城市污水廠的污泥是指處理污水所產生的固態、半固態及液態的廢棄物，含有大量的有機物、豐富的氮磷等營養物、重金屬以及致病菌和病原菌等，不加處理的任意排放會對環境造成嚴重的污染。上海市1997年排放的污水量約為578×104 m3/d，其中經20余家城市污水處理廠處理的污水量約為60×104 m3/d，年產生污泥量約為120×104 t(含水率約為97.5%)。為了改善城市水環境，上海市擬新建石洞口、竹園、白龍港、新和等污水排放系統和大型污水處理廠。隨著污水處理設施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產生量必將有較大的增長，如何合理地處置污水廠污泥，已成為城市污水廠和相關部門提高管理水平的重要方面。

1　上海城市污泥處置現狀及存在問題

1.1　污泥處置現狀

污泥經適當濃縮后運至市郊或鄰近省份農村作農肥，是上海城市污水處理廠一般采用的污泥處置方法。由于運行經費、設備等問題，20余家污水廠中僅南橋污水廠的污泥消化運行正常。為了探索污水廠污泥處置的合理方式，桃浦污水廠采用流化床焚燒工藝焚燒污泥，目前尚處于試運行階段。

1.2　存在問題

①　污泥僅經濃縮處理的體積仍然較大，運輸不方便。

②　由于城市污水中工業廢水比重較大，重金屬含量較多，經處理后相當一部分重金屬轉移到污泥中，致使污水廠的污泥重金屬含量較高；污泥未進行穩定和滅蟲卵等必要的無害化處理，直接施用于農田后，污泥中的大量病原菌和寄生蟲卵等有害物質轉移到農田和作物上，不僅可能對土壤造成污染、影響作物生長以及人類的健康，而且也可能因蚊蠅聚集而造成環境衛生方面的危害。

③　近年來，由于郊縣農民更加習慣于施用化學肥料，以及受現行施肥方法的限制，導致污泥作為農肥的出路不暢；并且上海地區雨量充沛，一到多雨季節，由于農田對含水率較高的污泥的需求量銳減，也造成污泥外運困難，污水廠經常出現泥滿為患的現狀。因此，這就可能產生兩種不良后果，其一是污水廠只能減少正常的污泥排放量或將部分污泥再回流到處理系統，從而影響了污水廠的正常運行；其二是部分污泥可能溢流入水體，造成對水體的二次污染。

④　由于蘇州河及其支流綜合整治工程的展開，許多污泥碼頭將被廢除，目前采用污泥船外運的方法面臨極大的困難。

2　國內外污泥處置的現狀及發展方向

國內外污泥處理與處置的方法很多，一般采用濃縮、消化、脫水、干化、有效利用(主要為農用)、填埋及焚燒等不同的處理、處置方法，或用其中某幾個方法組合處置。不同的處置方法有不同的前處理要求，并且實際上一些前處理要求是這種處置方法的組成部分。污泥的最終出路不外是部分或全部資源化利用或以某種形式回到環境中去，以下介紹目前世界各國廣泛采用的污泥處置方法。

2.1　污泥的土地利用

污泥的土地利用已有多年歷史，主要包括污泥農用，污泥用于森林與園藝、廢棄礦場等場地的改良等。污泥中含有豐富的有機物和N、P、K等營養元素以及植物生長必需的各種微量元素Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等，施用于農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長。污泥的土地利用是一種安全積極的污泥處置方式，在美國約有40%左右的污泥采用土地利用的方式進行處置。盡管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中養分等優點，但也存在病原菌擴散和重金屬污染的危險，為此各國政府先后頒布了農用污泥重金屬濃度標準和嚴格的無害化要求，并對單位面積土地污泥的應用量有嚴格的限制［1］。

2.2　污泥的填埋

污泥的衛生填埋始于60年代，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，1992年歐盟大約40%的污泥采用了填埋處置［1］。由于污泥填埋對污泥的土力學性質要求較高，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占比例越來越小。美國環保局估計，今后幾十年內，美國6 500個填埋場將有5 000個被關閉。與1984年相比，歐盟國家污泥填埋量增加了4%，但同期污泥總量卻增加了16%［1］。

