污水污泥處理處置與資源化利用
A. 污泥的哪些特性，導致污泥處理及其後續處置與資源化利用較困難
城市污泥不同處理處置方式的成本和效益分析
——以北京市為例
張義安，高 定，陳同斌*，鄭國砥，李艷霞
中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心，北京 100101
摘要：以北京市為例，估算不同電價及運輸距離下填埋、焚燒及堆肥等方式的城市污泥處理處置成本，在此基礎上討論各種處理處置方案的前景，展望北京市污泥處理處置出路。污泥填埋在一定時期內還將是主要處理處置方式，但所佔比例將逐漸下降；堆肥是經濟上較為可行的處理處置方式，適合大力推廣；隨著經濟實力與技術水平提高，焚燒法可以適用於個別特殊地點。同時，分析了政府補貼對污泥處理處置效益的影響。
關鍵詞：城市污泥；處理處置成本；填埋；焚燒；堆肥
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水處理的副產物，以含水率97%計算，體積占處理污水的0.3%~0.5%[1]，深度處理產泥量還將增加50%~100%。目前我國每年排放的干污泥大約1.3×106 t，並以大約10%的速率在增加。
北京市全區域規劃污水排放量為330×104 m3/d，其中2003年市區污水排放量約為230×104 m3/d[2]。規劃建設14座污水處理廠，2015年污水處理能力預計將超過320×104 m3/d，處理率將超過90%。到2008年，北京市將新增9座中水處理廠，深度處理能力將由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，屆時每年產生含水率 80% 城市污泥超過80×104 m3。北京市最大的污水處理廠——高碑店污水處理廠污泥外運運輸費用佔到全廠運行費用的1/3[3]。
城市污泥的大量產生，已引起日益嚴峻的二次污染，並成為城市污水處理行業瓶頸。污泥處理處置率低，其中非常重要的一個原因就是投資和運行成本方面的限制。但到目前為止，還未見關於不同污泥處理處置方案的經濟分析，導致不同單位和設計人員在方案的選擇上存在較大的盲目性。本文以北京為例，對幾種典型的城市污泥處理處置方式進行經濟分析，以便為城市污泥處理處置技術的選擇提供參考依據。
1 城市污泥處理處置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）為計算基準，綜合成本＝運行成本+設備折價成本。運行成本以目前較為成熟的處理處置方式進行估算。
北京市污泥機械脫水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚燒、運輸、填埋等3個流程；設備折價成本取15 a使用年限，年折舊7%，社會利率10%，即年折價17%，設備年工作時數以8000 h計。因此，設備折價＝設備價格×指數×0.17/8000。
1.2 估算細則
（1）單位成本
填埋：生活垃圾衛生填埋的成本約60~70 ￥/t，污泥填埋時按照壓實生活垃圾∶土∶污泥容重比為0.8∶1∶1，污泥填埋成本為48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：乾燥能耗與脫水量成正比。燃氣加熱效率85%、鍋爐熱效率70%、過程熱損失5%時，水的蒸發能耗為150 (kW?h)/t，每小時去除1 t水的設備投資為180×104￥[4]。
焚燒：目前多採用流化床技術，每h焚燒1 t干化污泥的設備成本為528×104￥，污泥按干質量減量60%。焚燒的運行費用24￥/t，煙氣處理消耗NaOH量約為37 kg/t，折價約128￥/t [5]。
電價：北京市工業電價高峰期、平段區、低谷期分別為0.278、0.488、0.725￥/(kW?h)。按不同補貼方案，將電價設定為0.30、0.60￥/(kW?h)。
運費：北京市運輸價格在0.45~0.65￥/(t?km)之間，污泥為特殊固體廢物，需特殊箱式貨車運送，價格處於高端。另外，近年運輸價格有上漲趨勢。因此，運費取0.65 ￥/(t?km)。
此外，干化及焚燒均按設備成本添加30%物耗人工管理費及土建配套費。
（2）污泥含水率
污泥的有機質和水分含量較高，填埋存在一系列問題，當前主要關心的是土力學性能，當含水率高於68% 時需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低時污泥性狀存在突變，因此填埋脫水目標設定為80%、30%。
含水率是污泥焚燒處理中的一個關鍵因素。有機質含量高、含水率低利於維持自燃，降低污泥含水率對降低污泥焚燒設備及處理費用至關重要。一般將污泥含水率降至與揮發物含量之比小於3.5時，可形成自燃[9]。北京市污泥有機物含量在45% 以下，因此使污泥維持自燃焚燒的水分含量應小於61.2%。朱南文總結了幾種國外污泥熱乾燥技術，可以將污泥乾燥至10%含水率[10]。污泥焚燒綜合成本隨乾燥程度動態變化，干化程度越高，干化能耗升高，焚燒設備及運行費用隨之下降。簡化起見，本文以污泥保持熱量平衡燃燒為估算前提，不再進行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚燒的干化目標定為：60%和10%。
表1 北京市填埋場概況[11]及離污水處理廠的最近距離
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋場 填埋場位置 處理規模/(t?d-1) 預計關閉時間 最近的污水處理廠 最近直線距離/km 1)
北神樹 通縣次渠鄉 980 2006 高碑店 20
安定 大興區安定鄉 700 2006 小紅門 36
六里屯 海淀區永豐屯鄉 1500 2017 清河 15
高安屯 朝陽區樓梓庄鄉 1000 2018 高碑店 15
阿蘇衛 昌平區小湯山鄉 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 門頭溝區永定鎮 600 2011 盧溝橋 15
1) 最近距離數據為作者實測
綜上所述，污泥的處理處置方式計有：堆肥，分別乾燥至含水80%、30% 時填埋，乾燥至含水
60%、10%時焚燒。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+運輸成本+填埋場成本+設備折價成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
運輸成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋場成本＝βPf /(1-ηe)
設備折價＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分別為處理處置始、末的含水率；Pele為電價，￥/(kW?h)；L為運輸距離，km；α為土建及人工配套費指數，1.3；β為體積系數，含水率≥68%時在1.4~1.6之間，取1.5，含水率＜68%時取1；Pf為填埋場填埋價格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋運輸距離：北京市現有填埋場容量不足以滿足生活垃圾處置需求，即使規劃中的填埋場建成之後，富餘填埋能力也很有限，污泥填埋需另外覓地新建填埋場。隨著城市發展及填埋場地質條件要求，運輸距離也將越來越遠，參照表1，污泥
