1 含水率和污泥性状

污泥主要由干固体（S）和水分（W）组成，含水率是指W/（S+W），是质量比。根据定义简单计算就可以得到结论：污泥含水率下降可有效减少污泥质量和体积，含水率越高效果越明显。以20t干固体污泥为例，湿污泥质量与含水率关系见下表：

与常规泥土中含水特征不同，污泥中由于含有大量有机物，其水分存在形式有4类：间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部水。因此有机污泥水分的脱除将随着含水率下降而越来越困难。将含水率控制到特定的水平就需要采取特定的工艺组合。

污泥在不同含水率时的性状和需要采取的建议工艺见下表：

2 污泥处置分类

污泥处理和处置是2个不同的概念，GB/T 23484-2009城镇污水处理厂污泥处置分类中对污泥处置定义为：“对处理后污泥的消纳过程，一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚烧等。”并作了全面的分类，见下表：

注：农用包括进食物链利用和不进食物链利用

20世纪90年代初期，国内存在的污水厂污泥（以下简称污泥）处置路线主要是：浓缩+脱水+坑塘或堆场（甚至河道）弃置，浓缩+消化+脱水+农用（或弃置）。脱水污泥由于未经过稳定化处理，表观性状稀、黑、臭，其中含有大量易降解有机质、病原菌、寄生虫（卵）等污染物，随意弃置严重污染环境。增加消化工艺后可以使污泥中有机质减少约40%，病原菌、寄生虫（卵）等被基本消除，臭味也大大减少，满足农用要求。但是随着城市化进程的加速，污泥量剧增，污泥中重金属富集的问题也逐渐被关注，农用越来越困难，又回到弃置的老路上。

我国真正意义上卫生、科学的污泥处置在2000年后。GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中规定了污泥的控制标准。但是此标准未明确规定是排出污水厂的标准，还是整个处置线路上的标准，造成很多污水厂避重就轻的回避稳定化问题而仅选择含水率小于80%这一单一指标。

事实上，目前满足 标准的污泥处置的路线应该从分类标准、泥质标准以及 出台的相关法规政策中寻找。含水率指标是制定科学的污泥处置对策的关键，绝大多数情况下含水率80%的湿污泥不符合处置要求。

3 污泥含水率与各类处置对策的关系

3.1 含水率与土地利用的关系

针对污泥土地利用3种途径，国内出台了相应的泥质标准。

虽然土地利用重要的是污泥中重金属等污染物的指标，但是标准中对这些污染物的限值都是以总量计算的，无法用螯合、稳定化、固化等方法改善，因此，污泥本身特性决定了重金属污染物指标。卫生学指标则可通过消化或热调理等加热消毒灭菌的方法满足。含水率指标则必须采取额外的工艺才能满足。

GB/T 23484-2009中规定的3种土地利用途径都对污泥的含水率提出了要求：GB/T 24600-2009城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质，要求含水率≤60%；CJ/T 291-2008城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质，要求含水率＜65%；GB/T 23486-2009城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质，要求含水率＜40%。

显然，污泥普通脱水至含水率＜80%无法满足土地利用的要求。结合土地利用卫生要求，可行的土地利用工艺路线大致为：浓缩+消化+调理+深度脱水→农用或土地利用，浓缩+消化+调理（可选）+脱水+半干化园林绿化。其中“调理”以物理调理为佳，例如热调理、冻融调理、超声波调理等，而化学调理有增加污染物的风险，需要试验评估后谨慎采用。

3.2 含水率与填埋的关系

针对污泥填埋，目前 标准还不完善，仅有GB/T 23485-2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质，混合填埋时含水率应＜60%，作覆盖材料时含水率应＜45%。

对于单独填埋，含水率要求直接与污泥的土力学特性相关，研究表明，当污泥含水率＜60%时，其抗压、抗剪强度满足基本填埋要求。

特殊填埋包括填地和填海造地，虽然没有相关标准出台，但其含水率指标至少不应低于填埋要求的60%。如果填埋后的土地要利用，那么对其中重金属和有机污染物等指标必须加以规定。

污泥填埋必须经过必要的预处理，预处理后的含水率指标是决定性因素。因此，结合污泥填埋要求，可行的工艺包括：脱水+混合固化剂/土/矿化垃圾等（混合后含水率＜60%）+卫生填埋；热/药剂调理+深度脱水（含水率＜60%）+卫生填埋；脱水+半干化（含水率＜45%）+卫生填埋。半干化后污泥含水率＜45%，虽然满足GB/T 23485-2009作填埋覆盖材料的要求，但是根据工程实践经验来看，不能作为主要消纳处置方向。因为，目前比较好的填埋场都采用了雨污分流以及填埋气体收集效果更好且卫生、安全的HDPE膜覆盖，而此类污泥覆盖效果较差，因此只能作为辅助方法。

