作為生活污水處理的衍生品，近年來污泥產(chǎn)量不斷攀升。據(jù)估算，大約1萬t生活污水可產(chǎn)生5~8 t市政污泥，預(yù)計到2020年，我國市政污泥產(chǎn)量將達(dá)到6 000~9 000萬t。如何妥善處理處置這些市政污泥,已成為建設(shè)完整城市污水處理廠,提高技術(shù)水平和管理水平的重要因素。

　　污泥處理“十三五”規(guī)劃目標(biāo)中提到，“十三五”期間應(yīng)堅持無害化原則，結(jié)合各地經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平，因地制宜選用成熟可靠的污泥處理處置技術(shù)，鼓勵采用能源化、資源化技術(shù)手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。污泥焚燒作為一項比較徹底解決城市污泥的處理技術(shù)，具有減容、減重率高，處理速度快，無害化較徹底，余熱可用于發(fā)電或供熱等優(yōu)點，符合污泥“減量化、無害化、資源化”的要求。以上海為例，在中心城區(qū)推動污泥獨立干化焚燒項目的同時，在郊區(qū)積極實踐生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥，協(xié)同焚燒技術(shù)已被列入上海解決污泥難題的日程表，并得到成功有序地推進(jìn)。

　　1 生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥

　　上海早在2015年已全力推進(jìn)郊區(qū)生活垃圾焚燒廠建設(shè)，在經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研、充分比選、中試實驗、工程在線效果驗證等扎實工作基礎(chǔ)上，松江區(qū)、奉賢區(qū)、金山區(qū)確定采用污泥協(xié)同焚燒工藝，基本解決三區(qū)近期污泥處理問題。同時，為破解上海中心城區(qū)污泥難題、減輕老港污泥填埋壓力、釋放老港“百年固廢保障基地”功能，建設(shè)中的老港焚燒廠二期工程也同步考慮了污泥協(xié)同焚燒(預(yù)留接口)。污泥協(xié)同焚燒示意圖如圖1所示。

　　1.1 污泥協(xié)同焚燒存在的問題

　　(1)國內(nèi)污泥協(xié)同焚燒尚處于起步階段

　　污泥干化焚燒為國外發(fā)達(dá)國家率先采用，如德國、日本早在2010年時污泥焚燒比例已達(dá)53%和68%;2005年10月，瑞士明令禁止污泥土地回用，未來將全部采用污泥焚燒。目前，以上海污泥為例，污泥干化協(xié)同焚燒技術(shù)作為郊區(qū)污泥處理的主要方式。其中金山區(qū)、松江區(qū)污泥項目已投入運行一年多，奉賢區(qū)項目正在調(diào)試中。

　　(2)由于焚燒爐垃圾量超負(fù)荷以及污泥摻燒比受限等原因，需要進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)工藝

　　一方面，隨著居民生活水平的提高，城鎮(zhèn)生活垃圾的清運量快速增長(年增長率約3%~6%)，作為垃圾焚燒廠首先要保證垃圾處理負(fù)荷，因此在垃圾產(chǎn)量高峰時段，難以保證污泥的全量處理。

　　另一方面，當(dāng)污泥摻燒比過高時，容易出現(xiàn)爐膛結(jié)焦和鍋爐積灰現(xiàn)象，大大增加了檢修時間和頻次，難以確保連續(xù)8 000 h/年的穩(wěn)定運行要求。金山區(qū)現(xiàn)場反饋，爐膛內(nèi)壁結(jié)焦達(dá)30 cm，須三個月打焦一次;余熱鍋爐積灰，清灰頻率增加。松江區(qū)焚燒廠也存在余熱鍋爐積灰加重的情況。

　　再者，《生活垃圾清潔焚燒指南》中提出污泥摻燒比不宜超過7%。協(xié)同焚燒規(guī)模受到限制，往往難以覆蓋污泥全量處理需求。

　　1.2 污泥協(xié)同焚燒工藝技術(shù)優(yōu)化

　　(1)鍋爐結(jié)焦、積灰測試分析

　　當(dāng)污泥干化至含水率為30%~40%以下時，污泥粘性低、顆粒度細(xì)，進(jìn)入爐膛后由于風(fēng)壓較大，迅速被沖入二燃室，會產(chǎn)生較多飛灰。同時污泥中堿金屬含量高，在高溫下易熔化，再在爐膛壁上冷卻凝固，引起結(jié)焦。通過爐膛焦塊組分、熔點測試，發(fā)現(xiàn)深度脫水污泥灰熔點較低(1 000 ℃)，而垃圾焚燒爐內(nèi)溫度超過1000℃，因此容易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。

　　(2)開展污泥造粒實驗

　　對干化污泥進(jìn)行造粒技術(shù)改造，不僅方便運輸，還能有較好防積灰效果的同時，使吹到爐膛壁上的污泥灰分減少，結(jié)焦問題也有所改善。

　　(3)上游污泥脫水藥劑控制

　　污水廠常用的深度脫水調(diào)理劑中Ca、Fe含量較高，不利于結(jié)焦控制。從協(xié)同焚燒角度考慮，需開發(fā)新型脫水調(diào)理劑，要求藥劑既能增加脫水效果，又能保持較高的灰熔點(超過1 100 ℃)。初步研究認(rèn)為，Al、Si元素有利于提高灰熔點。

　　(4)形成系列控制技術(shù)

