土壤的二次污染5、污泥转换为优质腐植土，非常适合用于堆肥或土壤改良剂。6、解决

22、污泥土地利用时所担忧的重金属、病原体对土壤的侵害。7、可适用于高含水率的污泥处理。【缺点】 （1）占地面积较大，不宜用于大城市市内，在土地供应充足的地区广受欢 迎。（2）远距离的运输费用高昂是制约污泥土壤化技术的一个重要因素。 污泥土壤化技术， 总的来说，容易掌握操作， 已经在世界各发达国家广泛应 用，其应用前景良好。利用污泥土壤化池可以实现资源、能源的充分利用，还可 将其中的有毒有害物质充分分解或固化。 污泥转换为腐植土的资源化利用具有显 著的优势，对于含水率高、 不宜农用的污泥是一种有效的处理方式。 同时污泥土 壤化投资费用与其他处理工艺不上上下， 但是运行费用低廉， 这是本工艺的最大 优

23、点之一。 同时处理工艺简单， 大部分设备为通用设备无需进口， 而且设备的再 投资费用很低。 处理场的运营不依赖于掌握高技术的技术人员， 而且处理工艺容 易被理解。因此，污泥的土壤化工艺有广阔的发展前景。 三、印染污泥处理的技术手段及综合利用 1、印染污泥处理及处置方法印染污泥处置的总目标是确保废物中的有毒有害成分无论现在还是将来均 不致对人类环境造成不可接受的危害 ,污泥处理处置包括厂内处理 ,污泥出厂运输 , 污泥减量化、稳定化、无害化等处置 ,以及资源化利用、 销售等一整套运作环节。印染污泥处理的基本要求及目的是使污泥的体积应尽量小 ,减轻最终处置的负荷。污泥最终处置的目的是将污泥对自然环

24、境的危害降到最低,使污泥无危害性,在满足环境基本要求的前提下资源利用。1.1 印染污泥的减量化处理在处置印染污泥前 ,对印染污泥进行减量化处理可以从两方面进行 :第一 ,是 从源头上减少印染污泥产生的量 ;第二 ,是从污泥产生后降低污泥的体积和污泥中 的污染物。1.1.1 源头控制污泥量的产生源头控制就是从节水、减排、循环再利用着手 ,提高水的利用效率 ,减少污水 排放 ,提高污泥处理技术 ,进而降低污泥产生量。源头减量化主要依靠降低微生物 产率 ,以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等 ,使整个污水处理系统向外排 放的生物固体量达到最少 ,所以源头减量化从根本上实现污泥的减量 3。对印染污

25、泥进行减量化处理 ,主要措施是选择可以减少印染污泥排放的印染废水处理工艺。现主要采取的工艺有：.膜生物反应器 (MBR)长污泥龄运行并不 影响出水水质，从而减少了剩余污泥量：.水解酸化工艺一将大分子、难降解的有 机物降解为小分子有机物 ,悬浮和胶体状有机物水解成可溶性物质 ,从而提高污水 中溶解有机物和可生化降解有机物所占的比例，减少剩余污泥的量；臭氧法一 在臭氧化的作用下大部分活性污泥中的微生物被杀灭或被氧化为有机质,这些有机质则在回流后被微生物被降解。据Yasui等人研究研究，当曝气池中的臭氧剂量 为 10mg/(gMLSS?d) ,剩时余污泥产量可减少 50%,达至 20 mg/(gML

26、SS?d) ,则时无剩 余污泥产生:.微生物法一一大量的微生物在废水处理设施中构成了复杂的微型 生态系统，形成细菌f原生动物f后生动物食物链，在食物链的最高端污泥被转化 为能量、水和二氧化碳 ,从而使污泥量减少。王宝贞等人开发的淹没式生物膜污 水处理新技术 ,他们所做的研究表明 ,其剩余污泥产量仅为常规活性污泥法的 1/101/5 。微生物捕食法能大大减少污泥量 ,最高可达 80%。2 污泥调理浓缩减量化处理在印染污泥的末端处理中 ,利用污泥调理和高脱水率减少污泥的体积 ,为后续 的处置提供基础。2.1. 污泥调理印染污泥化学调理是被广泛应用于污泥调理的方法 ,这种方法是先通过投加 化学药剂进

27、行污泥调理 ,改善印染污泥的性质 ,然后使用机械将污泥压滤 ,从而将 污泥的含水率降低。目前,用于印染污泥脱水的药剂主要是有机聚合物、无机调理剂及微生物絮 凝剂等 ,各种药剂均有其适用范围和优缺点。由于污泥浓缩后的滤液需回废水处 理系统进行处理 ,因此污泥调理要必须对废水处理系统不产生负面影响。且污泥 经过减量处理后需考虑最终处置 ,因此调理剂要求不能造成二次环境污染。有研究显示 ,对于污泥挤压 ,无机调理优于有机调理 ,尤其当泥饼越厚 ,压力越 高时 ,优势越明显。必要时可使用两种药剂联合调理 ,如阳离子型表面活性剂和聚 合物、阳离子型聚合物和非离子型聚合物、 无机金属混凝剂和有机两性聚合物

28、等 联用。Cha ng G R等8在研究物化污泥和剩余污泥的联合调理时发现两者混合比 例为 1:1或1:2时,污泥脱水性能提高 ,这是由于物化污泥起到无机调理药剂的作用 从而减少其他药剂的投加量。 而微生物絮凝剂由于其本身具有无毒、 高效、可生 化性好等优点 ,不会对环境造成二次污染 ,是印染污泥调理药剂的应用新领域。2.2. 污泥脱水污泥的脱水是污泥处理的重要部分 ,选用不同类型的机械压滤机对污泥脱水 有不同的效果。下表是主要脱水设备几种的比较 :由于带式压滤机运行费用低 ,因此被污水处理厂广泛应用 ,但是经过带式压滤 机压滤过的污泥的含水率在 80%左右 ,往往无法使污泥被综合利用 ,以致只能用填 埋、存放的方式对污泥作最好处置。随着对污泥处置的重视,对经过脱水设备压滤的污泥含水率要求就会提高 ,降低污泥的含水率不仅可以减少污泥的体积 ,还可 以大大降低污泥的恶臭。例如 ,一次性脱水至 60%下,污泥体积就会减少一半 ,恶臭 产生量相应减半 ,因此 ,能使出泥含固率高的板框压滤机将是未来用于印染污泥脱 水的首选。2.3 热烘干机械脱水后污泥的热烘干是污泥处理与利用的一个关键性工艺,印染污泥经过脱水后 ,含水率一般在 80%左右 ,这样的含水率不利于污泥的处置 ,因此在脱水和 处置的两个阶段之间必须增加一个阶段 ,将污泥的含水率