戴曉虎：污水提質(zhì)增效背景下污泥處理處置技術(shù)方案選擇

本文根據(jù)同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院戴曉虎院長在“2019排水大會”上發(fā)言速記整理而成，未經(jīng)本人審閱。

1 污水廠提質(zhì)增效對污泥量和質(zhì)的影響

1.1 總體發(fā)展趨勢判斷

國家發(fā)展目標(biāo)：2035美麗中國基本實現(xiàn)、中等發(fā)達國家

國際關(guān)注熱點：全球氣候變化、資源短缺矛盾加劇

生態(tài)文明建設(shè)：中國名片、理念觀念的轉(zhuǎn)變

創(chuàng)新速度加快：創(chuàng)新引領(lǐng)、交叉融合、科技創(chuàng)新速度加快

1.2 污水廠提質(zhì)增效

泥質(zhì)：污水的收集將來對污泥處理會帶來什么影響？我們基本判斷，一個是無機組分和現(xiàn)在相比有可能會下降或者持平，但是有機物的含量肯定會增加，從40%提升到60%-70%。

污泥量：污泥量和進水水質(zhì)是呈正比的，未來可能會持平或者增加。但是污水當(dāng)中的BOD要求是100mg/L，未來可能會多，所以從未來污泥量的角度，特別是現(xiàn)在只有80%、50%，污泥量一定會增加。所以我覺得在這方面大家可以參考一下北京、上海、青島，BOD都是200mg/L左右，COD都是300mg/L、400mg/L。所以在這樣一個大的背景下，有機物的含量增加等等，我覺得我們在污泥處置實施規(guī)劃不能再走污水的彎路，現(xiàn)在開始應(yīng)該有很好的預(yù)測，有很好的判斷去設(shè)置一些這樣的污泥方面的設(shè)施。

污泥量增加、污泥有機物含量增加會對處理處置設(shè)施的建設(shè)有影響。

1.3 污泥“資源”與“污染”屬性

污泥物質(zhì)組成非常復(fù)雜，既含有C、N、P等資源性物質(zhì)，也含有重金屬、難降解有機物、持久性有機物、微塑料等污染性物質(zhì)。污泥之所以這么難，或者說有很多研究熱點，正是因為它當(dāng)中既有“資源”屬性，也有“污染”屬性。我們目前面臨重金屬的問題，未來可能會面臨持續(xù)性有機物的問題等等。這樣的討論其實很普遍，比如礦泉水瓶的屬性怎么判斷，是資源還是污染？我個人認為，討論必須是客觀的，污泥肯定還是一種污染物質(zhì)，不能夸大它的“資源”屬性，但是在污泥處理處置的實施、選擇，或者在科技創(chuàng)新的角度，還是應(yīng)該以無害化為前提，過程實現(xiàn)資源化最大化。我自己的判斷，隨著管網(wǎng)的建設(shè)，包括提質(zhì)增效，重金屬的含量現(xiàn)在已經(jīng)在下降，也一定會繼續(xù)下降。因為管網(wǎng)將來一定會對重金屬排放加大監(jiān)管，這一定是一個發(fā)展的趨勢。所以，到底污泥是“資源”屬性還是“污染”屬性，我覺得這個不是制約污泥處理處置的一個難題。

1.4 污泥穩(wěn)定化處理會加強

隨著提質(zhì)增效以后，污泥的有機物的含量提高了，很多問題可能就迎刃而解了。我們國家在90年代的時候曾經(jīng)提到，污水廠要實現(xiàn)回收60%的能源，現(xiàn)在國外80%，但是我們還沒有做到，為什么？因為有機質(zhì)的含量太低。現(xiàn)在北京做到了，昨天我看大連夏家河現(xiàn)在一天有2-3萬噸的沼氣，是這個廠主要經(jīng)濟來源。但是我們國家天然氣的缺口很大，現(xiàn)在這種有機物不做回收其實很可惜。現(xiàn)在易腐有機物穩(wěn)定化處理是我國污泥處理處置的瓶頸，同時全過程處理處置資源化理念也缺乏。