线路中的“深度脱水”一般要采用高干度板框机（或特制的其他机械）。加药或热处理环节也是必须的，可以实现污泥的改性，提高脱水效果和稳定性。线路中的“半干化”一般要采用带式/盘片式/流化床等专用热力机械设备，也可以采用脱水干化一体化设备。

3.3 含水率与污泥建筑材料利用的关系

针对污泥建材利用目前有2个标准，CJ/T 289-2008城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质，要求含水率≤40%；CJ/T 314-2009城镇污水处理厂污泥处置 水泥熟料生产用泥质，要求含水率≤80%，窑头喷嘴添加含水率≤12%。因此污泥制砖利用时，必须采取污泥的半干化工艺。

污泥建材利用的工艺为：脱水+干化+制砖利用；脱水+干化+水泥窑厂利用；脱水+水泥窑厂利用。其实，比较安全的建材利用工艺建议为：脱水+干化+焚烧+灰渣制砖或水泥窑利用。

在选择污泥建材利用处置对策时，还需要重视的问题：

（1）污泥的有机成分对于制砖过程是有害的，会影响砖的建材特性，如果是免烧砖则还应注意其卫生学特性（如臭味、病菌、有毒物质等）。

（2）污泥作水泥窑熟料生产时，可以将污泥中的有机成分烧却，无机成分成为水泥熟料。湿污泥烧制的过程中会蒸发大量的水分，需要额外消耗窑厂的燃料，因此窑厂希望污泥的含水率越低越好。

（3）建材利用的其他限制条件还包括运距不宜过远、污泥燃烧后灰分中氯离子等对水泥品质的影响分析控制以及烟气净化要达到GB 18485-2001的要求等。

3.4 含水率与污泥焚烧的关系

污泥焚烧与含水率关联度更大。污泥绝干固体（水分完全去除后）具有很高的燃烧热值，但是湿污泥中含有大量的水分，含水率越高其（低位）热值就越低。各地污泥的热值差别较大，以典型值12540kJ/kg干基低位热值为例，不同含水率状况下湿污泥的低位热值可用热工公式简单计算出来：

注：湿基低位热值=干基低位热值×含固率-25.12×含水率，单位kJ/kg

针对污泥焚烧，国内标准目前仅有GB/T 24602-2009城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质。对污泥理化特性的规定见下表：

注：①干化焚烧含水率（＜80%）是指污泥进入干化系统的含水率；②在选择焚烧炉型时要充分考虑污泥的含砂量。

污泥含水率和干固体低位热值是决定性因素。目前，国内脱水污泥干化后，一般都能满足自持燃烧选项。

污泥在其他焚烧设施中混烧的情况下，原则希望污泥热值与原燃料的热值接近，这样既能避免污泥热值低而导致原设施出力降低的情况，又能避免污泥热值过高导致燃烧负荷不稳的情况。当然也应使烟气净化达到GB 18485-2001要求。垃圾焚烧厂垃圾的设计标准热值是7100kJ/kg左右，并可适应低质垃圾热值4600kJ/kg。因此，半干化后的污泥（含水率约40%）送生活垃圾焚烧厂在热值和环保特性上都符合要求。

通过上述分析，污泥焚烧的合理线路包括：脱水+半干化+单独焚烧；脱水+半干化+垃圾焚烧厂焚烧；脱水+（半）干化+火力发电厂焚烧；脱水+半干化+其他窑炉焚烧。

焚烧处理处置还必须注意的问题：

（1）不同炉型对污泥形态的适应性，如粉状、颗粒状、块状、片状、混合状等形态是否适应具体的储存、输送和焚烧要求。

（2）焚烧后，各类污染物排放是否满足相关规范的要求，主要包括烟气净化应达到CJ/T 290-2008和GB 18485-2001的要求，焚烧后的炉渣、飞灰的处置或利用也应满足相关标准。

4 结束语

污水厂污泥的含水率指标是决定污泥处置对策的关键因素。目前满足 相关标准和规范，并且基本可行的处置方案包括土地利用、卫生填埋、建材利用、焚烧等。这些处置方案都对含水率提出了明确规定，绝大多数情况下，仅将污泥脱水至含水率小于80%无法满足下游处置设施要求。在选择污泥处置线路时，环保因素非常重要，但降低含水率是解决工程技术问题的关键。