1 含水率和污泥性狀

污泥主要由干固體（S）和水分（W）組成，含水率是指W/（S+W），是質(zhì)量比。根據(jù)定義簡單計算就可以得到結(jié)論：污泥含水率下降可有效減少污泥質(zhì)量和體積，含水率越高效果越明顯。以20t干固體污泥為例，濕污泥質(zhì)量與含水率關(guān)系見下表：

與常規(guī)泥土中含水特征不同，污泥中由于含有大量有機(jī)物，其水分存在形式有4類：間隙水、毛細(xì)結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水。因此有機(jī)污泥水分的脫除將隨著含水率下降而越來越困難。將含水率控制到特定的水平就需要采取特定的工藝組合。

污泥在不同含水率時的性狀和需要采取的建議工藝見下表：

2 污泥處置分類

污泥處理和處置是2個不同的概念，GB/T 23484-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類中對污泥處置定義為：“對處理后污泥的消納過程，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚燒等。”并作了全面的分類，見下表：

注：農(nóng)用包括進(jìn)食物鏈利用和不進(jìn)食物鏈利用

20世紀(jì)90年代初期，國內(nèi)存在的污水廠污泥（以下簡稱污泥）處置路線主要是：濃縮+脫水+坑塘或堆場（甚至河道）棄置，濃縮+消化+脫水+農(nóng)用（或棄置）。脫水污泥由于未經(jīng)過穩(wěn)定化處理，表觀性狀稀、黑、臭，其中含有大量易降解有機(jī)質(zhì)、病原菌、寄生蟲（卵）等污染物，隨意棄置嚴(yán)重污染環(huán)境。增加消化工藝后可以使污泥中有機(jī)質(zhì)減少約40%，病原菌、寄生蟲（卵）等被基本消除，臭味也大大減少，滿足農(nóng)用要求。但是隨著城市化進(jìn)程的加速，污泥量劇增，污泥中重金屬富集的問題也逐漸被關(guān)注，農(nóng)用越來越困難，又回到棄置的老路上。

我國真正意義上衛(wèi)生、科學(xué)的污泥處置在2000年后。GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了污泥的控制標(biāo)準(zhǔn)。但是此標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定是排出污水廠的標(biāo)準(zhǔn)，還是整個處置線路上的標(biāo)準(zhǔn)，造成很多污水廠避重就輕的回避穩(wěn)定化問題而僅選擇含水率小于80%這一單一指標(biāo)。

事實上，目前滿足 標(biāo)準(zhǔn)的污泥處置的路線應(yīng)該從分類標(biāo)準(zhǔn)、泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及 出臺的相關(guān)法規(guī)政策中尋找。含水率指標(biāo)是制定科學(xué)的污泥處置對策的關(guān)鍵，絕大多數(shù)情況下含水率80%的濕污泥不符合處置要求。

3 污泥含水率與各類處置對策的關(guān)系

3.1 含水率與土地利用的關(guān)系

針對污泥土地利用3種途徑，國內(nèi)出臺了相應(yīng)的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

雖然土地利用重要的是污泥中重金屬等污染物的指標(biāo)，但是標(biāo)準(zhǔn)中對這些污染物的限值都是以總量計算的，無法用螯合、穩(wěn)定化、固化等方法改善，因此，污泥本身特性決定了重金屬污染物指標(biāo)。衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)則可通過消化或熱調(diào)理等加熱消毒滅菌的方法滿足。含水率指標(biāo)則必須采取額外的工藝才能滿足。

GB/T 23484-2009中規(guī)定的3種土地利用途徑都對污泥的含水率提出了要求：GB/T 24600-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)，要求含水率≤60%；CJ/T 291-2008城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)，要求含水率＜65%；GB/T 23486-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)，要求含水率＜40%。

顯然，污泥普通脫水至含水率＜80%無法滿足土地利用的要求。結(jié)合土地利用衛(wèi)生要求，可行的土地利用工藝路線大致為：濃縮+消化+調(diào)理+深度脫水→農(nóng)用或土地利用，濃縮+消化+調(diào)理（可選）+脫水+半干化園林綠化。其中“調(diào)理”以物理調(diào)理為佳，例如熱調(diào)理、凍融調(diào)理、超聲波調(diào)理等，而化學(xué)調(diào)理有增加污染物的風(fēng)險，需要試驗評估后謹(jǐn)慎采用。

3.2 含水率與填埋的關(guān)系

針對污泥填埋，目前 標(biāo)準(zhǔn)還不完善，僅有GB/T 23485-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)，混合填埋時含水率應(yīng)＜60%，作覆蓋材料時含水率應(yīng)＜45%。

對于單獨填埋，含水率要求直接與污泥的土力學(xué)特性相關(guān)，研究表明，當(dāng)污泥含水率＜60%時，其抗壓、抗剪強(qiáng)度滿足基本填埋要求。

特殊填埋包括填地和填海造地，雖然沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺，但其含水率指標(biāo)至少不應(yīng)低于填埋要求的60%。如果填埋后的土地要利用，那么對其中重金屬和有機(jī)污染物等指標(biāo)必須加以規(guī)定。