填埋的運輸距離將在40 km以上，因此在估算今後的填埋成本時，分別取50、100 km作為近期及遠期填埋場運輸距離。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥經過堆肥無害化處理之後進行土地利用，是國際上普遍採用的處理處置方式。強制通風靜態垛堆肥處理是泥堆肥主流技術，其處理成本與污泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與污水處理廠之間距離以及設備原產地等因素相關。堆肥廠宜建在污水處理廠周圍，運輸成本計為0，堆肥成本主要由鼓風、烘乾、篩分能耗，調理劑及設備折價成本組成。目前，堆肥產品的市場銷售價格為350~500￥/t，扣除15％含水率後取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自動控制系統[12,13]進行強制通風靜態垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥廠的應用結果表明，當污泥含水率不高於80%時，鼓風能耗在40~60 (kW?h)/t DS之間，取60 (kW?h)/t DS。CTB調理劑價格為300 ￥/t，損耗率一般為5% [14]。經過10~14 d堆肥，污泥干物質減量30%，含水45%。採用熱乾燥技術烘乾至含水15%，脫水負荷0.45 t/t DS；調理劑在烘乾前篩分後自然晾乾，需篩分能耗；篩分負荷共9.3 t/t DS，篩分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW?h)/t DS，考慮到未知能耗，取100 (kW?h)/t DS。
設備折價：處理干污泥能力為 0.3×104 t/a的污泥堆肥廠設備投資約700萬￥，設備折價182 ￥/t DS（含佔地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚燒成本
考慮到焚燒廢氣排放等問題，外運30 km以上焚燒為佳，取30 km；焚燒按干物質減量60%，燒余物需運至填埋場填埋，運輸距離取50 km。參考表3可知，乾燥至10%焚燒成本較乾燥至60%低。乾燥程度越高，焚燒廠佔地面積也越小，因此焚燒前以干化至10%為宜。
1.6 干化農用成本
未經穩定化處理污泥存在施用安全危險，考慮到干化的穩定效果較差，安全性有限，不再估算。
2 討論與分析
2.1 處理成本和經濟效益
表2 處理處置1 t城市污泥(干質量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 運輸 填埋 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 距離/km 運費/￥ 填土比例 費用/￥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531)，5532)
30% 2091)，4182) 178 50 46 0 74 5071)，7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151)，7152)
30% 2091)，4182) 178 100 93 0 74 5541)，7632)
焚燒
干化 焚 燒 燒余物 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 運行/￥ 設備折價/￥ NaOH/￥ 運費/￥ 填埋/￥
60% 1461)，2932) 124 60 365 128 13 20 8561)，10022)
10% 2281)，4552) 193 27 162 128 13 20 7711)，9982)
堆 肥
能耗/￥ 設備折價/￥ 調理劑損耗/￥ 總成本/￥ 銷售/￥ 總效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 電價取0.30 ￥/(kW?h)；2) 電價取0.60 ￥/(kW?h)
各種處理方式處理成本估算過程及結果如表2所示。由表2可知，污泥處理處置以堆肥方式成本
最低，約300~350￥/t DS；填埋方式約500~760￥/t DS。焚燒方式成本最高，約800~1000￥/t DS。堆肥成本低於填埋方式，顯著低於焚燒方式，隨運輸距離增加填埋成本顯著高於堆肥成本。此外，污泥焚燒處理一次性投資大，運行維護費用最高。
各種處理方式中，污泥填埋沒有資源回收，效益為零；考慮到污泥熱值水平，回收焚燒熱能可能性較低，對凈效益影響不大；污泥干化可以起到脫水的效果，但穩定化的效果有限，加之干化過程中容易產生爆炸和肥效緩慢等問題，不宜提倡；在產品銷售良好情況下，按電價不同，堆肥處理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各種處理處置技術的優缺點
現有的大部分填埋場設計建造標准低、缺乏污染控制措施，存在穩定性差等問題，導致散發氣體和臭味，污染地下水，不能保證填埋垃圾的安全，只是延緩污染但沒有最終消除污染。一些國家為了把上述問題降低到最小程度，制定了待處理污泥物理特性的最低標准，使污泥填埋的處理成本大大增加。例如德國要求填埋污泥干基含量不低於35%。為避免污泥中有機物分解造成的地下水污染，1992年德國發布了《城市廢棄物控制和處置技術綱要》，要求從2005年起，任何被填埋處理的物質其有機物含量不超過5% [15]，這意味著污泥即便是經過乾燥也不滿足填埋的要求。污泥填埋面臨填埋場地、公眾及法規等多重壓力，填埋成本將逐步升高，近年來國外污泥填埋處理方式比例越來越小[6]。
是否推廣堆肥處理城市污泥，首先應切實評估施用污泥堆肥的潛在環境風險。杜兵等[16]研究表明，同國外相比北京市某典型污水處理廠酚類、酞酸酯類、多環芳烴類均處於污染程度較低的水平。堆肥處理的持續高溫可以確保殺滅病菌，保證污泥的農用安全。陳同斌等[17]對中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢的研究結果表明，我國城市污泥中平均含量普遍較低，金屬含量基本未超過農用標准[18]，且呈現逐漸下降的趨勢。近年相關研究也證明：科學合理地進行城市污泥農用不會造成土壤和農產品的重金屬污染問題[19]。我國城市污泥的土地利用重金屬環境風險並不像人們想像的那樣嚴重。
焚燒減量最為顯著，含水80%的污泥焚燒後減容率超過90%。然而，污泥含有多種有機物，焚燒時會產生大量有害物質，如二惡英、二氧化硫、鹽酸等，受國內焚燒技術的限制，二惡英污染問題尚未很好解決，重金屬煙霧與燃燒灰燼也可能造成二次污染。此外，焚燒浪費了污泥中的營養物質。對比三種處理處置方式，污泥焚燒佔地面積最小，但綜合成本最高，設備維護要求高，環保風險較大，這些不利之處都限制了污泥焚燒技術的廣泛應用。
綜上所述，堆肥處理實現污泥的資源化利用，科學合理施用下可以保證衛生安全及重金屬安全，同時較為經濟可行，是污泥處理處置技術的主要發展方向。但是，從市場銷售的角度來看，污泥堆肥產品的銷售渠道有待改善。各種處理方式優缺點概括於表3（下頁）。
2.3 電價影響及政府補貼
電價影響到污泥處理處置成本。電價從0.60￥/(kW?h)降低到0.30 ￥/(kW?h)，各種處理方式的綜合成本分別降低40~230 ￥/t DS。如電價取至用電低谷期電價或者更低，成本可以進一步降低。
表3 各種處理處置技術優缺點對比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
處理處置方式 收支平衡/(￥?t-1) 1) 技術難度 場地要求 能否資源化 無害化程度
填埋 -507~ -763 簡單 大 不能 延緩污染, 沒有最終消除污染風險
堆肥 57~96 較簡單 較小 能 重金屬低於農用標准時可以達到無害化要求
焚燒 -771~ -1000 技術設備要求高 小 不能 尾氣可能帶來二次污染
1) 運輸距離100 km、電價0.60 ￥/(kw?h)時, 以80%含水率填埋成本略低於30%含水率填埋, 但其佔地為後者5.25倍, 綜合考慮採取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋佔地分別為30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通過補貼如降低電價等調控手段，將污水處理投入合理分配到其中的污泥處理單元，可以降低污泥處理單元的焚燒成本、填埋佔地，降低堆肥成本。政府補貼可以發揮經濟杠桿作用，調控污泥處理行業投入產出狀況，有利於污泥處理處置行業的健康發展。總之，污泥處理處置應該有適宜的政府補貼。
