意大利涡龙公司(VOMM)
摘要污水污泥的处置在我国已经提上议事日程，如何适应我国现阶段的经济发展水平，以最低的成本、最有效的方
式进行减量化处置，同时为未来资源化的利用准备好条件，是项目获得成功的关键。本文对采用热干化手段实现污
泥处置的技术路线进行了深入探讨并提出了分阶段实施的建议。
关键词污泥市政污泥污泥减量化污泥资源化热干化含固率污水处理厂污泥焚烧污泥填埋污泥堆肥
随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水处理的副产物——污泥也在不断增长。截至
2002 年底，我国已建成运转的污水处理厂超过427 座，年排放干污泥约30 万吨，每年的污泥量还
在以10％的速度递增[1]，如果折合成含固率20％的脱水泥饼，产量高达150 万吨。这部分污泥的
出路已经成为一些大中型城市亟待解决的问题。
由于污泥具有病原体负荷高、含水率高、重金属蓄积、恶臭、易形成二次污染等特性，目前的
处理办法“外运填埋”已经远远不能满足城市卫生和土地保护的要求。大规模的减量化是当前污水
处理厂最普遍同时也是最迫切的需要。而从长远来看，污泥的资源化利用也是一个不容忽视的目
标。如何能够满足当前的减量需求，同时兼顾未来的资源化发展，是制定污泥处置政策和进行技术
路线选型的关键点。
污泥减量的手段
目前可以形成大规模减量的手段有以下几种：
堆肥：可将污泥从80％含水率降低至45％，减量约64％。主要优点是运行费用相对较低，产
品有一定市场前景，符合资源化处置的目标。主要问题是占地面积大，需要时间长，摊铺或翻堆设
备的投入和运行有一定成本，固体物质量有所减少形成气态污染物（臭气和温室气体），产品体积
增大（需添加蓬松物质）、销路因各种原因受到限制（重金属）、受气候和季节影响等。
风干：自然或冷风烘干，可将污泥从80％含水率降低至50％作用，减量约60％。主要优点是
无需热能投入，设备相对简单。主要问题是占地面积大，需要时间长，动力能耗高，摊铺或翻堆设
备的投入和运行有一定成本，臭气和温室气体的处理负荷大，受气候和季节影响等。
直接焚烧：可将污泥从80％含水率降低至5％以下，减量85％以上。主要优点是所需空间最
小，减量效率最高。主要问题是设备投资极高，运行成本非常高（因补充燃料和烟气后处理）等。
热干化：采用热能进行，可将污泥从含水率80％降低到60％甚至10％以下，减量50％－78
％。主要优点是占地相对较小，减量效率高，处置出路较具灵活性。主要问题是设备投资较高，运
行成本较高，安全性存在一定问题。
热干化是最有效的减量方式
从目前国际上污泥处理处置的趋势看，由于其能耗方面的支出低于直接焚烧，而效率远远高于
堆肥和风干，热干化是发展最快、最适合于城市污水污泥大规模减量要求的一种形式。
热干化的设备均来源于传统的化工干燥领域，可以完成污泥干化任务的技术方案不胜枚举，但
是真正能够实现低成本、高安全性、高效率运行的工艺并不多。形成区别的原因主要在安全性、灵
活性和能耗等三个方面。
污泥的减量化必须结合最终处置的方式来考察。以上四种模式均为手段，是服务于资源化目标
的中间过程，缺少这个中间过程，资源化是无法实现的。污泥作为“产品”，无论是土地施用
（农、林、园艺、土壤改良等），还是简单弃置、填埋，无论变更形式与否（水泥、制转、铺路、
垫土、热能利用后卫生填埋），最终必然回到土地。最终处置方式之间的区别主要在于是否资源
1
化，以及资源化的措施是否更彻底、有效和合理。
因此，无论讨论污泥处置、出路还是资源化利用，都离不开这些手段。只有在这些手段——即
“减量化”的基础上，才能进一步完成所谓卫生化、资源化的目标。
减量必须支付的代价
热干化是最有效的减量手段，其代价主要是能耗支出，特别是热能的支出，常常要占到运行成
本的80％以上。因此，实际能耗的多少基本上反映了一个干化系统的好坏。从传统的干燥设备开
发出来的污泥干化工艺，仍然遵循着传统的能耗计算方法，以每升水蒸发量的热能（大卡）和电能
（千瓦）消耗来衡量，典型的在700－850 大卡热能和0.04-0.08 千瓦之间。
在环境压力下，将室温（20 摄氏度）下的1 升水全部蒸发，理论上需要大约620 大卡（80 大
卡将水从20 度升温至100 度，539 大卡的汽化热）。这样，事实上一个干化系统的热损耗应在80
－230 大卡/升水蒸发量之间，这部分能量损失包括了热源设备与干燥系统之间的换热损失，同时
还有干燥工艺内部因除去蒸发的水分而对热介质进行洗涤的损失等。
