戴晓虎：低碳处理为目标，资源利用为导向，驱动未来污泥技术创新
污泥是城镇污水处理的副产物，它具有“污染物”和“资源”的双重属性。根据污泥来源、产量和泥质特征，统筹确定污泥低碳处理处置方案，以资源利用为导向，合理选择污泥处理处置技术，是推动污泥低碳处理和资源化利用，推动水污染防治领域减污降碳协同增效的关键举措。
“如果污泥没有得到有效处理，不仅会造成严重环境污染与资源浪费，污水处理设施效益也将大打折扣。”这是污泥联盟理事长、同济大学戴晓虎教授于7月20日在深圳举行的污泥处理处置产业链座谈会上所做的阐述。
污泥处理处置产业链座谈会邀请了多位行业内权威专家、学者、企业代表及污泥运行管理负责人参加，围绕“坚持系统思维科学处理，推进污泥处理处置全产业链高质量发展”为主题开展了专题汇报与交流，促进产业发展，推动技术创新。
会上，戴晓虎从污泥无害化处理和资源化利用的现状、新要求、研究进展三方面进行了详细论述。
污水成效显著，污泥短板严重
戴晓虎首先从污泥处理的重要意义入手，介绍了污泥无害化处理和资源化利用现状。
他指出，近年来，我国城镇污水收集处理能力显著提升，但污泥处理设施建设总体仍显滞后，短板严重，是世界唯一没有“泥水”统筹的国家，污泥资源化利用水平仍需增强。
戴晓虎强调，污泥作为污水处理的过程产物，富集了污水中50%的污染物质，如果污泥没有得到有效的处理，将造成严重的环境污染与资源浪费，污水处理设施的减排效益将大打折扣。
中国污泥无害化与资源化，经历了从无到有、由点到线、由线到面的发展历程。2022年，《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》出台，污泥无害化处理和资源化利用工作站在了新的起点。无害化为目标、资源化为手段，减污降碳协同推进、温室气体降低排放、资源高效回收利用，污泥无害化处理和资源化利用向着“绿色、低碳、健康”方向发展。
戴晓虎介绍，目前，我国污泥处理处置形成了4条主流技术路线：
（1）厌氧消化+土地利用；
（2）好氧发酵+土地利用；
（3）干化焚烧+灰渣填埋/建材利用；
（4）深度脱水+应急填埋。
“碳污双指标”驱动未来污泥技术创新
戴晓虎指出，污泥具有污染和资源双重属性，且具有复杂特性，这给污泥无害化处理和资源化利用工作提出了新要求。
双重属性：污泥既是一种污染物，含有重金属、病原体和新兴污染物；同时污泥也是一种可以利用的资源，其含有的碳是宝贵的生物质能源，氮可回收做氮肥，磷可作为重要的战略性资源。
复杂特性：是指污泥具有多介质（固-液-气三相），多组分、易腐败（类蛋白、类多糖、类脂质、无机物质、惰性物质、水分），有毒有害物质（重金属、病原微生物、持久性有机物），多重交互作用（易腐-惰性有机分子交联超分子结构）的性质。
基于此，一系列政策出台，加快实现生产生活方式绿色变革，推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展。
2021年。国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》，循环经济助力降碳行动，提出加强大宗固废综合利用，健全资源循环利用体系，大力推进生活垃圾减量化资源化。
2023年，《甲烷排放控制行动方案》出台，这是首份对甲烷排放控制进行顶层设计的政策性文件。《方案》提出加强垃圾和污水处理甲烷排放控制，推进垃圾处理甲烷排放控制，加强污水处理领域甲烷收集利用；推进农业领域甲烷排放控制，推进畜禽粪污资源化利用，科学控制肠道发酵甲烷排放，有序推进稻田甲烷排放控制。
2022年，国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》，这是与污泥无害化处理和资源化利用直接相关的政策方针，直指污泥这一城市环境治理领域的“老大难”问题，明确了“十四五”时期我国污泥无害化处理和资源化利用的基本原则、主要目标、重点任务和保障措施。《实施方案》坚持问题导向、注重系统施策，将打开污泥治理新局面。
《实施方案》提出到目标：2025年，城市污泥无害化处置率达到90%以上，地级及以上城市达到95%以上。《实施方案》指出，提升设施效能，评估现有工程设施；建立健全设施普查建档制度；优化现有处理设施；补齐设施缺口，优化管网配置，建设集中处理设施，提高设施综合效益；强化管理措施，因地制宜选择处理方式，积极推广污泥土地利用，合理减压填埋规模，有序推进污泥焚烧，加大推广污泥能量物质回收利用。
《实施方案》还提出主要措施：
1、因地制宜选择处理方式，遵循“绿色、循环、低碳、生态”理念，合理化技术路线，因地制宜合理选择污泥处理处置全链条技术路线；
2、鼓励土地利用，源头控制污泥品质，提升污泥稳定化和卫生化水平，鼓励处理后污泥用于土地利用；
3、压减卫生填埋，推广卫生填埋处置，鼓励采用资源化利用等替代方案限制污泥填埋处理，合理压减填埋规模；
4、有序推进焚烧，有序推进污泥单独焚烧，对于具备协同焚烧条件的地区采用协同焚烧的方式，发挥协同效益；
