淺談污泥處理處置技術(shù)

顧麗君

( 無錫市環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 無錫 214000)

1 前言

污水處理污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，包括污水中的泥沙、纖維等固體顆粒及其凝結(jié)的絮狀體、各種膠體、有機(jī)質(zhì)及吸附的金屬元素、微生物等，是污水處理之后產(chǎn)生的二次污染物。

將污泥從污水中分離出來，只是完成了污染治理的第一步。對(duì)污泥科學(xué)合理處理并實(shí)現(xiàn)最終無害化處置，是污染治理必不可少的環(huán)節(jié);否則，污泥中富集的污染物又會(huì)以各種不同的方式、途徑，回到自然環(huán)境中，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快，污水處理能力的提升，污泥問題已成為日益突出并亟需解決的潛在風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境問題。對(duì)污水處理污泥進(jìn)行科學(xué)化、規(guī)范化處理處置，是實(shí)現(xiàn)污水處理最終目標(biāo)的必要措施。

2 污泥處理處置技術(shù)分析

污泥的處理技術(shù)主要包括污泥消化、干化、堆肥和焚燒等。污泥的處置技術(shù)主要有填埋、土地利用和建材化等資源化利用。

2.1 常見污泥處理技術(shù)

(1)污泥消化

污泥消化包括好氧消化和厭氧消化。好氧消化目的在于穩(wěn)定污泥、減輕污泥對(duì)環(huán)境和土壤的危害，同時(shí)減少污泥的最終處理量。污泥消化法具有穩(wěn)定和滅菌、投資少、運(yùn)行管理方便、基建費(fèi)用低、最終產(chǎn)物無臭以及上清夜BOD5濃度低等優(yōu)點(diǎn)，因而特別適合于中小型污水廠的污泥處理。厭氧消化目的在于減少污泥體積，穩(wěn)定污泥性質(zhì)。

(2)干化

污泥干化是指通過滲濾或蒸發(fā)等作用，從污泥中去除大部分含水量的過程，一般指采用污泥干化場(chǎng)(床)等自蒸發(fā)設(shè)施。最通常使用的污泥干化設(shè)備是單通道旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)，適用于城市污泥干化。

(3)污泥堆肥

污泥堆肥是利用污泥中的好氧微生物進(jìn)行好氧發(fā)酵的過程，它是一種自產(chǎn)熱過程，可以消除病原體并產(chǎn)生一種類似腐殖土的物質(zhì)，一般可分為污泥單獨(dú)堆肥、污泥與垃圾混合堆肥兩種。

(4)污泥焚燒

污泥焚燒可以破壞全部有機(jī)質(zhì)，殺死一切病原體，并最大限度地減少污泥體積，焚燒殘?jiān)鄬?duì)含水率約為75%的污泥僅為原有體積的10%左右。當(dāng)污泥自身的燃燒熱值較高，城市衛(wèi)生要求較高，用地緊張，或污泥有毒物質(zhì)含量高，不能被綜合利用時(shí)，可采用焚燒處置。污泥在焚燒前，一般應(yīng)先進(jìn)行脫水處理和熱干化，以減少負(fù)荷和能耗。污泥焚燒在技術(shù)上是可行的，并已達(dá)到了工業(yè)規(guī)模的程度。

焚燒處理的特點(diǎn):大大減少了污泥的體積和重量;殺死一切病原體;污泥處理速度快，不需要長期貯存;可以回收能量。但是另一方面其較高的運(yùn)行成本和煙氣處理問題已經(jīng)成為制約污泥焚燒工藝的主要因素。

2.2 常見污泥處置技術(shù)

(1)污泥的土地利用

污水污泥是污泥土地利用的主要對(duì)象，其優(yōu)勢(shì)是有明顯的植物生長促進(jìn)作用。污泥土地利用的途徑主要有農(nóng)田利用、林地利用、園林綠化利用、廢棄礦場(chǎng)的土地修復(fù)等。