3 結論
（1）污泥堆肥成本隨電價變化約300~350 ￥/t DS，堆肥銷售可以補償部分處理成本，使污泥堆肥達到微利水平。合理施用堆肥可以提供養分和有機質，是污泥處理處置技術的重要方向。
（2）污泥填埋操作簡單，但其成本約500~760 ￥/t DS，高於堆肥處理。考慮到土地資源日益稀缺及二次污染問題，且從發達國家的經驗來看污泥填埋將逐步受到限制，因此其應用比例應逐漸減少。
（3）污泥焚燒減量效果最明顯，但其初始投資及運行費用最高，綜合成本約771~1000 ￥/t DS。其設備維護復雜，如果對尾氣處理不當會造成二次污染。
參考文獻：
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程與環境引論[M]. 北京: 清華大學出版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凱軍, 田寧寧. 北京市城市污水污泥的處理和處置問題研究[J]. 中國沼氣, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭曉峰, 陳劍波, 陶濤, 等. 污泥特性及相關熱物理研究方向[J]. 中國科學基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵年. 污水廠污泥綜合利用與消納的可行性途徑分析[J]. 環境衛生工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 鄧曉林, 王國華, 任鶴雲. 上海城市污水處理廠的污泥處置途徑探討[J]. 中國給水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 國家建設部. CJ 3025 城市污水處理廠污水污泥排放標准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 國家建設部. CJJ 17城市生活垃圾衛生填埋技術規范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 趙樂軍, 戴樹桂, 辜顯華. 污泥填埋技術應用進展[J]. 中國給水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水處理手冊[M]. 北京: 高教出版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐華偉. 國外污泥熱乾燥技術[J]. 給水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 劉建國, 聶永豐. 京城垃圾處置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陳同斌, 高定, 黃啟飛. 一種用於堆肥的自動控制裝置: 中國, 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: 中國, 0112522.9[P].
[13] 高定, 黃啟飛, 陳同斌. 新型堆肥調理劑的吸水特性及應用[J]. 環境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自動測控系統及其在豬糞堆肥中的應用[D]. 北京: 中國科學院地理科學與資源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李愛民, 王志, 等. 發展我國污泥流化床焚燒技術[J]. 勞動安全與健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 張彭義, 張祖麟, 等. 北京市某典型污水處理廠中內分泌干擾物的初步調查[J]. 環境科學, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陳同斌, 黃啟飛, 高定, 等. 中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢[J]. 環境科學學報, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 國家環境保護總局. 城鎮污水處理廠污染物排放標准: 中國, 18918-2002[S]. 北京: 中國環境出版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田寧寧, 王凱軍, 柯健明. 剩餘污泥好氧堆肥生產有機復混肥的肥分及效益分析[J]. 城市環境與城市生態, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
B. 污水處理廠的污泥處置費用問題
城市污泥不同處理處置方式的成本和效益分析
——以北京市為例
張義安，高 定，陳同斌*，鄭國砥，李艷霞
中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心，北京 100101
摘要：以北京市為例，估算不同電價及運輸距離下填埋、焚燒及堆肥等方式的城市污泥處理處置成本，在此基礎上討論各種處理處置方案的前景，展望北京市污泥處理處置出路。污泥填埋在一定時期內還將是主要處理處置方式，但所佔比例將逐漸下降；堆肥是經濟上較為可行的處理處置方式，適合大力推廣；隨著經濟實力與技術水平提高，焚燒法可以適用於個別特殊地點。同時，分析了政府補貼對污泥處理處置效益的影響。
關鍵詞：城市污泥；處理處置成本；填埋；焚燒；堆肥
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水處理的副產物，以含水率97%計算，體積占處理污水的0.3%~0.5%[1]，深度處理產泥量還將增加50%~100%。目前我國每年排放的干污泥大約1.3×106 t，並以大約10%的速率在增加。
北京市全區域規劃污水排放量為330×104 m3/d，其中2003年市區污水排放量約為230×104 m3/d[2]。規劃建設14座污水處理廠，2015年污水處理能力預計將超過320×104 m3/d，處理率將超過90%。到2008年，北京市將新增9座中水處理廠，深度處理能力將由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，屆時每年產生含水率 80% 城市污泥超過80×104 m3。北京市最大的污水處理廠——高碑店污水處理廠污泥外運運輸費用佔到全廠運行費用的1/3[3]。
城市污泥的大量產生，已引起日益嚴峻的二次污染，並成為城市污水處理行業瓶頸。污泥處理處置率低，其中非常重要的一個原因就是投資和運行成本方面的限制。但到目前為止，還未見關於不同污泥處理處置方案的經濟分析，導致不同單位和設計人員在方案的選擇上存在較大的盲目性。本文以北京為例，對幾種典型的城市污泥處理處置方式進行經濟分析，以便為城市污泥處理處置技術的選擇提供參考依據。
1 城市污泥處理處置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）為計算基準，綜合成本＝運行成本+設備折價成本。運行成本以目前較為成熟的處理處置方式進行估算。
北京市污泥機械脫水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚燒、運輸、填埋等3個流程；設備折價成本取15 a使用年限，年折舊7%，社會利率10%，即年折價17%，設備年工作時數以8000 h計。因此，設備折價＝設備價格×指數×0.17/8000。
1.2 估算細則
（1）單位成本