1.5 污泥處理處置共性技術(shù)加強

再一個我認為，污泥分為處理和處置兩個部分。在處理的部分，應(yīng)該要充分發(fā)揮脫水和穩(wěn)定的作用，降低有害風(fēng)險，實現(xiàn)因地制宜。污泥處理處置技術(shù)路線中濃縮、脫水、穩(wěn)定是污泥處理共性技術(shù)單元。

1.6 污泥處置路線的問題（爭論從未停止）

現(xiàn)在我們目前面臨最大的問題是污泥到哪去，其實截止現(xiàn)在，污泥的最終出路無非是土地利用、焚燒、填埋。

第一，土地利用在中國是否可行？這個討論中，一部分夸大它的污染屬性，另一部分夸大它的資源屬性。但是，要客觀地去看待這個問題。應(yīng)該承認，隨著我們經(jīng)濟社會水平的發(fā)展，未來這些有毒有害物質(zhì)都能去掉，但是這個是一個漫長的過程。在我們國家目前的情況下，我認為污泥經(jīng)過很好地處理以后，進入到土地是一個出路，這個出路最重要的是要有好的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管。

第二，焚燒，首先要把含水率和有機物含量降下來，能耗成本較高。不否定焚燒肯定是將來最后的末端處理，但是在末端處理前的技術(shù)、理念要做好。焚燒過程中，盡管說清潔排放、零排放等等，但是不可否認，焚燒過程會產(chǎn)生大氣污染，還有一些污染是未知的。所以我覺得，從我們對未來生活的追求處出發(fā)，污泥應(yīng)應(yīng)該多利用，最后有條件進入土地，沒有條件的進行末端處理。

填埋肯定是不可能的，因為現(xiàn)有的填埋場將滿負荷運行，技術(shù)路線也是臨時過渡性的，而且無廢社會理念、填埋不符合無廢城市理念和我們未來發(fā)展趨勢。

2 污泥處理處置未來研究方向

2.1 未來發(fā)展方向

未來的發(fā)展肯定是源頭減量、過程循環(huán)利用，最后把焚燒的量，或者是把最后末端處置的量降到最低，這是未來循環(huán)經(jīng)濟和生態(tài)文明很重要的方向。

2.2 現(xiàn)代科技手段及多學(xué)科交叉

現(xiàn)代科技手段，特別是生物技術(shù)、材料技術(shù)和信息技術(shù)，突飛猛進，這些對我們的污泥處理處置的發(fā)展來說是很好的支撐。

2.3 污泥復(fù)雜體系科學(xué)問題

污泥說上去簡單，但是比污水要復(fù)雜得多，因為它是一個復(fù)雜、多項體系，物理、化學(xué)各種物質(zhì)干擾太多，比如重金屬的影響、微顆粒的影響等等，所以其實從微觀的角度是一個很復(fù)雜的體系。

2.4 文獻調(diào)研（論文）

另外在文獻我們也做了調(diào)研，應(yīng)該說污泥處理處置的研究，在整個水的板塊來說一直是熱點。

在利用方面，很多的研究，總體是能源的利用、物質(zhì)回收兩個方面。

國外：過去二十五年經(jīng)歷了從少到多，逐年遞增的快速增長模式；

熱點演變：污泥處理處置-資源化利用技術(shù)-----污泥減容技術(shù)、污泥穩(wěn)定化技術(shù)一直是研究熱點

國內(nèi)：過去十五年經(jīng)歷了從無到有，逐年遞增的快速增長模式，尤其是2006年后，文獻數(shù)量呈指數(shù)增長模式；

熱點：污泥穩(wěn)定化技術(shù)-----污泥熱處理技術(shù)-------污泥減容技術(shù)、污泥資源化利用技術(shù)