污泥土地利用投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低，其中有機(jī)物可轉(zhuǎn)化為土壤改良劑的有效成分;但污泥中可能含有大量病原菌和重金屬等有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)隨污泥的土地利用進(jìn)入到土壤中，可能會(huì)對(duì)土壤－植物系統(tǒng)、地表水、地下水系統(tǒng)產(chǎn)生影響，造成環(huán)境和人類健康風(fēng)險(xiǎn)。

(2)污泥的建材利用

污泥建材利用是污泥資源化利用的一種，其內(nèi)容包括了利用污泥及其焚燒產(chǎn)生物制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃、生化纖維等，是一種可持續(xù)發(fā)展的污泥處置方式，污泥建材利用最終產(chǎn)物是在各種類型建筑工程中施用的材料制品，可替代一部分用于制造建筑材料的原料，因此具有資源保護(hù)的意義。

目前污泥建材利用的幾種基本形式，包括污泥制磚、水泥、陶粒、活性炭和生化纖維板等。但是污泥建材利用在銷售上存在一定的劣勢(shì)，能否推廣應(yīng)用，與能否獲得政府的支持有很大的關(guān)系。

(3)污泥填埋

填埋處置是從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來的一項(xiàng)最終處置技術(shù)，它是將固體廢棄物鋪成一定高度，通過壓實(shí)、加土覆蓋等一系列操作過程，利用固體廢棄物中微生物的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解，使其穩(wěn)定化的一種處理和處置方式。

城鎮(zhèn)污泥的填埋可分為傳統(tǒng)填埋、衛(wèi)生填埋、以及安全填埋等。

傳統(tǒng)填埋是利用坑、塘和洼地等，將污泥集中堆置，不加掩蓋。由于它特別容易污染水源和大氣，因此是不可取的。

衛(wèi)生填埋必須按一定的采用工程技術(shù)規(guī)范和衛(wèi)生要求填埋污泥，滲濾液必須收集并處理，使污泥得到最終處置，并防止產(chǎn)生對(duì)周邊環(huán)境的危害和污染。

安全填埋是一種改進(jìn)的衛(wèi)生填埋方法，其主要用來進(jìn)行有害固體廢棄物的處理和處置。

污泥填埋的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本少，處理量大、效果明顯，對(duì)污泥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)和重金屬指標(biāo)要求比較低。但它也存在一些問題，如占地面積大，場(chǎng)地不宜尋找，污泥運(yùn)輸和填埋場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用較高，填埋容量有限，有害成分和滲漏可能會(huì)造成地下水污染，填埋場(chǎng)衛(wèi)生、臭氣會(huì)造成二次污染，污泥中含有的營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)使大量病原菌繁衍等。

2.3 國外污泥的處理處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

目前國外主要的污水污泥處理技術(shù)有:污泥堆肥、污泥干化、污泥焚燒和熱處理(輔以生產(chǎn)手段進(jìn)行資源化)等;主要的處置技術(shù)有:衛(wèi)生填埋、污泥農(nóng)用和制作建材。國外污水污泥處置相關(guān)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 世界主要國家污泥產(chǎn)量和處理處置狀況

國家 產(chǎn)量(干泥)/(×106t 固體/a)處置方法/%土地利用衛(wèi)生填埋 焚燒 其他丹麥130 37 33 28 2法國700 50 50 0 0德國2500 25 63 12 0希臘15 3 97 0 0愛爾蘭24 28 18 0 54意大利800 34 55 1 0盧森堡15 81 18 0 1荷蘭282 44 53 3 0葡萄牙200 80 13 0 7瑞士215 50 30 20 0英國107 55 8 7 30美國6900 41 17 22 20日本171 9 35 55 1

由表1 可以看出:土地利用和填埋是大多數(shù)國家污泥處置的兩種最主要方法。污泥土地利用比例最高的是盧森堡，占81%，其次是葡萄牙，占80%;衛(wèi)生填埋比例最高的是希臘，占97%，其次是德國，占63%;焚燒比例最高的是日本，占55%，其次是奧地利，占31%。