填埋：生活垃圾衛生填埋的成本約60~70 ￥/t，污泥填埋時按照壓實生活垃圾∶土∶污泥容重比為0.8∶1∶1，污泥填埋成本為48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：乾燥能耗與脫水量成正比。燃氣加熱效率85%、鍋爐熱效率70%、過程熱損失5%時，水的蒸發能耗為150 (kW•h)/t，每小時去除1 t水的設備投資為180×104￥[4]。
焚燒：目前多採用流化床技術，每h焚燒1 t干化污泥的設備成本為528×104￥，污泥按干質量減量60%。焚燒的運行費用24￥/t，煙氣處理消耗NaOH量約為37 kg/t，折價約128￥/t [5]。
電價：北京市工業電價高峰期、平段區、低谷期分別為0.278、0.488、0.725￥/(kW•h)。按不同補貼方案，將電價設定為0.30、0.60￥/(kW•h)。
運費：北京市運輸價格在0.45~0.65￥/(t•km)之間，污泥為特殊固體廢物，需特殊箱式貨車運送，價格處於高端。另外，近年運輸價格有上漲趨勢。因此，運費取0.65 ￥/(t•km)。
此外，干化及焚燒均按設備成本添加30%物耗人工管理費及土建配套費。
（2）污泥含水率
污泥的有機質和水分含量較高，填埋存在一系列問題，當前主要關心的是土力學性能，當含水率高於68% 時需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低時污泥性狀存在突變，因此填埋脫水目標設定為80%、30%。
含水率是污泥焚燒處理中的一個關鍵因素。有機質含量高、含水率低利於維持自燃，降低污泥含水率對降低污泥焚燒設備及處理費用至關重要。一般將污泥含水率降至與揮發物含量之比小於3.5時，可形成自燃[9]。北京市污泥有機物含量在45% 以下，因此使污泥維持自燃焚燒的水分含量應小於61.2%。朱南文總結了幾種國外污泥熱乾燥技術，可以將污泥乾燥至10%含水率[10]。污泥焚燒綜合成本隨乾燥程度動態變化，干化程度越高，干化能耗升高，焚燒設備及運行費用隨之下降。簡化起見，本文以污泥保持熱量平衡燃燒為估算前提，不再進行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚燒的干化目標定為：60%和10%。
表1 北京市填埋場概況[11]及離污水處理廠的最近距離
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋場 填埋場位置 處理規模/(t•d-1) 預計關閉時間 最近的污水處理廠 最近直線距離/km 1)
北神樹 通縣次渠鄉 980 2006 高碑店 20
安定 大興區安定鄉 700 2006 小紅門 36
六里屯 海淀區永豐屯鄉 1500 2017 清河 15
高安屯 朝陽區樓梓庄鄉 1000 2018 高碑店 15
阿蘇衛 昌平區小湯山鄉 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 門頭溝區永定鎮 600 2011 盧溝橋 15
1) 最近距離數據為作者實測
綜上所述，污泥的處理處置方式計有：堆肥，分別乾燥至含水80%、30% 時填埋，乾燥至含水
60%、10%時焚燒。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+運輸成本+填埋場成本+設備折價成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
運輸成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋場成本＝βPf /(1-ηe)
設備折價＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分別為處理處置始、末的含水率；Pele為電價，￥/(kW•h)；L為運輸距離，km；α為土建及人工配套費指數，1.3；β為體積系數，含水率≥68%時在1.4~1.6之間，取1.5，含水率＜68%時取1；Pf為填埋場填埋價格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋運輸距離：北京市現有填埋場容量不足以滿足生活垃圾處置需求，即使規劃中的填埋場建成之後，富餘填埋能力也很有限，污泥填埋需另外覓地新建填埋場。隨著城市發展及填埋場地質條件要求，運輸距離也將越來越遠，參照表1，污泥
填埋的運輸距離將在40 km以上，因此在估算今後的填埋成本時，分別取50、100 km作為近期及遠期填埋場運輸距離。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥經過堆肥無害化處理之後進行土地利用，是國際上普遍採用的處理處置方式。強制通風靜態垛堆肥處理是泥堆肥主流技術，其處理成本與污泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與污水處理廠之間距離以及設備原產地等因素相關。堆肥廠宜建在污水處理廠周圍，運輸成本計為0，堆肥成本主要由鼓風、烘乾、篩分能耗，調理劑及設備折價成本組成。目前，堆肥產品的市場銷售價格為350~500￥/t，扣除15％含水率後取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自動控制系統[12,13]進行強制通風靜態垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥廠的應用結果表明，當污泥含水率不高於80%時，鼓風能耗在40~60 (kW•h)/t DS之間，取60 (kW•h)/t DS。CTB調理劑價格為300 ￥/t，損耗率一般為5% [14]。經過10~14 d堆肥，污泥干物質減量30%，含水45%。採用熱乾燥技術烘乾至含水15%，脫水負荷0.45 t/t DS；調理劑在烘乾前篩分後自然晾乾，需篩分能耗；篩分負荷共9.3 t/t DS，篩分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS，考慮到未知能耗，取100 (kW•h)/t DS。
設備折價：處理干污泥能力為 0.3×104 t/a的污泥堆肥廠設備投資約700萬￥，設備折價182 ￥/t DS（含佔地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚燒成本
考慮到焚燒廢氣排放等問題，外運30 km以上焚燒為佳，取30 km；焚燒按干物質減量60%，燒余物需運至填埋場填埋，運輸距離取50 km。參考表3可知，乾燥至10%焚燒成本較乾燥至60%低。乾燥程度越高，焚燒廠佔地面積也越小，因此焚燒前以干化至10%為宜。
1.6 干化農用成本
未經穩定化處理污泥存在施用安全危險，考慮到干化的穩定效果較差，安全性有限，不再估算。
2 討論與分析
2.1 處理成本和經濟效益
表2 處理處置1 t城市污泥(干質量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 運輸 填埋 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 距離/km 運費/￥ 填土比例 費用/￥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531)，5532)
30% 2091)，4182) 178 50 46 0 74 5071)，7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151)，7152)
30% 2091)，4182) 178 100 93 0 74 5541)，7632)
焚燒
干化 焚 燒 燒余物 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 運行/￥ 設備折價/￥ NaOH/￥ 運費/￥ 填埋/￥
60% 1461)，2932) 124 60 365 128 13 20 8561)，10022)
10% 2281)，4552) 193 27 162 128 13 20 7711)，9982)
堆 肥
