戴晓虎：污泥及城市有机质协同处理处置技术现状分析
日前，在维尔利论坛上，同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎就污泥及城市有机质协同处置的技术现状做了分析。
戴教授指出，我国在污泥和餐厨垃圾以及城市固废处理方面也面临着循环经济挑战，活性污泥法自1912年由英国的克拉克(Clark)和盖奇(Gage)发明至今已有100年的历史。
该种方法以传统概念“消除污染物”为主导，具有效率低(污泥浓度、SRT、负荷等)，能耗高(每人年降解COD和N需电耗约20-25kWh)，温室气体排放(CO2、N2O)多，污染物资源化利用水平低(C、N、P等)的缺点。
一，污泥处理处置目标
污水处理过程产生大量污泥，而污泥问题未能得到彻底解决，且技术开发应用严重滞后现有科技发展水平。
污泥的成分大体可划分为无机物和有机物。其中有机物多为多糖，脂肪和蛋白质等;而无机物的比例与进水含砂量和污泥泥龄有关。
今年新出台的“水十条”大力推进了污泥处理处置。
其中明确规定：污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，禁止处理处置不达标的污泥进入耕地;非法污泥堆放点一律予以取缔;现有污泥处理处置应于2017年前基本完成达标改造，地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上;污泥处理处置费用纳入污水处理价格。
一般而言，污泥稳定化的降解率为30%-50%之间，目前世界上主流的污水处理技术为活性污泥法，约占90%，另有“生物膜法”等作为补充。
二、污泥处理处置技术路线
污泥减量化处理技术包括浓缩，脱水以及深度脱水。
浓缩是指将污泥含水率从99%下降到95%，体积将减少到原来的1/5;主要包括重力浓缩法、机械浓缩法;而其目前遇到的瓶颈主要是药耗、电耗等能耗问题。
脱水是指污泥含水率从95%下降到80%，体积将减少到原来的1/4;主要包括离心脱水、带式脱水和板框压滤脱水;目前遇到的瓶颈问题是含水率、药耗、电耗等。
深度脱水是中国特有的一种脱水工艺，可将含水率降低到60%，其预处理需消耗大量药剂或无机掺混;目前遇到的瓶颈问题主要是掺混及投加药剂对污泥处理的影响。
另外电渗透、射流、真空等新型污泥脱水技术(不或少加药)也受到了关注。
稳定化-污泥厌氧消化以污泥稳定化减量化为目标，它是污水处理过程的一部分。该过程污泥中的污染物能源(清洁能源)高效回收，污泥脱水性能提高5%左右，并实现污泥减量30-50%。
1吨TS为5%的浓缩污泥经厌氧消化脱水或直接脱水后的污泥量
虽然目前工业废水厌氧消化理论已完善，但污泥厌氧消化技术仍存在不少的瓶颈。例如污泥厌氧理论研究滞后;高含固厌氧消化、协同消化的物质迁移转化，协同效应及降解调控机制的认知还很缺乏;有机质转化效率低(max.50%)、停留时间长(min.18 d)、沼气产率、甲烷含量;成本和资源回收产出存在差距、运行管理复杂等问题。
好氧堆肥是通过好氧微生物作用降解有机物，温度升高，实现有机物降解、污泥干化、消毒杀菌等稳定化处理。相比厌氧：运行简单，但该种方法污泥含水率、臭气、辅料、占地、标准等存在一定的问题。
污泥热处理技术-干化技术采用热方法，能够减少污泥体积，将半干化含固率至40%，全干化含固率至90%。能耗大约为800-1000千瓦时/吨水，但其能耗高、装备要求高、除臭要求高等弊端也不容忽视。
污泥热处理处置技术-焚烧技术采用有氧燃烧使污泥无机化，热值不足时需添加燃料。但该技术同样存在投资运营要求高、尾气处理、环评要求等关键突破点。
污泥热处理处置技术-协同焚烧协同焚烧是将污泥与其他物质利用现有的工业焚烧炉进行混合焚烧，欧盟及日本在法律上允许协同焚烧。但其添加量对炉体影响、烟气的总量控制技术较难。
三、污泥处理处置技术发展趋势
欧盟的废弃物框架指令(2008/98/EC)提出“五层倒金字塔”原则，指导成员国按照五层优先顺序制定各自的政策法规。
目前污泥污染物利用的研究热点包括C资源化利用，D资源化利用，P资源化利用等。主要作为污水除磷脱氮补充碳源，产甲烷，产氢，开发微生物燃料电池，制氮肥，制磷肥等方面。
污泥处理处置技术发展瓶颈主要包括污泥特性差异、成分复杂;污泥量大、非流动介质、技术装备要求高;技术传统、生物和热化学方法整体落后于科技发展水平;中国环境容量特征，需要更先进、更高效、更绿色的技术等方面。
污泥高温碳化技术自2007 年11 月在日本Tobu 污泥厂开始运行的污泥碳化设施。每年对9.9 万吨脱水污泥进行干化，然后进行碳化，生产出8700 吨生物质固体燃料。这些燃料被运送到Nakoso 电厂，与煤进行混合(混合量大约是煤的1%)发电。
除此之外，污泥亚/超临界水反应技术、污泥蛋白提取技术、磷回收技术、污泥制生物柴油技术、污泥中提取PHA技术、基于污染物污泥富集资源化利用技术等都是未来污泥发展等方向。
目前国际研究的热点主要集中在两方面：污染物富集+厌氧氨氧化，污染物富集+固氮技术两方面。
四、污泥及城市有机质协同处理处置
我国目前每万人每天产生污泥5吨、餐厨垃圾1500kg;其可制生物燃气(CH4) 150+150～300立方。与此同时可提高餐厨厌氧系统稳定性：降低抑制物浓度，提升缓冲浓度。并且负荷从1.5-2.0提高到6-10 kgVSS/m3d、容积产期率提高3-5倍。
随着“水十条”的颁布，“污泥处理处置”会成为下一轮环保发展的热点之一。“污泥处理处置达标”明确要求“稳定化、无害化、资源化”，且目前已有一定的技术储备。
污泥比污水复杂，技术种类多，随着处置路线的不同存在不同的工艺组合，但各种技术路线最终需经受环境、经济及市场检验。面临气候变化，能源资源短缺，环境容量缺乏等问题，“资源循环”是未来新技术创新的重点;巨大的市场需求和科技投入，相信会有一批适合中国国情的“污水污泥资源化利用新技术”进入市场。