發(fā)展趨勢(shì):土地利用和填埋方案的選擇很大程度上取決于各國政府有關(guān)的法律、法規(guī)和污染控制狀況，同時(shí)也與國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展情況有關(guān)。由于污泥中含有許多有害物質(zhì)，在農(nóng)用過程中可能會(huì)對(duì)土壤、植物系統(tǒng)、地表水、地下水系統(tǒng)產(chǎn)生影響。并且隨著污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(如合成有機(jī)物和重金屬含量)日益嚴(yán)格的趨勢(shì)，污泥農(nóng)用的前景不容樂觀。

而干化—焚燒可在最大程度上減少污泥的體積，使其穩(wěn)定化、無害化。從可持續(xù)發(fā)展的角度來說，污泥焚燒將是最終出路，它不但能實(shí)現(xiàn)污泥減量的最大化，同時(shí)基于預(yù)干燥一流化床焚燒技術(shù)的污泥焚燒廠幾乎不再需要使用礦物燃料助燃，且產(chǎn)生的余熱可用于供暖發(fā)電，達(dá)到節(jié)能的目的;焚燒產(chǎn)生的灰分或進(jìn)行填埋，或作為建材利用，也是一種資源化途徑。因此，干化—焚燒作為污泥處理處置的一種發(fā)展趨勢(shì)是顯而易見的。

2.4 國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

目前我國污泥處理處置的現(xiàn)狀是:

(1)減量化方面

各單位污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，基本都經(jīng)過脫水處理，但污泥消化技術(shù)、剩余污泥減量化技術(shù)很少應(yīng)用。

(2)穩(wěn)定化方面

城市活污水處理廠因其在性質(zhì)、規(guī)模、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的優(yōu)勢(shì)，一般都對(duì)污泥進(jìn)行必要的穩(wěn)定化處理，主要是堿法穩(wěn)定。企業(yè)點(diǎn)源設(shè)施，一般都不對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理。

(3)資源化方面

目前，我國各類污泥在資源化方面的利用還處在探索起步階段。

城市污水處理廠污泥，大部分作填埋處置。其中，有些是專業(yè)填埋，有些是和城市垃圾混合填埋。小部分作為農(nóng)用處置，包括穩(wěn)定化后還田、堆肥處理后還田。也有一部分作焚燒處理。

企業(yè)點(diǎn)源設(shè)施污泥，各單位的污泥量相對(duì)較小，處置的成本較高?；旧嫌善髽I(yè)自行處置。根據(jù)污泥的性質(zhì)不同，處置的方式較為多樣。

發(fā)展趨勢(shì):總的來說，我國的污泥處理處置狀況還處于起步階段，和國際先進(jìn)水平還有較大的差距。隨著環(huán)?？萍际聵I(yè)的不斷進(jìn)步，我國的污泥處理處置技術(shù)，將逐步趕上國際上污泥處置的發(fā)展趨勢(shì)，由填埋為主向焚燒處置、土地利用、建材利用和其他綜合利用方式發(fā)展。當(dāng)然，在具體的處理處置方式上，還需要根據(jù)我國的具體國情而有所側(cè)重。

2.5 無錫市污泥處理處置技術(shù)發(fā)展路徑分析

目前，無錫市對(duì)污水處理廠污泥處理處置方式主要為填埋、干化、消化制肥、外運(yùn)處置等方式，少量投入自備鍋爐“摻和焚燒”的處置方式也不能符合環(huán)境保護(hù)管理要求而且基本是無序的。