不同的干化系统之间存在80－230 大卡的区别表面看去似乎不大，而实际上对一个年蒸发量十
万吨水的大型污水处理厂（日处理40 万立米，日产湿泥400－500 吨）来说，可能意味着数百万元
的运行费差距。因此评价一个干化系统的第一步是在同等产品干燥度的条件下（如都从含固率20
％干燥到90％），比较其每吨处理量的热能支出。这一支出就其总量来看，无论如何是比较高
的，一般可能在污水处理费中占0.10-0.15 元的份额（根据能源价格变化较大）。
是否存在低成本减量的方法
其实，另一个不容忽视的能耗差别则是在不同的产品干燥度条件下形成的，如果湿泥的含固率
是一定的（如20％），而对最终含固率做不同的要求，如一个是90％，另一个是60%，虽然从污
泥减量看，前者要高，为78％比67％，相差11 个百分点，但是由于干化系统在单位时间里的蒸发
能力是一样的，有的甚至略有提升，同时单位能耗也有所降低，这样后者的处理量将提高21％以
上，在比较吨处理量热能支出时，后者比前者的热能能耗可能低17％以上[2]。
同样道理，电能支出也将因设备处理量的提高而有较大区别，同时在计算设备的折旧、大修提
存和维修费时均能大幅度减少分摊支出。
结合系统之间原本可能存在的单位能耗差距，如分别假设为750 和850 大卡，其单吨处理量的
能耗差别达24％，事实上的差距可能更大。
因此，从污泥减量的角度来看，就形成了两种不同的产品范围：所谓“全干化”的产品，将污
泥干化到含固率90％以上；所谓“半干化”的产品，将污泥干化到40－60％之间。这一划分事实
上是非常不确切的，少数工艺也能将污泥干化至65－85％之间，但这一区段是全干化系统无法做
到、有些半干化系统也不提倡的。
全干化和半干化的划分在一定程度上似乎变成了一场不同工艺之间孰优孰劣的论战。其实，不
同的产品含固率都是为了更好地适应不同的处置需要而产生的，同时这些含固率的设定又因各个干
化系统自身所存在的工艺问题而受到局限。孰短孰长，还需根据处置的目的来确定。
不同的处置目的需要不同的含固率
污泥热干化的最初目的无疑是减量。如果能够将污泥减量到一定比例，则可以从所节约的填埋
费、运输费、污染治理费、场地占用费等很多方面减少支出，从而在社会、环境效益之外获得直接
经济效益。
污泥本身有着较高比例的有机质，如果利用得当，无论是养分还是热值，均能产生一定的回
报，而这些回报可能在很大程度上改善目前污泥处置只出不进的窘境。
填埋是唯一不进行任何资源化利用的处置模式。已往的脱水泥饼直接填埋除了是对资源的严重
浪费外，还可能对填埋场形成诸多困难，如使得碾压机械打滑甚至深陷其中，流变性使得填埋体易
变形和滑坡，成为人为的“沼泽地”；它还将增加填埋场渗滤液处理量，经常堵塞渗滤液收集系统
和排水管，加重垃圾坝的承载负荷等。全干化后的污泥的成片填埋又会因可能产生的污泥自燃带来
安全隐患，此外雨水和垃圾本身的含湿量均使得污泥最终重新吸水，这种情况下花费了更高的能源
代价的“全干化”污泥进行填埋，其合理性就值得推敲了。
污泥的土地利用乃是污泥最终处置手段中的最佳选择，这不仅是污泥的有机质含量决定的，也
是其潜在的庞大数量和增值潜力所决定的。在重金属污染得到控制的情况下，污泥的土地利用最重
要的指标还在于卫生化。在所有的干化系统中，卫生化的实现均需要使污泥颗粒的温度达到一个有
效的灭菌温度（80－95 度）并停留相应的时间，一般来说这个温度越高，时间也越短。而此时污
泥的含固率必然很高（超过85％）。因此，半干化系统显然无法满足污泥土地利用的卫生条件。
由于高含水率，污泥直接焚烧显然是一个能量净投入的过程。根据研究，污泥干燥达到含固率
70％是热能利用的极限，超过此比例所获得的干燥度，所花费的热能要高于能够利用的热能，换句
话说就是不合算。根据最终处置的方法及其工艺特点，如焚烧，采用不同的炉型，可能获得不同的
效果。其中尤其值得注意的是，并非污泥越干越好。水份越低，当然越容易着火，炉膛的温度也越
高。但是，由于一般焚烧炉均有自己的稳定性和热能回收目标，由此选定的运行参数可能非常不
同，过快的着火速度和过高的温度，可能在焚烧炉内的一些位置上形成熔融或半熔融态尘粒的堆
积，长期积累，可能堵塞通道，形成腐蚀，焚烧效果降低，工艺参数变化直至焚烧炉停用。国外很
多全干化污泥的焚烧是必须掺水或者混合未经干化的湿泥进行焚烧的，其卫生性、混合的不均匀
性、特别是花费大量能源全干化的合理性问题均值得深思。
污泥的建材利用是一个非常重要的新领域。全干化造粒后的污泥显然还要粉碎才能作为原料直