能耗/￥ 設備折價/￥ 調理劑損耗/￥ 總成本/￥ 銷售/￥ 總效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 電價取0.30 ￥/(kW·h)；2) 電價取0.60 ￥/(kW·h)
各種處理方式處理成本估算過程及結果如表2所示。由表2可知，污泥處理處置以堆肥方式成本
最低，約300~350￥/t DS；填埋方式約500~760￥/t DS。焚燒方式成本最高，約800~1000￥/t DS。堆肥成本低於填埋方式，顯著低於焚燒方式，隨運輸距離增加填埋成本顯著高於堆肥成本。此外，污泥焚燒處理一次性投資大，運行維護費用最高。
各種處理方式中，污泥填埋沒有資源回收，效益為零；考慮到污泥熱值水平，回收焚燒熱能可能性較低，對凈效益影響不大；污泥干化可以起到脫水的效果，但穩定化的效果有限，加之干化過程中容易產生爆炸和肥效緩慢等問題，不宜提倡；在產品銷售良好情況下，按電價不同，堆肥處理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各種處理處置技術的優缺點
現有的大部分填埋場設計建造標准低、缺乏污染控制措施，存在穩定性差等問題，導致散發氣體和臭味，污染地下水，不能保證填埋垃圾的安全，只是延緩污染但沒有最終消除污染。一些國家為了把上述問題降低到最小程度，制定了待處理污泥物理特性的最低標准，使污泥填埋的處理成本大大增加。例如德國要求填埋污泥干基含量不低於35%。為避免污泥中有機物分解造成的地下水污染，1992年德國發布了《城市廢棄物控制和處置技術綱要》，要求從2005年起，任何被填埋處理的物質其有機物含量不超過5% [15]，這意味著污泥即便是經過乾燥也不滿足填埋的要求。污泥填埋面臨填埋場地、公眾及法規等多重壓力，填埋成本將逐步升高，近年來國外污泥填埋處理方式比例越來越小[6]。
是否推廣堆肥處理城市污泥，首先應切實評估施用污泥堆肥的潛在環境風險。杜兵等[16]研究表明，同國外相比北京市某典型污水處理廠酚類、酞酸酯類、多環芳烴類均處於污染程度較低的水平。堆肥處理的持續高溫可以確保殺滅病菌，保證污泥的農用安全。陳同斌等[17]對中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢的研究結果表明，我國城市污泥中平均含量普遍較低，金屬含量基本未超過農用標准[18]，且呈現逐漸下降的趨勢。近年相關研究也證明：科學合理地進行城市污泥農用不會造成土壤和農產品的重金屬污染問題[19]。我國城市污泥的土地利用重金屬環境風險並不像人們想像的那樣嚴重。
焚燒減量最為顯著，含水80%的污泥焚燒後減容率超過90%。然而，污泥含有多種有機物，焚燒時會產生大量有害物質，如二惡英、二氧化硫、鹽酸等，受國內焚燒技術的限制，二惡英污染問題尚未很好解決，重金屬煙霧與燃燒灰燼也可能造成二次污染。此外，焚燒浪費了污泥中的營養物質。對比三種處理處置方式，污泥焚燒佔地面積最小，但綜合成本最高，設備維護要求高，環保風險較大，這些不利之處都限制了污泥焚燒技術的廣泛應用。
綜上所述，堆肥處理實現污泥的資源化利用，科學合理施用下可以保證衛生安全及重金屬安全，同時較為經濟可行，是污泥處理處置技術的主要發展方向。但是，從市場銷售的角度來看，污泥堆肥產品的銷售渠道有待改善。各種處理方式優缺點概括於表3（下頁）。
2.3 電價影響及政府補貼
電價影響到污泥處理處置成本。電價從0.60￥/(kW•h)降低到0.30 ￥/(kW•h)，各種處理方式的綜合成本分別降低40~230 ￥/t DS。如電價取至用電低谷期電價或者更低，成本可以進一步降低。
表3 各種處理處置技術優缺點對比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
處理處置方式 收支平衡/(￥•t-1) 1) 技術難度 場地要求 能否資源化 無害化程度
填埋 -507~ -763 簡單 大 不能 延緩污染, 沒有最終消除污染風險
堆肥 57~96 較簡單 較小 能 重金屬低於農用標准時可以達到無害化要求
焚燒 -771~ -1000 技術設備要求高 小 不能 尾氣可能帶來二次污染
1) 運輸距離100 km、電價0.60 ￥/(kw•h)時, 以80%含水率填埋成本略低於30%含水率填埋, 但其佔地為後者5.25倍, 綜合考慮採取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋佔地分別為30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通過補貼如降低電價等調控手段，將污水處理投入合理分配到其中的污泥處理單元，可以降低污泥處理單元的焚燒成本、填埋佔地，降低堆肥成本。政府補貼可以發揮經濟杠桿作用，調控污泥處理行業投入產出狀況，有利於污泥處理處置行業的健康發展。總之，污泥處理處置應該有適宜的政府補貼。
3 結論
（1）污泥堆肥成本隨電價變化約300~350 ￥/t DS，堆肥銷售可以補償部分處理成本，使污泥堆肥達到微利水平。合理施用堆肥可以提供養分和有機質，是污泥處理處置技術的重要方向。
（2）污泥填埋操作簡單，但其成本約500~760 ￥/t DS，高於堆肥處理。考慮到土地資源日益稀缺及二次污染問題，且從發達國家的經驗來看污泥填埋將逐步受到限制，因此其應用比例應逐漸減少。
（3）污泥焚燒減量效果最明顯，但其初始投資及運行費用最高，綜合成本約771~1000 ￥/t DS。其設備維護復雜，如果對尾氣處理不當會造成二次污染。
參考文獻：
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程與環境引論[M]. 北京: 清華大學出版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凱軍, 田寧寧. 北京市城市污水污泥的處理和處置問題研究[J]. 中國沼氣, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭曉峰, 陳劍波, 陶濤, 等. 污泥特性及相關熱物理研究方向[J]. 中國科學基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵年. 污水廠污泥綜合利用與消納的可行性途徑分析[J]. 環境衛生工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 鄧曉林, 王國華, 任鶴雲. 上海城市污水處理廠的污泥處置途徑探討[J]. 中國給水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 國家建設部. CJ 3025 城市污水處理廠污水污泥排放標准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 國家建設部. CJJ 17城市生活垃圾衛生填埋技術規范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 趙樂軍, 戴樹桂, 辜顯華. 污泥填埋技術應用進展[J]. 中國給水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水處理手冊[M]. 北京: 高教出版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐華偉. 國外污泥熱乾燥技術[J]. 給水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 劉建國, 聶永豐. 京城垃圾處置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陳同斌, 高定, 黃啟飛. 一種用於堆肥的自動控制裝置: 中國, 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: 中國, 0112522.9[P].