由于無錫市人多地少，用地緊張，土地資源對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束瓶頸異常突出;同時(shí)因無錫地處太湖流域重點(diǎn)地區(qū)，環(huán)境保護(hù)政策十分嚴(yán)格。直接填埋處置污泥占地很大，僅是延緩污染的處置方式，不能利用污泥的資源價(jià)值，不能最終消除污染風(fēng)險(xiǎn)，填埋場(chǎng)產(chǎn)生惡臭廢氣、滲濾液等二次污染物處理困難、成本較大;無錫土地成本相對(duì)高，填埋投資與運(yùn)營成本也較國內(nèi)一般地區(qū)要高;無錫地區(qū)大部分地區(qū)處于太湖流域二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，人口密集，規(guī)劃選址困難，與填埋場(chǎng)設(shè)置的相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求矛盾突出。

無錫市區(qū)主要的城鎮(zhèn)污水處理廠基本都保持有15%以上的工業(yè)廢水混合處理，污泥經(jīng)消化穩(wěn)定(或制肥)后采用土地利用(含農(nóng)用)處置方式盡管可以部分回收污泥處理處置成本，但也面臨相關(guān)突出問題:一是污泥中重金屬、有機(jī)毒物等可能對(duì)土壤和農(nóng)產(chǎn)品造成污染，導(dǎo)致重金屬環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等長期積累性污染問題;二是污泥制成的肥料市場(chǎng)機(jī)制未建立，肥料出路難以落實(shí)。

污泥(干化)焚燒處置方式對(duì)污泥減量最為顯著，減容率超過90%，焚燒處置占地小，也可以較為有效地利用污泥資源價(jià)值，目前國內(nèi)多采用流化床技術(shù)和與垃圾混合焚燒技術(shù)，而我市已具備已建擬建3 家垃圾焚燒熱電廠、采用流化床燃燒工藝的無錫友聯(lián)熱電有限公司等現(xiàn)狀基礎(chǔ)條件，可以大幅緩解污泥焚燒處置初始投資高的矛盾，也能有效解決焚燒處置規(guī)劃選址等困難。然而，污泥焚燒也存在兩個(gè)方面的難題:一是運(yùn)行費(fèi)用高，設(shè)備維護(hù)復(fù)雜;二是須對(duì)焚燒產(chǎn)生廢氣、廢渣須進(jìn)行妥善處置。

因此，按照無錫市實(shí)際，借鑒日本、新加坡、香港等具有同類特征的地區(qū)和城市經(jīng)驗(yàn)，分析可知:直接填埋處置方式不符合無錫社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求;土地利用(含農(nóng)用)處置方式因存在潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，在嚴(yán)格判定污泥利用價(jià)值及強(qiáng)化監(jiān)管基礎(chǔ)上短期內(nèi)采用這種處置方式較為合理，但從無錫市污水處理廠污水構(gòu)成特征分析，長期應(yīng)用土地利用處置技術(shù)同樣不能滿足我市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求;對(duì)無錫市這樣經(jīng)濟(jì)、技術(shù)基礎(chǔ)條件較好，地域環(huán)境敏感，人多地少矛盾突出的地區(qū)，采用(干化)焚燒+焚燒灰渣安全填埋(或建材化利用)為主的污泥處置方式較為科學(xué)合理，符合可持續(xù)發(fā)展要求，符合無錫社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃要求。

［1］瞿云波，魏先勛，曾光明，張德見等.城市污水處理廠污泥資源化利用途徑探討.工業(yè)水處理2004 第2期

［2］張曉明，方迎春.論城市污水廠污泥最終處置方式及資源化利用［期刊論文］－北方環(huán)境2010(5)

［3］魯群.城市污水處理廠污泥的特征及其處置［期刊論文］－中國水運(yùn)( 學(xué)術(shù)版)2006(9)

［4］王世杰.污泥處理與處置技術(shù)研究［期刊論文］－中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)2005(4)

［5］魯群.李秀.城市污水處理廠污泥特征及其處置探討［期刊論文］－中國水運(yùn)( 下半月)2011(6)

［6］張翔，宋麗華，邢莉玲，張耀煌.城市污水處理廠污泥焚燒處理的探討［J］;安徽化工，2006年05期