接添加，用于制造水泥或制砖，此时其含固率要求非常高，最高达95％以上。间接热能利用，即
先作为燃料燃烧然后作为原料添加，则可能要求适合于水泥窑或砖窑的半干化产品，以配合其它传
统燃料。
减量化是资源化的必经之路
从目前的污泥处置实践看，各国均根据其地理条件、土地资源、能源成本以及社会经济的发达
程度，制订有不同的方针。
日本由于土地极为狭小，采取全部焚烧的策略，其中仅小部分采用了半干化后焚烧，这种不惜
代价的焚烧，必须是经济发达程度来承受的。
欧共体将污泥解释为一种资源，因此其污泥处置导引要求各国从资源利用的角度限制填埋，鼓
励农用和一切形式的能源利用。各成员国根据自身的条件，采取的政策多有不同。德国多采取干
化、半干化后焚烧，这与存在大量能源垃圾和焚烧炉资源有关。意大利旅游资源极为重要，限制了
焚烧炉的兴建，鼓励减量，因此多为干化后填埋。法国、西班牙都在积极推行干化减量和鼓励农用
的政策。
我国的国情极为不同，作为处置手段和资源的填埋场、焚烧炉都相对贫乏，尚有大量市政固体
垃圾未能有效处理，污水治理也尚处于大举投资兴建阶段，资金缺口较大，此时，要一步到位，将
污泥的减量化和资源化并举，如“干化＋焚烧”，将焚烧的热能用于干化，形成良性循环，在运行
成本上具有一定的优越性，但是在资金上存在一定困难。
污泥的土地利用要形成规模，特别是形成适当的销售网络确保出路，和建立有效的监测指导机
制来确保土地不被沾染，尚有较长的路要走，而污泥问题的迫切性又时不我待。
污泥的建材利用由于含固率需要的不同，以及产品的销路需要首先获得工业规模的试验和认证
方能获得，因此必然是首先具有干化减量能力后，通过开发产品和市场方能获得的出路。
显而易见，污泥处置的第一步——大规模减量化——是不可避免的，其直接出路仍是填埋。我
国由于所有制问题和管理、运行体制尚在转轨过程中，在国外最昂贵的处置资源——土地——的价
值尚未很好的体现，因此造成污泥的减量化可有可无。但是预计不久的将来，这一资源的有价化和
市场化，将使得半干化填埋成为污泥处置的必经之路。污泥减量的必要性应来自于经济因素，而最
终处置的含固率选择仅仅是服务于这个经济目的的手段。
处置路线与干化工艺选择
综上所述，污泥的处置应区分为“减量化处置”与“资源化处置”两个不同的处置路线。这一
区分的目的在于更清晰的理解污泥减量和资源化这两个截然不同的目标。不做这一区分，难以对污
泥的处置成本有一个正确的了解。有时这种误解导致人们对污泥处置的畏难情绪。
污泥减量化处置，即“半干化＋填埋”，是目前最为可行的污泥处置路线。这一路线同时可满
足“半干化＋焚烧”这一资源化处置的技术要求，因此可以与焚烧形成两步投资的战略，以进一步
降低运行成本。
污泥的资源化处置则是一步到位的选择，除了“干化＋焚烧”路线不受外来因素影响外，其它
处置模式均将巨大的投资捆绑在对其市场尚缺乏把握的产品出路上，一旦因出路和成本受阻，结果
可想而知。
从干化工艺角度分析，半干化工艺适合“减量化处置”和类似于焚烧这样的热能利用的“资源
化处置”方向，对于土地利用和其它高含固率产品则力不从心；而全干化工艺似乎最适合“资源化
处置”，特别是土地利用和要求高含固率（超过90％）的产品出路，而从纯粹“减量化处置”目
的来说，相比半干化似乎成本过高。
由于热干化系统的投资巨大，设备使用周期长，当未来市场形成时，一个典型的半干化技术路
线是否能够完成全干化，以适应土地利用和建材等国家可能予以鼓励、产品可望得到补贴增值的出
路，也是决策者必须了解的重要内容。
世界上有许多工艺声称可以完成全干化和半干化两种类型的产品。了解这些工艺的实际做法很
有必要，事实上很多全干化工艺是将其产品与根本未加处理的湿泥混合才形成的低含固率，而半干
化工艺实现的全干化产品永远也无法做到质量均一。此外，与这些工艺相关联的大量安全性和卫生
化问题也会导致意想不到的困难。
结论
污泥的处置在我国尚处于摸索和尝试阶段，在不能确知产品出路以及资金有限的情况下，应首
先考虑低成本的减量化处置。当条件具备、时机成熟时，再逐步实现资源化目标。这就要求干化工
艺必须具备足够的灵活性来实现上述技术路线。
2003 年10 月
作者联系方法：cjh@vomm.com.cn
[1] 【国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析】，李季、吴为中，载《污泥处理处置技术与
装备国际研讨会论文集》，中国土木工程学会水工业分会排水委员会编2003.3
[2] 涡轮薄层工艺数据