[13] 高定, 黃啟飛, 陳同斌. 新型堆肥調理劑的吸水特性及應用[J]. 環境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自動測控系統及其在豬糞堆肥中的應用[D]. 北京: 中國科學院地理科學與資源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李愛民, 王志, 等. 發展我國污泥流化床焚燒技術[J]. 勞動安全與健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 張彭義, 張祖麟, 等. 北京市某典型污水處理廠中內分泌干擾物的初步調查[J]. 環境科學, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陳同斌, 黃啟飛, 高定, 等. 中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢[J]. 環境科學學報, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 國家環境保護總局. 城鎮污水處理廠污染物排放標准: 中國, 18918-2002[S]. 北京: 中國環境出版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田寧寧, 王凱軍, 柯健明. 剩餘污泥好氧堆肥生產有機復混肥的肥分及效益分析[J]. 城市環境與城市生態, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
C. 什麼是城市污水廠污泥資源化處理
解決污泥對環境的污染問題,使其化廢為寶
D. 污水處理廠的污泥有什麼用途
1現有污泥處理技術
自從1906年第一座雙層沉澱池誕生以來，污泥處理和處置技術已有100a歷史，污泥處理和處置是以「無害化、資源化、穩定化、減量化」為目的的。一般常見的污泥處理處置技術包括有水體消納、衛生填埋、污泥的熱處理、土地利用、建築材料利用、環境保護利用等。由於人們對環境的日益重視，水體消納目前已基本廢止。
1.1衛生填埋
污泥的衛生填埋始於20世紀60年代，已沿用了約40a，是在傳統填埋的基礎上從保護環境角度出發，經過科學選址和必要的場地防護處理，具有嚴格管理制度的科學的工程操作方法。到目前為止，已發展成為一項比較成熟的污泥處置技術，其優點是投資較少、容量大、見效快[3]。但是由於污泥填埋對污泥的土力學性質（以剪切強度表示）要求較高，需要大面積的場地和大量的運輸費用，地基需作防滲處理以免污染地下水等，近年來污泥填埋處置所佔比例越來越小。隨著污泥量的增加，大面積選址更加困難，特別是人口稠密的地區，且填埋最終並未避免環境污染，而只是延緩了污染產生的時間，這決定了土地填埋從多方面來看都不是處置污泥的長久之計，不會成為將來污泥處理處置的發展方向。
1.2污泥的熱處理
污泥的熱處理的優勢在於可以迅速和較大程度地使污泥達到減量化。污泥焚燒是比較徹底的處理方法，主要分為2類，一類是脫水污泥直接送焚燒爐焚燒，另一類是將脫水污泥先干化再焚燒。與其他的污泥處理方法相比較，焚燒的優點在於其產物為無菌、無臭的無機殘渣，迅速地實行了無菌化和減量化（減少60%）的目的。但是由於所需設備、能源及操作費用高昂，目前推廣在經濟上還有困難；而且由於污泥中含有大量的有機物，燃燒時會產生大量的有害物質，容易造成二次污染，同時形成的重金屬的煙霧和污泥燒燼的污泥灰也有造成二次污染的可能性，灰燼也沒有好的方法進行利用；另外，焚燒浪費了污泥中大量營養物質。這些不利之處都限制了該法的廣泛應用。一般只有在其他方法由於環境或土地受到限制時才會採用。
1.3土地利用
目前生活污泥的土地利用類型多且廣，如農林耕地、牧業草地、園林綠地等。其污泥中N、P、K等元素含量高於農家肥，是肥田、改良土壤、園林綠化的好材料。污泥與餅肥比較如表1所示[4]。污泥施用於農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長，所以污泥的土地利用是一種積極的污泥處置方式。盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用養分等優點，但影響污泥農用推廣的主要因素是可能引起重金屬污染、難降解有機物污染以及N、P的流失對地表水和地下水的污染。目前對重金屬污染研究較多，研究內容包括施用污泥廢料後土壤耕作層重金屬的變化，施用田農作物各部位富集量、存在形態及影響因素等。眾多研究表明近10餘年來，城市污水處理廠污泥中重金屬含量呈下降趨勢，在合理施用情況下，一般不會造成重金屬污染[5]。
E. 污泥處理處置方法與資源化探討
循環經濟之路——增鈣干化污泥作為建築材料的應用
1北京城市排水集團有限責任公司 張水英1，趙穎1，顧劍1，
2北京市市政工程設計研究總院 黃鷗3
1前言
黨的十七大報告提出，要「建設生態文明，基本形成節約能源資源和保護生態環境的產業結構、增長方式、消費模式」。隨著城市污水處理率的不斷提高，各污水處理廠都面臨著如何妥善安全處置大量剩餘污泥的問題。污泥亂丟亂棄造成環境二次污染的問題已成為繼水污染治理後的又一突出環境問題，關繫到污水廠的安全穩定運行，必須認真對待妥善解決。
2國內外發展狀況
當今國內外污泥處理與處置技術的發展依據是「四化」原則——減量化、穩定化、無害化和資源化。污泥處理的方法主要有6種：衛生填埋、污泥農用、污泥焚燒、污泥干化和熱處理、污泥堆肥及海洋傾倒。國際上污泥處理處置參照的標准均為美國國家環保局制定的污泥處置與利用標准。
2.1國外現狀
80年代末，在歐、美一些國家，由於污泥在農用、填埋、投海處置中的限制條件和不利因素逐漸突顯，污泥熱干化技術的成功應用，使污泥干化技術在西方工業發達國家很快推廣開來。例如：歐盟在80年代初只有數家污水處理廠採用污泥熱干化設備處理污泥，到1994年底已有110家污泥干化處理廠，並且仍在逐年增加。但事實上，歐洲的污泥處置路線也沒有明確標准，污泥安全處置依賴於當地政策法規。過去幾年，由於歐盟和各歐洲國家出台了更嚴格的法律和法規，歐洲污泥處置方式發生了變化。
