北京排水集团工程咨询公司 甘一萍
一. 污泥处理处置现状
污泥处理在随着我国污水处理的发展阶段经历了以下过程。
1、污水处理发展的初期阶段
20世纪60年代,由于我国污水处理厂较少且处理量不大,因此污泥处理处置尚未成为问题。由于污水处理厂少,污泥量不多且成分简单,可简单处理作为农肥,如在上海、北京、天津,污泥作为资源使用。上海、北京、天津等城市的污泥受到农民的欢迎,作为农家肥施用。所以在此阶段污泥是资源,污泥处置尚未成为问题。
2、现代污水处理厂建设阶段
从20世纪80年代至今,我国城市污水处理事业获得了跳跃性发展,城市污水处理厂从原先的400多座发展到2005年的708座。因此这一时期污水处理事业的重点主要集中在城市污水厂的建设上,资金、技术、装备和土地集中在污水处理厂建设上,污泥处置的问题尚未突现,同时,更未能污水处理工程中对污泥处理处置进行详细的规划和设计,致使各个部门受认识、资金、技术、土地等条件的制约,在污泥处置方面仍以农田利用和堆放销纳为主,但由于重金属等污染问题,农业利用受到限制,污泥成为隐患。
3、污水处理厂建设发展阶段
进入21世纪后,随着城市发展和环境污染的加剧,我国城镇污水处理厂的建设开始加速发展。2003年全国污水处理率为42.39%,其中约有27.4%的城市污水得到污水处理厂的集中处理。
大量污水处理厂投入运行,每天产生大量污泥,污泥处置问题迫在眉睫,污泥处理处置已成为行业面临的一个难题。
表1 中国城市污水处理概况一览表
年份
城市污水
处理厂(座)
污水年排放总量
(亿吨/年)
污水年处理量
(亿吨/年)
污水处理率
(%)
1991年
87
299.7
44.5
14.86
1992年
100
301.8
52.2
17.29
1993年
108
311.3
62.3
20.02
1994年
139
303.0
51.8
17.10
1995年
141
350.3
69.0
19.69
1996年
309
352.8
83.3
23.62
1997年
307
351.4
90.8
25.84
1998年
398
356.3
105.3
29.56
1999年
402
355.7
113.6
31.93
2000年
427
331.8
113.6
34.25
2001年
452
328.6
119.7
36.43
2002年
537
337.6
134.9
39.97
2003年
612
349.2
148.0
42.39
图1 中国逐年污水处理量
注:部分数据引自2003年《中国城市建设统计年报》
在90年代之前,我国城市污泥处理工艺一般采用浓缩、中温消化、干化脱水流程为主导,但是缺乏污泥最终处置手段,自从进入20世纪90年代,我国污水厂建设规模与数量大幅度增加,但是污泥处理主要采用延时曝气和好氧消化进行处理,污泥处置主要采用堆肥农用、填埋和综合利用等多种形式。
据统计,用现阶段常规污泥处理系统(不包括终端处置)建造大中型污水厂中的污泥处理工程,所花费的资金,约占二级处理厂全部费用的40%,运转费用占总费用的20%,对目前我国经济还不富裕却把巨大资金用于污泥处理工程建设和运行维护确实困难较大。从国内已建成运行的城市污水厂来看,污水污泥处理工艺大体可归纳为3种工艺流程,见表2
表2 国内已建城市污水处理厂污泥处理工艺
序号 污泥处理流程 应用比例
1 浓缩池→ 消化池(好氧或厌氧)→其它(脱水或干化场)→ 最终处置 40.53%
2 浓缩池→其它(脱水或干化场)→ 最终处置 55.42%
3 双层沉淀池污泥→其它(干化场等)→最终处置 4.05%
我国污泥浓缩技术主要包括重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩等。消化(包括好氧消化和厌氧消化)和堆肥是污泥稳定常采用的方法。国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水,而干化场由于受到地区、气候条件的限制很少采用。
