關于小城鎮污水處理廠污泥處理處置的探討

閻鳥飛 王繼欣

我國城鎮化進程的加快促使小城鎮污水排放量也逐年增加[1],特別是隨著“十一五”國家政策向小城鎮和農村地區的傾斜,我國小城鎮建設以前所未有的速度快速發展,生活污水和工業廢水的排放量也以數倍,甚至十幾倍的速度增長[2],這使得人們越來越注重對小城鎮污水的處理。而隨著大批小城鎮污水處理廠的建設,大量剩余污泥也將隨之產生,其處理也是刻不容緩的,因為剩余污泥不僅含水量高,易腐爛,有強烈臭味,并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬等難以降解的有毒有害物質,未經處理的剩余污泥隨意堆放,經過雨水的侵蝕和滲漏作用,極易對地下水、土壤等造成二次污染,直接危害人類身體健康[3,4]。

1 小城鎮污水處理廠剩余污泥的特點及處理處置原則

小城鎮污水主要為生活污水和以農產品為原料的工業廢水(有機廢水)的混合污水[1],剩余污泥基本上不含重金屬和有毒有害物質,但氮和磷的含量較高。小城鎮的人口規模、自來水的普及率和工農業發展的結構與水平,決定了小城鎮的污水排放量大都在(1～5)×104m3/d的規模范圍內,水量與大城市相比波動大[1],這就造成其污泥產量少,布置分散且不均勻[5]。

污泥的污染性要求對其進行穩定化、無害化及減量化處理[6],而其處置應該遵循減量—無害—資源化利用的原則[7]。

2 小城鎮污水處理廠剩余污泥的處理處置方式

1)就地處理處置。就地污泥處理強調污泥就近處理處置,在資金、場地等條件允許的前提下,在污水廠內單獨建立污泥處理系統,對污泥就地處理處置。基于中國小城鎮特點,應考慮采用基建投資少、運行管理費用低、技術簡易高效的處理處置工藝[9]。2)聯合處理處置。通過專門管路將給水污泥輸送到污水廠后,與污水污泥混合脫水一道處理處置。給水污泥脫水性能優于污水污泥,可以起到調節作用,提高污泥的脫水性[10]。3)集約處理處置。一般認為,當城市污水處理廠在10萬m3/d以上時,其污泥處理所需能量才能維持平衡。小城鎮污水處理廠污泥量通常很少,污泥處理設施的建設和運行很難產生規模效應,單獨設置污泥處理裝置,如硝化、干化、焚燒等方法,在技術經濟上是否合理要充分比較。這種情況,進行集約處理處置是較好的方法[11]。

集約處理處置就是將污泥通過管道、船運、車運等方式集中在一起進行處理處置,形成規模效應,這樣可以降低單位污泥處理量的占地面積,便于對臭氣、噪聲采取更有效的處理方法,減少對周邊環境的影響,而且當污泥采用硝化、干化、焚燒等工藝時,要求操作控制人員具有較高的素質,而采用集約化處理,可以減少人員,降低處理成本。

3 小城鎮污水處理廠剩余污泥的處置方法

3.1 衛生填埋

衛生填埋是指用過濾器或離心機進行污泥脫水并將脫水后的污泥進行土地填埋[14]。污泥的填埋有兩種方式:1)單獨填埋;2)混合填埋,例如把污泥與城市生活垃圾混合后再進行填埋[15]。

衛生填埋是大量消納污泥、快速改變城市環境衛生面貌的重要方法。衛生填埋區別于絕大部分污泥處置方法的一點是其日填埋量有很大的伸縮性。污泥被填埋后,在微生物以及其他物理、化學作用下,污泥逐漸被分解轉化,產生滲濾液,釋放出填埋氣等,并最終達到穩定化,對穩定的污泥進行開采利用,騰出的空間可繼續用于填埋新污泥[16]。

污泥填埋也存在許多問題。污泥作衛生填埋處理時,要消耗大量的土地資源,還需要注意該處的地質,水文條件和土壤條件;污泥中含有的各種有毒有害物質經雨水的侵蝕和滲漏會污染地下水及大氣,由于污泥含水率較高,加劇了垃圾填埋場滲濾液的污染,大部分混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現象[17,18]。

3.2 污泥焚燒

污泥焚燒是將污泥置入焚燒爐內,在過量空氣加入情況下,進行完全焚燒,使有機物全部碳化(重金屬離子不能被有效去除,沉積在焚燒灰中)[19],使污泥迅速和較大程度地達到減量化,并且破壞全部有機質,殺死一切病原體[14],且不受天氣和地形等因素影響,對環境的適應性強。

污泥焚燒的一次性投資大、設備投資高、運轉費用高、有機物燃燒溫度低于850℃時產生二惡英等劇毒物質,需要對煙氣進行處理,此外焚燒還要消耗大量的能源,這些都限制了污泥焚燒技術的廣泛應用[19]。