污泥填埋2005年禁止；污泥肥農用，在瑞士被禁止；在德國南部、荷蘭和比利時，超市連鎖店不接受用污泥施肥的農產品；污泥焚燒，水泥廠中使用干化污泥用作燃料替代品和礦物添加劑；在流化床污泥焚燒廠中使用脫水污泥；煤發電廠中使用脫水或干化污泥；垃圾焚燒廠中使用脫水或干化污泥。具體見表1：
表1 歐洲各國的污泥產生量和處置方法
國家 污泥總量
(t千污泥/a) 處置方法所佔比例%
土地利用 陸地填埋 焚燒 其它
奧地利 320 13 56 31 0
比利時 75 31 56 9 4
丹麥 130 37 33 28 2
法國 700 50 50 0 0
德國 2500 25 63 12 0
義大利 800 34 55 11 0
荷蘭 282 44 53 3 0
西班牙 280 10 50 10 30
瑞典 180 45 55 0 0
瑞士 215 50 30 20 0
英國 1107 55 8 7 30
美國 6900 41 17 22 20
日本 171 9 35 55 1
從中可以看出，污泥干化技術是現今國外應用發展最為迅速的一項污泥處理置技術。脫水污泥的熱處理，即干化後的污泥在發電廠和垃圾焚燒廠、水泥廠焚燒以及干化污泥的氣化是比較理想和安全的污泥處置途徑。通過污泥體積和質量的減少，將污泥變成一種有著良好特性、便於操作並能廣泛用於不同領域的產品，如：作為燃料在(煤)發電廠和水泥廠或作為肥料用於農業。
2.2國內現狀
我國的污泥處理與處置還剛剛起步，在全國現有污水處理設施中有污泥穩定處理設施的還不到1/4，處理工藝和配套設備較為完善的還不到1/10，能夠正常運行的就更少，污泥直接排放造成的二次污染已經嚴重影響生態文明建設，必須予以充分重視。
我國現今應用最為廣泛的污泥處理處置技術主要有：污泥填埋、污泥堆肥、污泥熱處理（污泥干化）等方法。污泥干化技術因運行成本高，發展比較緩慢，僅局限在小范圍內及生產性研究方面。
3干化技術在污水廠的應用
剩餘污泥增鈣干化工藝是在一種經濟、有效的工藝，運行費為100～150元/噸，並且可在污水處理廠內污泥產生的源頭有效地消毒、滅菌、除臭、減量，與其它污泥干化技術相比有運行費用低、安全可靠等用優點。
3.1污水處理廠基本情況
方庄污水處理廠位於北京市豐台區，成壽寺路東側，距離南三環路約450m。該廠於90年代初期建設完成，負責南城方庄地區的污水處理，總流域面積180公頃，處理廠佔地4.92公頃。污水處理廠日處理污水4萬噸，每日運送污泥約20～30m3。
由於北京市市區的飛速發展，城市建設逐漸向外圍擴張，原來南三環以外較為空曠、偏遠的地區，現已建成高檔住宅小區，樓盤林立。由於泥餅含水率較高，污泥運送過程中有遺灑現象，對周圍的環境造成嚴重影響；同時污水處理廠污泥原運至垃圾填埋廠填埋，目前填埋場已不接納直接脫水的污泥；再加上污泥含水率較高，相對體積大，致使運輸成本增高，給污水處理廠的運行造成很大壓力。
為尋求解決方庄污水處理廠的污泥出路，對其進行減量化、穩定化、無害化和資源化，方庄污水處理廠多次組織相關部門進行方案討論，最終確定採用北京市奧利愛得科技發展有限公司的專利技術——增鈣干化法對污水處理廠脫水污泥進行乾燥。通過本工程的實施，一方面解決了污泥的出路，污泥經乾燥處理後，可以有效地消除異味，改善處理廠周圍的環境，同時減量化利於運輸；另一方面污泥增鈣處理後，就地加工成有用的無機建築材料，就近用於城市建設、道路施工等，減少資源浪費，起到工程示範作用。
3.2增鈣干化技術基本原理
增鈣干化技術是現今國內新開發出的一種運用添加劑對污水處理廠污泥進行乾燥、穩定化和資源化處理的方法。採用含生石灰（鹼性）和硫酸鐵鋁（酸性）雙組分發熱劑，通過污泥高效乾燥系統對有機酸腐污泥進行乾燥、脫水、改性後，向穩定化無機材料轉化。根據氫氧化鈣脫水變成氧化鈣這一原理，處理物經高溫煅燒後，添加劑可回收反復使用。本課題的研究目的是用雙組分發熱劑替代國外現行的「石灰法」單組分污泥處理工藝，從而降低污泥無害化成本。
處理污泥採用的增鈣劑是固態酸鹼雙組分發熱劑，發熱劑鹼性組分是活性生石灰，主要反應為：
CaO+H2O=Ca(OH)2+水化放熱
Ca(OH)2+ 含水污泥中有機物=有機鈣酸鹽+NH3↑
發熱劑酸性組分為硫酸鐵鋁鹽,除化工產品外也可以採用鋼廠酸洗硫酸鐵鹽曬乾的渣或其它化工除鐵渣。主要反應可簡化描述為：
Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3+3H2SO4+水化放熱
AL2(SO4)3+6H2O=2AL(OH)3+3H2SO4+水化放熱
發熱劑酸鹼兩組分間還有反應：
Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O+酸鹼中和放熱
適量添加，可使污泥迅速升溫至100℃以上，短時間內大量水蒸汽蒸發，達到乾燥、脫水及殺菌目的。通過酸鹼雙組分配合比例可調整污泥處理物的酸鹼度，而且所增加元素為鈣、鐵、鋁之類及其化合物，都能被一般建材製品所接受。相比使用單一生石灰相同的摻加量，酸鹼雙組分發熱劑使熱量增加30%以上。
3.3工藝流程
方庄污水污水處理規模為4萬m3/d，污泥產量約20～30 m3/d（含水率80%）。污泥組成包括三部分，即初沉池的初沉污泥、生物處理的剩餘污泥和高效反應池的化學污泥。設計採用的污泥干化處理工藝流程如下。
污泥處理工藝流程簡圖
3.4處理效果
方庄污水處理廠採用增鈣干化技術處理含水率約為80%的脫水污泥，對污泥進行增鈣干化分析，脫水污泥中添加雙組分發熱劑後溫度迅速升高，10分鍾內最高溫度均達到95℃，溫度上升幅度約為70℃。測試數據如下：
表2 測試數據表
名稱 含水率（%） 有機物（%） 糞大腸菌群
（個/g) 大腸菌群
（個/g) 細菌總量
（個/g)
處理前A 77.8 42.1 5.0E+05 1.2E+07 4.3E+08
處理前B 79.7 42.8 3.2E+05 8.4E+06 5.4E+07
處理後A 28.0 3.28 未檢出 未檢出 未檢出
處理後B 27.9 7.89 未檢出 未檢出 未檢出
干化後污泥含水率為50%左右，有機物組份大量減少，達到了降低含水率和有機質的目的，同時劇烈溫升也能使污泥充分穩定。經堆放及充分放熱後，污泥處理物最終水分為20～30%；粒經<Φ10mm。污泥處理物經分析檢測，其化學成分及礦物組份均適宜用於製造建材產品如水泥、路面磚等。
