全面解讀《城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準》
根據住房和城鄉建設部建標函［2015］274號文下達的編制任務，通過研究國內外污泥穩定處理工藝和要求，上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司主編了《城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準》（CJ/T510-2017，以下簡稱“標準”），于2017年9月1日起正式實施。
1污泥穩定的定義
污泥穩定主要包含兩方面的含義：一是降低污泥有機物含量，使其不易腐敗發臭；二是減少污泥中的病原體。“標準”對污泥穩定的定義為：污泥通過生物、化學或物化處理，使處理產物達到不易腐敗發臭、控制病原體等要求。
2污泥穩定工藝
污泥穩定處理工藝包括生物、化學或物化方法，生物處理工藝包括厭氧消化、好氧發酵和好氧消化等；化學或物化處理工藝包括熱堿分解、石灰穩定、熱干化和焚燒等。“標準”的污泥穩定處理工藝包括厭氧消化、好氧發酵、好氧消化、熱堿分解和石灰穩定。其中，石灰穩定工藝需要消耗大量石灰，污泥減量化程度較差，也不利于后續資源利用，但考慮到污泥用于生產水泥熟料、路基建材或填埋時，石灰穩定仍是可選擇的處理方法之一，為規范現有設施的運行，仍將石灰穩定納入標準范圍。
此外，當污水處理工藝采用長泥齡方式運行時，產生的污泥在污水處理階段就能達到穩定。參照污泥好氧消化工藝的穩定指標，當污泥的比耗氧速率低于2.5mgO2/(gVSS˙h)時，可判定該污水處理系統產生的污泥達到穩定要求。
3污泥穩定指標
污泥穩定指標根據污泥處置利用途徑、穩定處理工藝的不同而有所區別，因此無法提出類似污水污染物排放一級A、一級B、二級這樣統一的標準，需針對不同的穩定處理工藝提出各自適用的指標。
“標準”將污泥穩定指標分為產物控制和過程控制兩類：前者是對污泥穩定處理產物的控制要求，結合污泥穩定定義，主要從有機物去除率和糞大腸菌群兩方面提出控制指標；后者是污泥穩定處理過程中的控制參數，包括溫度、時間、脂肪酸、總堿度等指標。可以根據具體情況，選擇其中一類指標進行穩定評價。同時，考慮到技術進步的可能，對于改良工藝要求處理產物達到控制指標，對過程控制指標則不作要求。
3.1厭氧消化控制指標
污泥厭氧消化控制指標如表1所示。
污泥經常規厭氧消化處理后，控制指標包括有機物去除率和糞大腸菌群菌值。
常規污泥厭氧消化的過程控制指標包括溫度、固體停留時間、脂肪酸（VFA）、總堿度（ALK）以及脂肪酸和總堿度之比（VFA/ALK）。常規厭氧消化的溫度應控制在（35±2）℃，固體停留時間大于20d。脂肪酸和總堿度反映了產酸菌和產甲烷菌的平衡狀態，是厭氧消化系統是否穩定的重要指標。根據國內外運行經驗，厭氧消化污泥的VFA應小于300mg/L，ALK應控制在2000～5000mg/L，VFA/ALK控制在0.1～0.2。
污泥經高溫熱水解-厭氧消化處理后，控制指標及限值與常規厭氧消化一致。但由于高溫熱水解的厭氧消化進泥含固率通常更高，有時還含有餐廚垃圾等成分，其過程控制參數與常規厭氧消化相比更為寬泛。“標準”規定高溫熱水解的污泥厭氧消化溫度控制在35～55℃，固體停留時間大于15d。由于消化污泥脂肪酸和總堿度與消化池內污泥濃度有關，過程指標中對高溫熱水解厭氧消化的脂肪酸和總堿度不作要求，只保留VFA/ALK比例要求。
3.2好氧發酵控制指標
污泥高溫好氧發酵控制指標如表2所示。
污泥經高溫好氧發酵處理后，控制指標包括耗氧速率、糞大腸菌群菌值和種子發芽指數。耗氧速率是指微生物消耗氧氣的速度，它直接反映微生物分解有機物的快慢和有機物的降解狀況。在高溫好氧發酵的升溫階段前期，耗氧速率呈迅速增加的趨勢；升溫階段后期和高溫階段前期，耗氧速率維持相對穩定；高溫階段中后期，耗氧速率下降并逐漸趨于穩定。高溫好氧發酵處理后，污泥耗氧速率應小于0.1（O2%）/min。
在糞大腸菌群方面，我國的污泥高溫好氧發酵運行條件與PART503進一步減少病原體數量的方法（PFRP）中的堆肥相當，即可以達到A級標準。加拿大《好氧發酵質量導則》要求好氧發酵污泥糞大腸菌群小于1000MPN/gDS。我國現行標準和技術指南則提出了更為嚴苛的要求：糞大腸菌群菌值大于0.01，即糞大腸菌群小于100個/gDS。根據對國內生產性好氧發酵設施的取樣結果，好氧發酵污泥很難達到這一要求，但鑒于調研數據有限，為保持與現行標準的一致性，“標準”仍采用糞大腸菌群菌值大于0.01這一限值。
