同济大学环境科学与工程学院副教授、博士生导师，上海市青年科技启明星计划入选者。2012年7月获同济大学给水排水工程专业学士学位，2017年3月获同济大学市政工程专业博士学位。主要研究方向为饮用水安全保障与品质提升、城镇供水节水理论与技术。近年来，主持国家自然科学基金项目3项、国家重点研发计划子课题1项、上海市科委等省部级及企业研发课题等10余项。发表学术论文70余篇，其中以第一/通讯作者身份在《Water Research》《Chemical Engineering Journal》等期刊发表SCI论文27篇，个人H指数25，授权发明专利4项，实用新型3项，参与发布团体标准3部，参编出版学术专著1部，成果曾获上海市科技进步一等奖、二等奖和中国环保产业协会环境技术进步一等奖等科技奖励。目前兼任中国城镇供排水协会青年委员、《Reviews of Environmental Contamination and Toxicology》（SCI一区）、《能源环境保护》《中国给水排水》《净水技术》等期刊青年编委等学术职务。

      城市给水厂产生的污泥量大、有机物含量低、无机污染风险高，其绿色低碳处理和资源化利用已成为我国供水行业实现“双碳”目标进程中亟待解决的重要问题之一。本文从国家行业政策与给水厂污泥性质等方面进行了讨论分析，并归纳了处理方法和资源化利用发展趋势。目前，常用的给水厂污泥处理方法包括水体排放、市政排污和陆地填埋等。然而，这些方法存在环境风险、堵塞设施、占用土地、碳排放量大等难题。基于城市给水厂污泥的特性，其潜在的资源化利用方法包括合成吸附材料、混凝/沉淀材料、再生盐材料、建筑材料和农林材料等。若能突破上述关键技术，实现给水厂污泥从“处理”到“资源化利用”的途经转变，将对我国城市供水行业的绿色低碳运行起到重要推动作用。

      以混凝、沉淀、过滤和消毒为主要步骤的水处理技术保障了人类饮用水安全和健康，其中混凝、沉淀和过滤这三种给水处理方式将水中杂质以沉淀物（或漂浮物）的形式进行分离从而形成污泥。据报道，美国每年生成给水厂污泥约200万t，欧洲每年同样有数百万吨给水厂污泥产生，一些欧洲国家对给水厂污泥的回收利用率仅达到25%。近20年来，我国城乡居民生活用水规模基本保持增长态势，从2000年的574.9亿m3增长至2021年的909.4亿m3，污泥通常占总处理量体积的1%~3%（初始污泥含固率通常在0.5%~1%），近年来我国污泥始终维持在数百万立方米至数千万立方米之间的规模，并且一直保持逐年增长的趋势，给水厂污泥的处置成为必须重视的问题。

      给水厂污泥与污水厂污泥在称谓上都包含“污泥”，在我国《水污染防治法》《土壤污染防治法》《森林法》《固体废物污染环境防治法》《乡村振兴法》《循环经济促进法》等6部法律、《地下水管理条例》《太湖管理条例》等12部行政法规、《农用污泥污染物控制标准》（GB 4284—2018）这部强制性国家标准以及21部标题含“污泥”的推荐性国家标准中的“污泥”都特指“污水处理过程中产生的半固态或者固态物质”，即污水厂污泥。法律法规规定，污水厂污泥含有重金属或者其他有毒有害物质含量超标时不得排入地表水体、地下水体、耕地、草地和林地，污水厂污泥经过无害化处理达标后可用作农用。仅有强制性国家标准《室外给水设计标准》（GB 50013—2018）对给水厂污泥做出了界定和规定。国际上在学术研究和工程应用中通用的术语“给水厂污泥”（water treatment sludge）在我国《室外给水设计标准》（GB 50013—2018）当中的规范提法为“排泥水”和“泥饼”，分别指代了脱水前含固率2%~3%以下的给水厂污泥和脱水后含固率在20%~30%以上的给水厂污泥。《室外给水设计标准》（GB 50013—2018）规定排泥水可以进行回用，泥饼可以进行资源化利用或进行填埋等处理。

      给水厂污泥与污水厂污泥相比性质上存在较大不同，二者在处理中受到的关注程度也有显著差异。从污泥成因上看，污水厂污泥来源较多、成分复杂，包括初沉污泥、生物污泥和除磷化学污泥，因此污水厂污泥处理在整个污水处理流程中受到更多关注。从资源化禀赋上看，污水厂污泥中含量最大的一类是富含有机物的生物污泥，而给水厂污泥主要是无机污泥，有机碳仅占给水厂污泥干重的1.5%~3.5%，因此一般的给水厂污泥所经历的调节→浓缩→平衡→脱水工艺，相较于污水厂污泥所经历的浓缩→消化→调理→脱水→干燥→焚烧的工艺来说，给水厂污泥所能够回收的能量较小，工艺也更为简便。另外，污水厂污泥的环境风险主要是有害生物的泄露和有害物质如重金属等的泄露，给水厂污泥的风险则主要是有害物质如重金属等，特别是含量较多的铝盐和铁盐的泄露。两者也具有相似之处，由于经过消化的污水厂污泥有机物含量减少，给水厂污泥和污水厂污泥在终末的处置和资源化利用方式相似，都可用作建筑材料和农林材料，给水厂污泥因含有较多使用后的混凝药剂，还可用作吸附材料、混凝/沉淀材料和再生盐材料。随着城镇化水平和居民用水量需求不断提高，给水厂工艺复杂程度和原水中杂质分离程度不断增加，大量生成的给水厂污泥的潜在生态环境健康风险所带来的挑战也日益严峻，与污水厂污泥受到格外重视的处境不同，给水厂污泥亟需获得更多关注。

      2021年发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》（国发〔2021〕23号）开启了国民经济各个行业推进碳达峰、碳中和的进程。供水行业作为我国一个重要的国民经济部门，其本身规模大且排放量固定，在生活饮用水的制造与输配过程中均有大量的能源和药剂消耗以及相应的碳排量。给水厂污泥的绿色处理与资源化利用有助于提高资源化效益、实现“双碳”目标。在2021年至2025年的“十四五”期间，国家出台的多项国家部门工作文件提出实施节能减排、绿色运行和“无废城市”建设。其中，《“十四五”节能减排综合工作方案》（国发[2021] 33号）、《“十四五”住房和城乡建设科技发展规划》（建标[2022] 23号）、《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》（环固体[2021] 114号）和《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》（国科发社[2022] 238号）等工作方案和规划均在供水行业的碳减排、绿色可持续生产给水厂污泥无害化处置等方面提出了新目标。过去，给水厂污泥较多地被当作废弃物进行处置。在双碳背景下，在“十四五”机遇期，给水厂污泥的资源属性应该得到进一步重视，深入广泛开展其绿色处理与资源化利用方面的研究也是给水厂节能降碳过程中需要着重考虑的课题。

图1 给水厂污泥处理方法图示

图2 吸附材料资源化利用工艺流程图

图3 混凝/沉淀材料资源化利用工艺流程图

编辑｜邵方嫄

审核｜金丽丽