　　通過以上測試和實驗、對污泥干化協(xié)同焚燒項目運行優(yōu)化，充分掌握污泥結(jié)焦特性，開展污泥結(jié)焦控制研發(fā)，形成一系列結(jié)焦控制技術(shù)(污泥脫水藥劑控制技術(shù)、污泥抗結(jié)焦藥劑、摻燒污泥含水量優(yōu)化、污泥造粒摻燒技術(shù)、焚燒爐優(yōu)化控制技術(shù))，以保障垃圾焚燒爐的安全穩(wěn)定運行。

　　1.3 其他需開展的技術(shù)研發(fā)

　　(1)面向生活垃圾爐排爐的污泥脫水(不含氯藥劑)和余熱干化技術(shù)。

　　(2)高效低漏渣爐排爐(針對高含砂量污泥摻燒易導(dǎo)致焚燒爐磨損、爐排漏渣等問題)工藝技術(shù)和裝備。

　　(3)生活垃圾協(xié)同焚燒污泥的煙氣污染物控制技術(shù)。

　　(4)污泥冷凝水和焚燒廠滲濾液協(xié)同處理工藝。

　　(5)高濃度惡臭氣體組合控制技術(shù)。

　　2 污泥協(xié)同焚燒的幾點啟發(fā)

　　2.1污泥獨立干化焚燒與垃圾焚燒廠共建

　　建議采用污泥獨立干化焚燒與垃圾焚燒廠共建模式。采用污泥專用焚燒爐為主、垃圾焚燒爐為輔解決協(xié)同焚燒超負(fù)荷運行問題，同時，通過共用煙囪、水處理系統(tǒng)、蒸汽發(fā)電系統(tǒng)、臭氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)等方法，將污泥獨立干化焚燒產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣等廢棄物與垃圾焚燒產(chǎn)物一并處理、蒸汽統(tǒng)籌發(fā)電和余熱利用，大大節(jié)省工程投資，環(huán)保性能也更佳。這樣做工藝更成熟、更可靠，真正做到優(yōu)勢互補。

　　2.2 因地制宜合理選擇工藝路線

　　污泥處置方案多種多樣，但最終目的是要達(dá)到“無害化、減量化、資源化”，選用何種工藝必須與當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況相適應(yīng)。例如國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠的污泥處置是以深度脫水后外運填埋為主，但是在一些土地資源緊缺的發(fā)達(dá)型城市，通常會選用污泥干化焚燒工藝，焚燒后的灰渣，根據(jù)其重金屬含量，可選擇直接或使用重金屬螯合劑處理后進(jìn)入填埋場，也可用作建筑材料或鋪路等;在一些土地資源豐富的欠發(fā)達(dá)地區(qū)，深度脫水+填埋這條工藝路線實為最切合實際、經(jīng)濟(jì)可行的，其項目建設(shè)周期短、投資成本較低。常見的幾個污泥處理處置工藝路線及其發(fā)展趨勢如表1所示。

　　表1 污泥處理處置工藝路線及發(fā)展趨勢

　　2.3 污泥土地利用未來可期

　　從目前階段來看，污泥干化焚燒值得推崇，而污泥土地利用則是未來值得努力的一個方向。作為一種污泥資源化利用的途徑，我國在2009年就已更新并頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，對重金屬、有機污染物、病原菌、腐熟度、施用作物、最大施用量等指標(biāo)進(jìn)行了補充規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)適用于城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置時污泥農(nóng)用(土地利用)的泥質(zhì)要求。

　　總體來看，土地利用、填埋和焚燒這三種污泥處置方式中，土地利用資源化意義最大，但是綜合難度也最高，尤其是相關(guān)監(jiān)管體系須完善建立，落實有效監(jiān)管，以提高衛(wèi)生安全保證和公信力。與之相比較，污泥干化焚燒技術(shù)目前相對較成熟、監(jiān)管體系相對完善�，F(xiàn)階段污泥處置路線建議，東部沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)以干化焚燒為主，其它土地資源相對充足、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)可選擇深度脫水并填埋的方式。

　　3 結(jié)語

　　污泥處理的“十三五”規(guī)劃中明確指出，“十三五”期間應(yīng)當(dāng)由“重水輕泥”向“泥水并重”轉(zhuǎn)變，由“污水處理”向“再生利用”轉(zhuǎn)變，由此可見，污泥無害化處理將迎來高速發(fā)展。污泥焚燒作為一項非常有應(yīng)用前景的污泥處理技術(shù)，尤其是生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥工藝已得到了工程化應(yīng)用，積累了經(jīng)驗，隨著研究和實踐的深入，污泥與垃圾協(xié)同處理技術(shù)將成為污泥處理處置的一個重要、有效的選項。

　　編輯札記

　　土地利用、焚燒和填埋作為當(dāng)今污泥處理處置三大技術(shù)，污泥協(xié)同焚燒兼具“無害化、資源化、穩(wěn)定化”的優(yōu)勢，未來也將朝著低能耗、高能量回收的方向發(fā)展。生活垃圾爐排爐協(xié)同焚燒污泥是一項新興又具有很好應(yīng)用前景的技術(shù)，對該技術(shù)的分享與討論，旨在為今后污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展提供更開闊的思路和方向。

　　作者簡介

　　楊新海(1971—)，男，教授級高級工程師，上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院有限公司總工程師，主要從事城市生活垃圾處理領(lǐng)域的科學(xué)研究、項目咨詢、專業(yè)規(guī)劃、工程設(shè)計、技術(shù)管理等工作，負(fù)責(zé)完成的《上海市石洞口城市污水處理廠污泥處理工程》等多個項目榮獲市優(yōu)秀設(shè)計一等獎、部優(yōu)秀設(shè)計二等獎，參與主持了多項部、市級重要科研項目。