污泥填埋必須經(jīng)過必要的預(yù)處理，預(yù)處理后的含水率指標(biāo)是決定性因素。因此，結(jié)合污泥填埋要求，可行的工藝包括：脫水+混合固化劑/土/礦化垃圾等（混合后含水率＜60%）+衛(wèi)生填埋；熱/藥劑調(diào)理+深度脫水（含水率＜60%）+衛(wèi)生填埋；脫水+半干化（含水率＜45%）+衛(wèi)生填埋。半干化后污泥含水率＜45%，雖然滿足GB/T 23485-2009作填埋覆蓋材料的要求，但是根據(jù)工程實踐經(jīng)驗來看，不能作為主要消納處置方向。因為，目前比較好的填埋場都采用了雨污分流以及填埋氣體收集效果更好且衛(wèi)生、安全的HDPE膜覆蓋，而此類污泥覆蓋效果較差，因此只能作為輔助方法。

線路中的“深度脫水”一般要采用高干度板框機(jī)（或特制的其他機(jī)械）。加藥或熱處理環(huán)節(jié)也是必須的，可以實現(xiàn)污泥的改性，提高脫水效果和穩(wěn)定性。線路中的“半干化”一般要采用帶式/盤片式/流化床等專用熱力機(jī)械設(shè)備，也可以采用脫水干化一體化設(shè)備。

3.3 含水率與污泥建筑材料利用的關(guān)系

針對污泥建材利用目前有2個標(biāo)準(zhǔn)，CJ/T 289-2008城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 制磚用泥質(zhì)，要求含水率≤40%；CJ/T 314-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)，要求含水率≤80%，窯頭噴嘴添加含水率≤12%。因此污泥制磚利用時，必須采取污泥的半干化工藝。

污泥建材利用的工藝為：脫水+干化+制磚利用；脫水+干化+水泥窯廠利用；脫水+水泥窯廠利用。其實，比較安全的建材利用工藝建議為：脫水+干化+焚燒+灰渣制磚或水泥窯利用。

在選擇污泥建材利用處置對策時，還需要重視的問題：

（1）污泥的有機(jī)成分對于制磚過程是有害的，會影響磚的建材特性，如果是免燒磚則還應(yīng)注意其衛(wèi)生學(xué)特性（如臭味、病菌、有毒物質(zhì)等）。

（2）污泥作水泥窯熟料生產(chǎn)時，可以將污泥中的有機(jī)成分燒卻，無機(jī)成分成為水泥熟料。濕污泥燒制的過程中會蒸發(fā)大量的水分，需要額外消耗窯廠的燃料，因此窯廠希望污泥的含水率越低越好。

（3）建材利用的其他限制條件還包括運(yùn)距不宜過遠(yuǎn)、污泥燃燒后灰分中氯離子等對水泥品質(zhì)的影響分析控制以及煙氣凈化要達(dá)到GB 18485-2001的要求等。

3.4 含水率與污泥焚燒的關(guān)系

污泥焚燒與含水率關(guān)聯(lián)度更大。污泥絕干固體（水分完全去除后）具有很高的燃燒熱值，但是濕污泥中含有大量的水分，含水率越高其（低位）熱值就越低。各地污泥的熱值差別較大，以典型值12540kJ/kg干基低位熱值為例，不同含水率狀況下濕污泥的低位熱值可用熱工公式簡單計算出來：

注：濕基低位熱值=干基低位熱值×含固率-25.12×含水率，單位kJ/kg

針對污泥焚燒，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)目前僅有GB/T 24602-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質(zhì)。對污泥理化特性的規(guī)定見下表：

注：①干化焚燒含水率（＜80%）是指污泥進(jìn)入干化系統(tǒng)的含水率；②在選擇焚燒爐型時要充分考慮污泥的含砂量。

污泥含水率和干固體低位熱值是決定性因素。目前，國內(nèi)脫水污泥干化后，一般都能滿足自持燃燒選項。

污泥在其他焚燒設(shè)施中混燒的情況下，原則希望污泥熱值與原燃料的熱值接近，這樣既能避免污泥熱值低而導(dǎo)致原設(shè)施出力降低的情況，又能避免污泥熱值過高導(dǎo)致燃燒負(fù)荷不穩(wěn)的情況。當(dāng)然也應(yīng)使煙氣凈化達(dá)到GB 18485-2001要求。垃圾焚燒廠垃圾的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)熱值是7100kJ/kg左右，并可適應(yīng)低質(zhì)垃圾熱值4600kJ/kg。因此，半干化后的污泥（含水率約40%）送生活垃圾焚燒廠在熱值和環(huán)保特性上都符合要求。

通過上述分析，污泥焚燒的合理線路包括：脫水+半干化+單獨焚燒；脫水+半干化+垃圾焚燒廠焚燒；脫水+（半）干化+火力發(fā)電廠焚燒；脫水+半干化+其他窯爐焚燒。

焚燒處理處置還必須注意的問題：

（1）不同爐型對污泥形態(tài)的適應(yīng)性，如粉狀、顆粒狀、塊狀、片狀、混合狀等形態(tài)是否適應(yīng)具體的儲存、輸送和焚燒要求。

（2）焚燒后，各類污染物排放是否滿足相關(guān)規(guī)范的要求，主要包括煙氣凈化應(yīng)達(dá)到CJ/T 290-2008和GB 18485-2001的要求，焚燒后的爐渣、飛灰的處置或利用也應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

污水廠污泥的含水率指標(biāo)是決定污泥處置對策的關(guān)鍵因素。目前滿足 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且基本可行的處置方案包括土地利用、衛(wèi)生填埋、建材利用、焚燒等。這些處置方案都對含水率提出了明確規(guī)定，絕大多數(shù)情況下，僅將污泥脫水至含水率小于80%無法滿足下游處置設(shè)施要求。在選擇污泥處置線路時，環(huán)保因素非常重要，但降低含水率是解決工程技術(shù)問題的關(guān)鍵。