调查发现,在我国大多数污水处理厂都是采用浓缩脱水来处理污泥,而采用稳定化处理的污水处理厂不到20%。大部分的污水处理厂污泥处理的不到位在很大程度上影响了污泥的最终处置,各污水处理厂污泥处理情况具体见表3。
表3 污水处理厂污泥处理统计表
处理工艺
脱水
浓缩
浓缩+脱水
采用了稳定处理
污水厂个数(个)
84
7
25
23
所占比例(%)
60.4
5.0
18.0
16.6
目前我国许多污水处理厂对污泥仅仅是进行简单的浓缩脱水后便外运,而且根本没有交待污泥的最终去向,见表4和图2。
污水处理厂即使对污泥进行了浓缩脱水处理,往往达不到要求,污泥的含水率较高,污泥处理的不到位不但增加了运输的难度,而且对运输路线周边环境带来威胁。更为严重的是给后续的污泥处置带来极大的不便:堆肥时,满足不了含水率的要求;填埋时,达不到垃圾填埋场的准入条件,垃圾场拒收污泥;焚烧时,达不到污泥焚烧时的热值,同时耗费过多的热量,造成严重的大气污染。
表4 污水处理厂污泥处置方法调查统计表
污泥处置工艺
填埋
外运
堆肥农用
露天堆放
焚烧
自然干化综合利用
污水厂个数(个)
70
16
15
2
2
6
所占比例(%)
63.03
14.42
13.51
1.80
1.80
5.41
图2 污水处理厂污泥处置统计图
二.国内外污泥处理处置趋势分析
1. 污泥的最终处置方法主要有:土地利用、污泥农用、填埋、焚烧以及综合利用等。污泥海洋投弃处置已经被禁止,目前污泥绿地、农地利用和污泥填埋仍是大多数国家处置污泥的主要方式,少数国家如日本由于人口众多,土地资源紧张,焚烧方式占有主要地位。
2. 由于污泥填埋并不能最终避免环境污染,而只是延缓了环境污染产生的时间,西方国家的立法都要求填埋行为要满足更为严格的环境标准,这使得过去仅仅反映直接建设投资及运行成本的填埋处置方式的投资及运营费用大幅度增加,因此,利用填埋方式处置污泥有逐渐减少的趋势。如美国在许多地区已经开始禁止污泥土地填埋。
3. 污泥处置趋势从早期的海洋投弃与填埋,走向土地利用(绿地、林地利用)、农用、热处理、再利用、建材利用等资源回收再利用方向。污泥处理处置的走向在很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制状况;同时也与国家的大小和农业发展情况有关。一些国家,如美国、英国污泥绿农地利用的比例呈增加的趋势。随着污泥绿农地利用标准(如合成有机物和重金属含量)的日益严格,一些国家,如德国、法国、丹麦等污泥绿农地利用的比例呈减少趋势。日本由于土地资源较为匮乏,同时污泥绿农地利用标准也相当的严格,所以焚烧在日本的比例较大。
4. 为了解决好污泥问题,世界各国在污泥处理处置目标方面都有较好的规划。为了保障污泥处理处置按照规划目标稳步推进,一些国家制定了相应的管理措施。主要发达国家具体措施如下:①国外在相关法规制定中,对于污泥污染控制设备和管理方式制定了严格的标准。如欧洲各国、美国以及日本等。②建立特殊的污泥管理基金,用于资助那些主动收集利用污泥的工厂建设和设备更新;③在国家污泥管理政策中制定灵活、积极的税收政策和经济手段。针对污泥产生、回收、利用的系统中的制造者、收集者、处理者、回收利用者、污泥产品的购买者,采用不同的税收方式和经济政策以建立一个有利的市场和环境;④国家和各级地方政府,都有制定相应的污泥管理计划的责任和义务。国家统筹规划,各级地方政府主要关注当地的实际情况;⑤加强在公众中间的宣传教育,以获得人们的理解和支持,有助于污泥产品的推广和使用,并使得公众自觉地加入到污泥治理的行列中来。
三. 对污泥处置问题的几点建议
污泥处理处置问题,应该从政府、社会和行业各方面引起相当的重视, 这里提出一些建议:
1. 应该建立污泥处置的相关法规和政策
2. 加强污泥安全处置的宣传和教育,使各方充分了解和认识污泥的处置问题。
3. 完善管网排放户和污泥安全处置的监管体系
4. 建立污泥处置的专项规划
5. 增加污泥安全处置设施的投入
6. 污泥安全处置的合理成本应纳入污水处理费的项目支出
7. 逐步吸收和推广污泥消化、污泥调节、污泥生物干化、污
泥热干化、焚烧等污泥无害化技术。