2.3　污泥的熱處置

污泥熱處置的優勢在于可以迅速和較大程度地使污泥達到減量化，近年來焚燒法由于采用了合適的預處理工藝和焚燒手段，達到了污泥熱能的自持，并能滿足越來越嚴格的環境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。由于其在惡劣的天氣條件下不需存儲設備，對于大城市因遠離填埋場造成運輸費用高的場合，使用焚燒法處置可能是經濟有效的［1、2］。在歐盟，1992年污泥焚燒的比例為11%，比1984年增加了38%［1］；在日本采用焚燒處置的污泥已占60%以上。其他的污泥熱處理方法如污泥的熱解及濕式氧化，近年也取得了較大的進展，但目前仍處在研究階段。

2.4　其他處置方法

國外對污泥制動物飼料、包埋處理以及焚燒灰制磚等處置方法均有一定的研究，也有成功的報道，但要將這些方法作為一種主要的污泥處置方式被采用尚需進一步研究。

歐盟、美國及日本近年來采用及預測的污泥主要處置方法及比例見表1。

3　上海城市污泥處置途徑的選擇

3.1　污泥特性

上海東區污水廠的污泥性質和曹楊等7個污水廠的污泥中重金屬含量見表2和表3。

由上表可以看出，上海市污水廠污泥的有機物含量較高，達60%～70%，略低于國外發達國家的城市污泥(有機組分含量70%～80%)；污水廠污泥的氮、磷、鉀以及有機質含量都比較高，并且從長遠看，隨著脫氮除磷工藝的運用，氮、磷含量將會有所增長；污泥含有較高的熱值，控制一定的含水率，具有自持燃燒(＞4 000 kJ)及干污泥用作能源的可能性；由于污水中工業廢水比例較大，重金屬含量較高，廢水經處理后有相當一部分重金屬轉移到污泥中，致使污泥中重金屬的含量較高，部分含量接近或者超過我國《農用污泥中污染物控制標準》(GB 4284—88)。

3.2　污泥處置途徑的選擇

選擇有效的污泥處置方法，應兼顧到環境生態效益與處置成本、經濟效益之間的均衡。一種有效的、適合本地具體情況的污泥處置方法應該是在環境上衛生、社會上被接受及經濟上有效的方法。無論從經濟因素還是從肥效利用因素出發，污泥的土地利用特別是污泥的農用都是一種符合我國國情的處置方法，但上海市污水廠污泥中部分重金屬含量接近或者超過了農用污泥中污染物控制標準，這就部分限制了污水廠污泥的農業應用。

根據控制標準，當施用符合標準的污泥時，一般用量不超過3 kg/(m2．a)(以干污泥計)，而美國的相似標準為0.2～7 kg/(m2．a)。當污泥中任何一項無機化合物含量接近標準時，連續在同一塊土壤上施用不得超過20年。上海市預計在2010年污水處理量將會達到550×104 m3/d，以上海市統計數據1×104 m3污水二級處理產生污泥干固體量為2.0 t計，日產污泥量為1 100 t，如全部考慮農用，則每年所需土地面積為13 383 hm2。

因此，考慮到污泥的性質、污泥農用所需的土地面積、污水廠與農用場地的距離、天氣的變化對農用的影響、污泥量的增加趨勢以及污水廠處理的廢水組分趨向復雜等因素，在以農用為首選處置途徑的同時，必須尋找其他合適的污泥處置方法。

3.3　經濟分析

結合國內外污水廠污泥的主要處置方式及處理流程，污泥衛生填埋及焚燒處置的主要工藝流程為：

原污泥——濃縮——消化——脫水——衛生填埋

原污泥——濃縮——消化——脫水——焚燒——焚燒灰衛生填埋

對于衛生填埋處置工藝，污泥經過消化處理，可以使之穩定化和無害化，減小污泥填埋對環境造成危害的風險，并且污泥經消化處理后也達到了部分減量化，可以大大減少其運輸、脫水及填埋費用，甚至總運行費用也低于無消化處理的直接填埋工藝［5］；對于焚燒處置工藝，為了避免消化后污泥熱值減少，因此可以不作消化處理。