3.3 土地利用及農用

小城鎮污水處理廠污泥中含有豐富的有機物和N,P,K等營養元素及植物所必需的各種微量元素,且與大城市污水廠相比,其重金屬含量相對較低,經適當的處理后用于廢棄礦場等場地的土壤改良,增加農田、森林和園藝植物的營養是小城鎮污水處理廠污泥處置的重要方向[5,19]。

目前我國污泥的土地利用比例約為44.8%,是污泥主要的處理、處置方式之一[20],目前污泥堆肥或制復混肥的處置方法比較多。

堆肥是利用污泥的微生物進行發酵的過程。通過研究發現堆肥處理可鈍化污泥中的重金屬,降低其土地利用中重金屬的污染風險[21],同時,開展城市污泥堆肥在園林綠化上的應用,不僅拓寬其利用途徑和范圍,而且避免食物鏈污染的風險[22]。

但是現在采用的堆肥處理系統普遍運行不穩定,影響了堆肥質量,導致有機肥的銷路不好,缺乏市場競爭力。特別是國內的總體技術水平依然比較落后,過多偏向于引進國外的技術,但國外的技術存在投資高、設備昂貴且復雜、維護困難、運行成本高、能耗偏大等缺點,因此需要加強堆肥成套技術與設備的創新和技術集成,解決產品的出路問題,減少對環境的污染,提高產品的質量。

4 結語

小城鎮經濟實力與大城市有一定的距離,同時技術力量薄弱,因此適宜選擇投資運行費用少、方法成熟、操作方法簡單的污泥處理方法。而且小城鎮污水處理廠規模小,產生的污泥量少,性質不穩定,所以需要因地制宜,結合當地實際情況,選擇污泥處理處置方法,以保證小城鎮健康持續的發展。

[1]張真真,王 龍.小城鎮污水處理實用技術研究[J].甘肅科技,2007,23(2):81-83.

[2]敖良根,田文龍.利用下水道管渠處理城市污水的探討[J].市政技術,2009,27(5):507-509.

[3]孔祥娟,何 強.城鎮污水廠污泥處理處置技術現狀與發展[J].建設科技,2009(19):57-59.

[4]陳紅英,王紅濤.城市污水處理廠污泥的資源化利用研究[J].浙江工業大學學報,2007,35(3):337-340.

[5]洪 磊,張 智.小城鎮污水處理廠污泥處理方法探討[J].市政技術,2009,27(2):165-170.

[6]柯建明.北京市城市污水污泥的處理和處置問題研究[J].中國沼氣,2000,18(3):35-38.

[7]李雪松.污泥處理處置技術新進展及發展趨勢[J].天津建設科技,2009,19(4):41-43.

[8]于 峰,林建光.我國小城鎮水污染治理措施探析[J].中國資源綜合利用,2009,27(9):37-39.

[9]羅固源,韋 瑋.小城鎮水廠污泥處置及資源化方向分析[J].重慶大學學報,2005,28(9):79-82.

[10]劉 輝,張玉先.自來水廠的污泥處置與綜合利用[J].給水排水,2001,27(11):15-18.

[11]張 辰.城市污泥集約化處理[J].給水排水,2002,28(4):21-22.

[12]唐小輝,趙 力.污泥處置國內外進展[J].環境科學與管理,2005,30(3):68-70.

[13]方俊華,周 健.中國小城鎮污泥資源化方案決策方法的探討[J].重慶大學學報,2007,30(2):75-80.

[14]曹國憑,林 偉.城市污泥的處理方法及填埋技術的應用[J].水利科技與經濟,2006,12(11):758-761.

[15]趙樂軍,戴樹桂,辜顯華.污泥填埋技術應用進展[J].中國給水排水,2004,20(4):27-30.

[16]張 華.不同性質污泥在模擬填埋場中的穩定化進程研究[J].環境科學學報,2009,29(10):2103-2109.

[17]姚 剛.德國污泥利用和處置Ⅱ[J].城市環境與城市生態,2000,13(2):24-26.

[18]李金紅,何群彪.歐洲污泥處理處置概況[J].中國給水排水,2005,21(1):101-103.

[19]普大華,吳學偉.城市污泥處理處置技術對比[J].中國水運(學術版),2007,7(2):73-74.

[20]董文茂.污泥農用:引發土壤污染風險[J].環境,2007(3):65-67.

[21]陳同斌.城市污泥堆肥處理及其產業化發展中的幾個關鍵問題[J].中國給水排水,2009,29(5):104-108.

[22]劉洪濤,馬 達.城市污泥堆肥在園林綠化及相關領域中的應用[J].中國給水排水,2009,25(13):117-119.