種子發芽指數是一項綜合性的生物學指標。當未穩定化的污泥施用到土壤中，通過微生物降解產生的一些低分子有機酸會對植物產生毒害作用，通過測定污泥的種子發芽指數，可反映好氧發酵污泥的腐熟度和穩定化程度。我國現行標準對污泥種子發芽指數的要求基本介于60%～70%。由于不同土地利用方式對于污泥腐熟度的要求也不盡相同，“標準”規定，當高溫好氧發酵處理后的污泥用于農用地時，種子發芽指數應大于70%；用于園林綠化或林地時，應大于60%。
3.3好氧消化控制指標
污泥經高溫好氧消化處理后，控制指標包括有機物去除率和糞大腸菌群菌值。高溫好氧消化的有機物去除率穩定邊界一般認為是38%～40%。美國PART503對于好氧消化污泥的病媒吸引減少要求與厭氧消化相似：污泥可揮發性固體降解率應大于38%，若未達到這一目標，則通過小試試驗，將少量此好氧消化后的含固率不高于2%的污泥在20℃溫度下再消化30d，若可揮發性固體降解率不超過15%，則達到了對病媒吸引減少的要求。此外，PART503還將污泥高溫好氧消化列入進一步減少病原體數量的方法（PFRP），出泥可以達到A級標準。“標準”要求污泥高溫好氧消化處理后，有機物去除率應達到40%以上，糞大腸菌群菌值應大于1.0×10-3。
污泥高溫好氧消化的過程控制指標包括溫度和時間。當處理過程的溫度達到55～60℃，固體停留時間達到10d以上，該處理過程達到了穩定標準。
3.4熱堿分解控制指標
污泥熱堿分解是指在堿性條件下，污泥在一定溫度和壓力作用下發生分解反應的過程，加熱能加速污泥有機物的分解，同時堿的加入加快了污泥細胞的破解進度。污泥經熱堿分解處理后，有機物去除率應達到40%以上。
在高溫和強堿性條件下，污泥中的病原體也將大大減少，根據實際運行經驗，熱堿分解處理后污泥的糞大腸菌群菌值應大于1.0×10-3污泥熱堿分解的過程控制指標包括溫度、壓力、pH和時間。當處理過程的溫度達到110～140℃，壓力達到0.15～0.40MPa，pH達到10～12的持續時間大于1h，該處理過程達到了穩定標準。
3.5石灰穩定控制指標
石灰穩定作用機理主要是通過投加石灰造成強堿性的環境條件，殺死和抑制病原體的生長，減少臭氣，同時該過程中溫度的升高也可以起到殺菌作用。因此，對于石灰穩定后的污泥，控制指標主要考察糞大腸菌群菌值。污泥石灰穩定的過程控制指標包括pH和時間。
石灰穩定過程中，pH的升高可以起到滅菌和抑制污泥腐化的作用，一般來說，污泥的pH應通過投加石灰升高至12以上并保持2h，之后在11.5以上再保持22h，即pH達到11.5以上的持續時間應超過24h。
4污泥取樣和監測
我國一般僅要求采用多點取樣，樣品具有代表性，自所取樣品難以真實反映泥質情況。“標準”參考國內外標準規范和運行經驗，針對5種污泥穩定處理工藝和長泥齡污水處理工藝的污泥，分別規定了取樣方法。對于以反應器形式運行的厭氧消化、好氧消化、熱堿水解等工藝，明確了進、出泥取樣點的位置；
對于以堆體形式運行的靜態好氧發酵工藝，則提出根據堆體長度均勻選擇取樣斷面，在每個斷面上均勻設置取樣點，并對所取樣品進行四分法縮分的取樣方法。“標準”還明確規定了采樣方式（瞬時/混合泥樣）、采樣量、保存條件和其他注意事項，具有很強的可操作性，對于我國污泥取樣可起到規范、引導的作用。
5評價標準和方法
“標準”還明確提出了污泥穩定的評價標準和方法，對于不同污泥穩定工藝的產物控制指標和過程控制指標，分別給出了穩定達標率的計算公式。穩定達標率是達標天數與運行天數的比值，其中達標天數按照不同指標達標天數的加權平均得出。
“標準”針對不同的污泥穩定工藝，分別規定了評價周期，評價周期內設施運行天數不應小于評價周期的80%。當滿足這一基本條件，表明該設施在正常運行，才有進行穩定評價的意義。對于穩定達標率達到多少可判定污泥達到穩定處理要求，“標準”則不設統一限值，各地管理部門可以根據當地實際需求確定限值，對污泥穩定處理設施運行效果進行評價。
6結語
污泥穩定化程度是否能夠達到要求，不僅直接關系到污泥的處理處置效果，而且對生態環境和公眾健康也有重要影響。“標準”針對不同污泥穩定處理工藝，提出了具備可操作性的控制指標、取樣、監測方法以及評價方法，用于指導城鎮污水處理廠污泥穩定處理設施的建設和運行管理，有助于提高我國污泥處理的管理水平。在實施過程中，將根據相關科研成果、運行經驗和反饋建議，及時修訂完善，以提高其實用性。
原文標題：城鎮污水處理廠污泥處理穩定標準研究，作者：張辰，王逸賢，譚學軍，王磊，李春鞠，刊登在《給水排水》2017年9期。