計算投資及運行費用的依據為：混合污泥量10 000 m3/d，含水率為99%，經離心濃縮機濃縮(加絮凝劑量約為1 kg/tDS，絮凝劑價格約為55 000 元/t)投加后含水率降為95%；污泥經過厭氧消化后固體去除率假定為1/3［1］。由于含水率低于80%的污泥適合于填埋，但含水率高于68%的污泥在填埋時須摻入填充料，則填埋工藝考慮兩種脫水方案，即：①污泥經離心脫水后含水率降至80%，絮凝劑投加量約為2.5 kg/tDS；②污泥經高干度離心脫水后的含水率約為65%，絮凝劑投加量約為5 kg/tDS。用焚燒工藝時，污泥經離心脫水后含水率降為80%，加絮凝劑量約為2.5 kg/tDS,污泥經焚燒后殘余灰分量約為污泥干重的1/3［5］；焚燒煙氣處理消耗NaOH量約為37 kg/tDS,NaOH價格約為3 450元/t。污泥運輸費用約為0.75元/(t．km)，以運輸距離為40 km計，運輸費用為30元/t。填埋費用參照城市垃圾填埋運行費用(約15元/t)。各處理流程的耗電量約為：濃縮25 kW．h/tDS，脫水75 kW．h/tDS，消化150 kW．h/tDS，焚燒200 kW．h/tDS，電費約為0.7元/(kW．h)。

兩種工藝污泥處理、處置工程建設費用比較見表4。

假定均采用國產設備，其運行費用計算見表5。

將投資費用按每年折舊5%及人工福利、利率等5%計入成本，上述工藝1t污泥干固體處理總成本見表6。

根據上述計算，污泥干固體處理總成本約為800元/t，以1×104 t污水產生2.0 tDS計，1 t污水的污泥處理成本約為0.16元，與國內大型污水處理廠污水處理部分成本0.3～0.45元/t相比，約占成本的35%～50%，與發達國家的測算大致相當。

4　結論與建議

①　污泥經濃縮后體積仍然較大，為便于運輸及后續處理與處置，建議污泥應脫水處理。

②　在今后較長的一段時期內，上海城市污水廠污泥的出路建議以農用為主，但對于擬建的大型污水處理廠因污水量大，產泥量大，若考慮農用則在運輸、施用計劃以及所需土地面積等方面有一定困難，并且也受天氣等因素的影響。由上述計算比較可以看出，采用高干度脫水機填埋工藝的運行費用要大于采用普通脫水填埋工藝，但對于同樣體積的污泥而言，普通脫水工藝(含水率為80%)的污泥填埋因須摻入填充料而使其所需的填埋場面積遠大于高干度脫水(含水率為65%)的污泥填埋工藝，因此在填埋土地有限的情況下應考慮采用高干度脫水方案；對于填埋土地難以尋找的情況可適當考慮用焚燒法處置污泥，污泥焚燒灰可考慮用作填埋摻混料或用作制磚及其他建材。

③　要積極探索污泥處理與處置的新方法與方式，上海龍華污水廠采用轉窯焚燒污泥，已初步取得成功，對于其能否大規模用于處置城市污泥可視進一步研究的效果而定。

④　未來的污泥處理策略是使污泥的產生、處置與環境保護之間達到一個良好的平衡，要達到這種平衡的最佳途徑是污泥的資源化利用；在污泥的管理中也應采用多樣化策略，應首先考慮通過改進污水廠的處理工藝等減少污泥的產量，其次應該通過嚴格控制工業廢水的排放來控制污泥的性質，不應再走工業發達國家先污染再治理的老路，應從一開始控制工業廢水的排放，為以后的污泥利用帶來方便。