4技術展望
增鈣干化污泥技術為污水處理廠污泥的無害化、減量化處理及資源化應用提供了一個廣闊市場。該技術無二次污染。乾燥後的排放物中不含有二惡英等污染物質，同時重金屬得到鈍化，乾燥產品中糞大腸桿菌、大腸菌群以及細菌總數減少。此外乾燥後污泥在運輸過程中不產生滲濾液；安全性高。由於使用生石灰（鹼性）和硫酸鐵鋁（酸性）雙組分發熱劑，採用化學方法進行乾燥，因此與污泥熱干化技術相比，無粉塵爆炸的危險，乾燥效果安全、可靠。同時由於減少安全方面投資，該方法的氣體凈化工藝比熱干化乾燥法的氣體凈化工藝簡單，因此初期建設投資少。由於採用石灰乾燥工藝，污泥中水分蒸發的能量來自於添加劑的放熱反應，比熱干化放熱反應能量消耗少，乾燥過程的電能消耗和水消耗均較低，因此運行成本低，節能降耗的新技術；乾燥產品可再利用、經濟性好。
利用增鈣干化技術的推廣即將替代國外現行的單組分污泥處理工藝，將污泥改造成為建築材料；在投資規模和處置成本方面，比國外熱干化技術相比有大幅下降，實現了污泥的無害化、減量化和資源化，避免了污泥二次污染，為國內污水處理廠污泥處理處置提供安全、經濟的實施方案，是值得推廣的節能減排新技術。
F. 污水處理廠污泥有哪些資源化處理方法
污水處理廠可以進行堆肥，厭氧消化產生沼氣能源利用。污泥可以養蚯蚓。污泥脫水到一定程度可以制磚
G. 污水處理廠產生的污泥如何處理
污泥處理與處置的目的主要有四個:一是穩定化,通過處理使污泥停止降解;二是無害化,殺滅寄生蟲卵和病原微生物;三是減量化,減少污泥最終處置的體積,降低污泥處理及最終處置費用;四是資源化和最終處置,在處理污泥的同時實現化害為利、循環利用、保護環境的目的。
1 污泥穩定化處理的方法
來自污水處理廠初次沉澱池和二次沉澱池(剩餘活性污泥或者生物濾池污泥)的混合污泥通常含有60%～80%的有機物,如碳水化合物、脂肪、蛋白質,而且還含有大量的多種微生物,這種污泥在堆放時極易自發地進行厭氧生物反應,產生異味並導致污泥脫水性質惡化。穩定化處理的目的就是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的有機物質,進一步減少污泥含水量,殺滅污泥中的細菌、病原體等,消除臭味,使污泥中的各種成分處於相對穩定的狀態。穩定化的方法主要有堆肥化、乾燥、厭氧消化等。
1.1 堆肥化
堆肥是利用污泥微生物進行發酵的過程。在污泥中加入一定比例的膨鬆劑和調理劑(如秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等),使微生物群落在潮濕環境下對多種有機物進行氧化分解並轉化為類腐殖質。研究表明,經過堆肥的污泥質地疏鬆、陽離子(CEC)交換量顯著增加、容重減少、可被植物利用的營養成分增加、病原菌和寄生蟲卵幾乎全部被殺滅。目前世界各國採用的堆肥方法有靜態和動態兩種,如自然堆肥法、圓柱形分格封閉堆肥法、滾筒堆肥法、豎式多層反應堆肥法等。污泥經堆肥化處理後,物理性狀改善,質地疏鬆,易分散,含水率小於40%,根據使用目的不同可以進一步經制粒、乾燥後裝袋貯存。
1.2 乾燥
乾燥就是將已經脫水的污泥餅(含水率在75%左右)進一步降低其含水率,以利於貯存和運輸,避免因微生物的作用而發霉發臭,使污泥處於穩定狀態。乾燥工藝除了最簡單的日曬外,常用的是熱乾燥技術,乾燥熱源以蒸汽或導熱油作介質,間接給熱。熱乾燥過程相當於對污泥作了1～2h的滅菌處理(乾燥溫度≥95℃),完全可以達到殺滅病原菌的衛生要求。乾燥後的污泥含水率在10%左右,可以使污泥處於穩定化狀態。乾燥使污泥性能完全改善,乾燥後的污泥量僅是最初污泥量的4.5%,乾燥污泥量熱值提高,相當於劣質煤,可提高污泥的有效利用價值。
1.3 厭氧消化
厭氧消化主要是通過兼性厭氧細菌和厭氧細菌的作用使有機物分解,最終生成以甲烷為主的沼氣,沼氣可作為燃料和動力資源,還可作為重要的化工原料。厭氧消化一般是在密閉的消化槽內,在30℃下貯存30天左右。目前的污泥厭氧消化處理中,大約只有一半的有機物轉化為甲烷氣體,如何提高污泥消化整體水平、提高產氣率與能源回收率,並盡量減少污泥體積,成為該領域的研究重點。目前的研究主要有利用各種前處理(鹼處理、超聲波處理等)來改善污泥的厭氧消化性能、探索高效可靠的新型污泥厭氧消化處理工藝。此外,利用生物技術(如酶催化技術)來進一步提高污泥的產氣量也引起了研究者的重視。
2 污泥無害化處理的方法
污泥無害化處理往往包括在穩定處理之中,無害化處理的目的是去除、分解或者「固定」污泥中的有毒、有害物質(重金屬、有機有害物質)及消毒滅菌,使處理後的污泥在污泥最終處置中不會對環境造成危害。主要滅菌的方法有加熱巴氏滅菌、加石灰、長期貯存(20℃,60天)、堆肥(55℃,大於30天)、加氯或者加其它葯品等。
3 污泥減量化的方法
污泥減量化分為質量的減少和體積的減少,前者包括穩定和焚燒,後者主要是指通過濃縮、脫水、干化使污泥的含水率降低。
污泥焚燒的優點是可以迅速和最大限度地實現減量化,它既解決了污泥的出路又充分利用了污泥中能源,且不必考慮病原菌的滅活處理。污泥焚燒的熱能可回收利用,有毒污染物被氧化,灰燼中的重金屬活性大大降低,焚燒灰可以作為建築材料。缺點是高成本和可能產生污染(廢氣、雜訊、震動、熱和輻射)。
4 污泥資源化利用及處置方式
4.1 污泥資源化利用
城市污泥既是污染物又是一種資源,污泥經過減容、穩定和無害化處理後,可以作為資源綜合利用,如土地利用和熱能利用,污泥資源利用方案的選擇應根據環境衛生、資源回收、資源投入產出比和收益影響比四個方面進行。
4.2 污泥最終處置
污泥處置就是解決處理後污泥的最終出路,現在我國對污泥的處置已採用了填埋、農用和園林、花卉綠化等方式。
4.2.1 填埋
我國目前採取的污泥填埋一般是運至垃圾填埋場,與城市垃圾一起進行處置。這種填埋方式的問題是,污泥中的N、P和重金屬在無防滲情況下污染地下水,同時污泥填埋需要投入運輸和管理費用,並且填埋將佔用大量土地,在目前我國城鄉耕地越來越少的情況下,顯然不符合社會持續發展的要求。
4.2.2 農用和園林、花卉綠化
污泥中含有豐富的各種微量元素,如Ca、Mg、Cu、Fe等,施用在土地上可以改善土壤的土質,促進農作物和苗木花卉的增長。另外,施用污泥可以減少化肥和農葯的使用量,減少環境污染。