摘要：文章简述我国城市河道淤泥处置背景，分析当前主要淤泥处置方法的利弊，介绍湿式氧化技术占地小、反应快、污泥减量高、二次污染小等特点，并探析其在城市河道淤泥处理处置中的应用前景，以期为未来城市河道淤泥处置提供参考。

　　关键词：城市河道淤泥处置；卫生填埋；土地利用；焚烧处理；湿式氧化技术

　　近年来，随着全国河长制的推行和污染防治攻坚战的打响，城市河道治理力度显著增强。一方面，清淤是城市河道内源污染治理的有效手段之一[1]；另一方面，我国城市河道数量众多，河道治理及维护的清淤需求量大。据调查，仅苏州市河道数量就超2万条，长度超1 400 km。如何快速、妥善地处理清淤产生的体量庞大的城市河道淤泥，成为当前及未来城市治理中亟须破解的难题。

　　1河道淤泥的性质

　　天然河道底泥的主要成分为粉砂、黏土及少量有机物和矿物质。然而，我国多数城市河道因长期污染导致污染物在底泥中不断沉积[2]，使河道淤泥的成分和性质与天然河道底泥差异突出，接近于市政污泥。

　　受污染城市河道淤泥主要包含4类污染物：一是营养元素。过量的氮、磷、钾等营养元素会给上覆水体带来富营养化威胁[3]，造成水体黑臭等；二是病原体。河道淤泥可能含有寄生虫、细菌、病毒等上千种病原体，处置不当易威胁人体健康；三是有机污染物。已有研究[4]表明，受污染河道淤泥层中的化学需氧量（重铬酸钾法）（CODcr）含量是老土层的10倍以上。多环芳烃类等持久性有机物的毒性大，可能致癌、致畸、致突变；四是重金属。冶金、电镀等工业废水排放易导致重金属在淤泥中富集，并与上覆水体形成动态平衡。

　　2传统淤泥处置方法

　　2.1卫生填埋

　　卫生填埋是对污泥进行简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷底制造人工平原[5]，既可单独填埋，也可与城市垃圾混合填埋。其与城市垃圾混合填埋时，污泥需满足一定条件，如含水率≤60%等。本质上，填埋只是对污泥的暂时转移，存在渗漏液污染、破坏土壤结构等风险。长远来看，填埋会使重金属等有毒有害物质大量积累，显著增加再处理成本。

　　2.2堆肥处理及土地利用

　　污泥中含有丰富的有机养分、氮、磷、钾等植物必需元素，以及各种微量元素，制成肥料后利用价值较高，不仅能促进作物生长，还可改善土壤结构。污泥堆肥及土地利用具有突出的市场价值，但难以大范围推广，受场地要求大、运输成本高、易造成土壤重金属积累等因素限制。

　　2.3建材利用

　　污泥经脱水固化，可作为制砖、水泥和陶粒等建筑材料的原料。将污泥资源化应用于公园石墩等市政设施，可远离食物链，不会对人体健康产生直接影响，是一种技术较成熟、社会经济效益显著的途径。刘贵云和姜佩华[6]利用苏州河底泥展开制砖试验，分别以煤粉和生活污泥为添加剂，使制得的轻质砖达到烧结普通砖的技术要求。但是，污泥制成的建材成品的应用空间相对有限，难以消纳体量庞大的污泥，且长期使用的污染物浸出、废弃后的处理处置也是值得关注的问题。

　　2.4污泥焚烧

　　污泥焚烧技术是利用污泥含有大量有机物且具有一定热值的特点，掺入适量引燃剂、催化剂、疏松剂等添加物配置成“合成燃料”，也可作为工业锅炉的辅助燃料。该技术的主要优势是占地少、效率高、无异味。2003年，欧洲污泥焚烧技术在污泥处置中的占比由1997年的11%上升至36%；日本污泥焚烧技术的占比更是达到55%以上。限制污泥焚烧技术在我国推广应用的原因包括：①成本是其他工艺的2～4倍；②设备要求高；③可能产生二次污染，需配备相应的废气处理装置。

　　3湿式氧化技术

　　3.1基本原理及特点

　　湿式氧化（wet air oxidation，WAO），是在高温（125～320℃)和高压（0.5～20 MPa）条件下，以空气中的氧气（或臭氧等）为氧化剂，将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无机物或小分子有机物的过程，适用于处理有毒有害、高浓度废水。若污水或污泥化学需氧量（COD）浓度够高，利用氧化过程放热，甚至可实现能耗自给。根据是否使用催化剂，具体可分为催化湿式氧化（catalytic wet air oxidation，CWAO）和非催化湿式氧化（WAO）。