2.5 研究熱點：梯級利用

2.6 研究熱點：污泥脫水

1噸污泥（99%含水率）：

污泥濃縮：含水率從99%下降到95%，將減少到200公斤

污泥脫水：含水率從95%下降到80%，將減少到50公斤（水40kg）

污泥深度脫水：可將含水率降低到60%，減少到25公斤（水15kg）

污泥干化：含水率降至40%以下降至17公斤（水7kg）

污泥焚燒：灰渣5-7 kg

污泥脫水技術(shù)研究

2.7 厭氧消化研究

厭氧消化技術(shù)是實現(xiàn)污泥資源化回收的主流技術(shù)。

高氨氮脅迫下,與氨遷移轉(zhuǎn)化和氨基酸代謝有關(guān)的基因相比穩(wěn)定階段相對豐度更低

產(chǎn)甲烷途徑：乙酸利用型、甲醇利用型、氫利用型

通過宏基因組的分析，高氨氮脅迫下，促進了乙酸氧化成H2和CO2，促進了甲醇生成甲基，促進了氫利用型生成甲基，但是甲基轉(zhuǎn)化甲烷途徑受到抑制

高氨氮脅迫下，產(chǎn)甲烷途徑的抑制主要來源于甲基轉(zhuǎn)化甲烷途徑

強化污泥有機質(zhì)轉(zhuǎn)化新技術(shù)與機制-直接種間電子傳遞途徑

納米磁鐵礦強化了污泥系統(tǒng)中的直接種間電子傳遞（DIET）

緩解了污泥厭氧消化系統(tǒng)中揮發(fā)性脂肪酸的積累

提升了污泥厭氧消化系統(tǒng)的甲烷產(chǎn)量（增加26.6%）

改善了污泥厭氧消化系統(tǒng)中乙酸利用型產(chǎn)甲烷菌的代謝效率

2.8 污染物資源化梯級利用

污泥快速穩(wěn)定化的機制：高溫發(fā)酵微生物有機物降解與腐殖化過程？

物質(zhì)流能量流轉(zhuǎn)化機制：腐殖質(zhì)在能量、物質(zhì)代謝中扮演角色；功能物質(zhì)的合成代謝規(guī)律

2.10 研究熱點：水熱處理技術(shù)

3 污泥處理處置技術(shù)方案思考

污泥厭氧消化生物處理+污泥干化焚燒/污泥熱解氣化

污泥厭氧消化生物處理：減量、降低含水率、穩(wěn)定化

污泥干化焚燒處理：末端處理

4 結(jié)語

目前我國污泥泥質(zhì)差，所有工藝路線均遇到瓶頸，是污泥技術(shù)路線選擇的難點

隨著污水廠提質(zhì)增效三年行動計劃，總體判斷：污泥量提升，有機物含量提高，污染物對污泥處理會產(chǎn)生積極作用

污泥生物處理的潛力要加強，實現(xiàn)穩(wěn)定和減量和脫水，熱化學(xué)處理作為末端處理

污泥污泥穩(wěn)定化要求會提升，污泥永久性設(shè)施要慎重（污泥單獨焚燒），過渡性措施（如協(xié)同處理）是目前比較好的選擇

國家會加大工業(yè)污水進入市政污水廠的監(jiān)管，污泥有毒有害物質(zhì)會逐年降低

污水污泥中“污染物”資源化回收利用是未來發(fā)展趨勢，污泥中富集了原水中的污染物質(zhì)，具有“污染”和“資源”的雙重屬性，污泥中能源物質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)的高效回收利用是未來科技創(chuàng)新的重點

國家全面推進生態(tài)文明建設(shè)，“資源循環(huán)、綠色、低碳、健康”是未來科技創(chuàng)新的重點，從“消滅”污泥到“利用”污泥觀念轉(zhuǎn)變是核心。

編輯： 趙凡