5、加强能量、物质回收利用，加大推广污泥能量和物质回收利用，积极鼓励污泥绿色固液分离、高效厌氧/好氧、高参数焚烧等资源化新技术的开发。
戴晓虎强调，污泥处理处置传统技术路线有种种弊端，生物转化效率低、深度脱水能耗高、氮磷资源浪费、填埋高碳排放，这些都是低碳背景下需要解决的瓶颈和难题。在“碳污双指标” 的驱动之下，污泥处理处置技术需高效回收生物质能、需低耗固液分离技术、需营养物质资源回收、需提升资源化处置水平，因此，污泥无害化处理和资源化利用的新要求将推动污泥技术的创新和进步。
围绕污泥全链条处理处置与资源化持续攻关
同济大学戴晓虎教授团队领衔的“污泥全链条处理处置与资源化关键技术及工程应用”曾获评2021年度中国生态环境十大科技进展。多年来，团队围绕污泥全链条处理处置与资源化深耕细作，基于厌氧消化、固液分离、热解炭化、生物自养脱氮、氮磷资源回收、生物基燃料等工艺原理及处置方式，开展了一系列研究工作。
1、厌氧消化：提出污泥高级厌氧调控理论方法
团队通过对污泥复杂结构解析，揭示了污泥生物抗降解机制，突破了重构固液界面、诱导电子-质子传递新原理，率先提出了污泥高含固厌氧消化理论，创建了污泥高级厌氧消化增效调控理论体系。
2、厌氧消化：攻克污泥高含固/协同厌氧消化技术
这一技术揭示了污泥假塑性流体特性，构建了高含固污泥流变本构方程，提出了高含固厌氧消化理论，突破了高含固抑制反馈调控方法，实现高含固厌氧工程推广应用，高含固厌氧消化有机负荷提高2-4倍，反应器容积为传统厌氧消化的1/3，现已成为主流技术。
3、固液分离：拓展了污泥水分分型理论
通过建立基于水分分型的梯级脱水模型方法，发现结合水的空间位阻和界面亲和是污泥水-固分离关键碍阻因子，突破了污泥水-固微尺度赋存状态的原位可视化、无损定量化瓶颈。
4、固液分离：基于液相极性调控的水-固分离新方法
基于液限极性调控的污泥新型调理系统，实现了污泥水-固分离由非选择性破壁溶胞向界面极性力靶向削减的变革式创新。
5、固液分离：基于水分结晶的污泥脱水调理新技术
基于水分结晶的污泥新型调理系统，实现了污泥水-固分离由颗粒混凝/絮凝向水分定向迁移的变革式创新。
同济大学戴晓虎教授团队领衔的“污泥全链条处理处置与资源化关键技术及工程应用”曾获评2021年度中国生态环境十大科技进展。多年来，团队围绕污泥全链条处理处置与资源化深耕细作，基于厌氧消化、固液分离、热解炭化、生物自养脱氮、氮磷资源回收、生物基燃料等工艺原理及处置方式，开展了一系列研究工作。
6、固液分离：开发梯级高压压滤污泥固液分离新方法
将污泥固液分离过程抽象为多孔体系中水的渗流过程，转盘式挤压油缸，适用多种污泥，无需热源蒸汽，常规药剂调理，含水率低至30%，无臭味无粉尘。
7、固液分离：全球首创低温真空脱水干化一体化技术装备
攻克了压滤脱水耦合真空干化的梯级驱水精准调控关键技术，提出了基于低品位热源的污泥真空干化新方法，综合能耗比传统技术降低65%。
8、固液分离：水源热泵耦合污泥低温真空干化技术
该技术作为污泥脱水干化模式的变革，真空干化温度60-80℃，水源热泵回收污水低品位热源即可满足真空干化需求，解决了污水源热泵耦合污泥低温真空干化的工程技术难题，率先建成了我国首个水源热泵-压滤脱水-真空干化一体化系统示范工程，节省污泥干化能耗30%以上，牵头编制了中国水协团体标准。
9、热解炭化：突破分散式定向热解转化关键技术和装备
该技术及装备开发了低热值入炉泥尾气重整提升产物能量份额的新型炭化关键技术，同时开发了间接/直接传热耦合的复合热解反应器，提升了能源利用效率及处理效率。
10、生物自养脱氮：SPND耦合驱动沼液自养脱氮
基于沼液自养脱氮抑制机制，新型SPND耦合驱动两段工艺实现了沼液高效自养脱氮，新型SPND耦合驱动两段工艺实现沼液高效自养脱氮。
11、氮磷资源回收：基于物质形态定向转化的氮磷回收
基于酸性离子交换树脂靶向清洁磷提取技术，开发了沼液不加碱负压汽提脱氨新方法，污泥释磷效率>50%，氨氮回收率达83-90%。
12、生物基燃料：生物基甲烷重整制氢高值转化
13、生物基燃料：污泥等有机固废协同“气化+X”高值利用
开发了与污泥、沼渣等有机固废相匹配的“气化+X”耦合产品高值利用技术，实现了气化产品气高值化利用。
最后，戴晓虎对污泥低碳处理与资源化利用新技术的研究做了总结和展望。
污泥处理新技术研发重点突破方向
戴晓虎指出，污泥处理无害化是根本目标，资源化是核心手段，从全生命周期角度秉持“绿色、低碳、循环”理念，以实现污泥无害化资源化技术创新的突破。
信息、材料、生物等多学科的交叉融合，先进分析与表征手段、人工智能、大数据等技术的应用，促使新的污泥处理处置技术和方法不断涌现。
基于污泥生物源的特征，在双碳和甲烷行动方案的政策背景下、污泥的减污降碳协同增效是未来的重要任务，高效生物转化、氮磷资源回收、低耗固液分离、生物基燃料及生物基化学品等是未来研究的重点方向。