　　WAO本质上是一个高温高压氧化过程，可使淤泥中的有毒有害有机物被氧化降解、淤泥颗粒间及颗粒内的结合水被脱除、重金属进入矿化残渣，实现淤泥稳定、减容和消毒目的。固相产物主要为固体残渣，可燃质比例低，有机质分解率最高达99%，能明显降低碳、氢、氮、硫等元素质量分数。液相产物为部分未完全氧化的有机质，被转移至液相后，可送入污水处理厂进一步处理。气相产物则基本为二氧化碳和水，几乎无二氧化氮等污染性气体。通过选择合适的温度和压力条件，可利用WAO作为消化处理，提高污泥的可生化性，具体流程如图1所示。

　　WAO与传统污泥处置方式相比具有以下优势：

　　①占地小；②反应迅速；③污泥减量达95%以上；④残渣矿化程度高；⑤二次污染风险低。该技术更符合污泥减量化、无害化、资源化原则。

　　3.2国外WAO在污泥处置中的工业应用

　　Zimpro是典型的WAO工艺，由F.J.Zimmermann于20世纪30年代提出，并于20世纪60年代开始应用于城市污泥处理。在一定条件（210～240℃/240～270℃,8.5～12 MPa，空气作氧化剂）下，污泥中的有机物被彻底降解或部分降解，以便进一步处置。1999年，全球已安装超130座Zimpro装置。美国新泽西建有全球最大的Zimpro装置，用于污泥处理和调节；处理后的污泥加石灰调节后，可再次用于土地利用[7]。

　　低压湿式氧化（low pressure wet oxidation，Loprox）工艺属于均相CWAO，最早由德国拜耳公司研发，旨在以低能耗提高城市污泥的可生化性。该工艺采用催化剂（Fe2+和蒽醌）改善反应条件（<230℃,<3.5 MPa），从而大幅降低设备投资和运营成本。经处理后，污泥的可生化性显著提高[8]，但COD去除率≤70%，可续接生化处理工艺。德国、西班牙、瑞士均有Loprox工艺成功应用的案例。

　　3.3国内WAO在污泥处置中的工业应用

　　国内对WAO在污泥处置中应用的研究相对滞后，且多处于实验室研究阶段，鲜见实际工业应用。目前可检索到的国内WAO污泥处理工业化应用案例为浙江海宁盐仓污水处理厂污泥处理项目[9]。该项目采用部分湿式氧化工艺（partial wet air oxidation，PWAO），在相对温和的条件下（160～220℃,1.5～3 MPa）运行，能氧化分解污泥中30%～50%的有机质，降低污泥含水率至50%以下，并将产物用于土地利用。项目日处理规模为100 t（含水率80%），综合处理成本为150～200元/t，明显低于污泥焚烧成本。

　　4总结与展望

　　目前，城市淤泥的主要处置方法为卫生填埋、堆肥及土地利用、建材利用和焚烧，各有优势和弊端。具体技术对比结果如表1所示。

　　未来要想突破WAO发展限制，需要寻找更廉价的耐高温、耐高压设备材料，探索更温和的反应条件，并开发更高效的催化剂。

　　我国污泥处置方式仍以填埋为主。以上海为例，2016年全市产生的污泥中采用卫生填埋方式处置的超65%。针对污泥处置带来的城市土地资源紧张、二次污染等严峻形势，各地在选择淤泥处理处置方式时，应系统分析淤泥体量、污染物成分及特性等因素，充分认清土地、经济、人才、设备等现状，不可一味照搬。综合选择不同处置方式，适当考虑堆肥处理，推广淤泥于绿化、市政等土地利用及建材利用，鼓励引导焚烧、WAO等新技术的开发和应用。

　参考文献

　　［1］秦雄,周艳,赵晓峰.河湖底泥治理技术研究进展［J/OL］.中文科技期刊数据库（全文版）自然科学,2024(11).

　　［2］李景瑞,刘万林.城市黑臭河道治理方法的研究与应用现状［J］.黑龙江水利,2017,3(7):81-83.

　　［3］唐相臣,董波,孙云飞,等.底泥内源污染对水体黑臭化影响及治理的研究［J］.山东化工,2022,51(17):223-225.

　　［4］石正宝.苏州河底泥的污染特性、污染控制指标与处置方式研究［D］.合肥:合肥工业大学,2008.

　　［5］赵丽君,张大群,陈宝柱.污泥处理与处置技术的进展［J］.中国给水排水,2001(6):23-25.

　　［6］刘贵云,姜佩华.河道底泥资源化的意义及其途径研究［J］.东华大学学报(自然科学版),2002(1):33-36,60.

　　［7］LUCK F.Wet air oxidation:Past,present and future［J］.Catalysis Today,1999,53(1):81-91.

　　［8］DEBELLEFONTAINE H,FOUSSARD N J.Wet air oxidation for the treatment of industrial wastes.Chemical aspects,reactor design and industrial applications in Europe［J］.Waste Management,2000,20(1):15-25.

　　［9］PENG L,HU L L.Comparison of thermal hydrolysis and wet air oxidation in sludge treatment in China［C］.//中国科技大学（台湾）,台湾营建工程学会.Proceedings of The 2016 International Conference on Civil,Architecture and Environmental Engineering（Vol.2）.Sichuan College of Architecture Technology,2016:91-95.