李淑展
(鄭州大學 土木工程學院,河南 鄭州 450001)
污水處理事業的快速發展,對城市水環境的改善和再生水的利用發揮了重要作用,但隨之產生的污泥如果未能及時得到合理的處置,不僅不能充分發揮消除污染、保護環境的作用,反而會大大弱化污水凈化的功能。為污泥尋找可靠和經濟的出路,已成為整個社會與自然界面臨的亟待解決的大問題。
河南省污水處理逐漸完善。截止2010年底,河南省已經投入運行的城鎮污水處理廠共146座,設計污水處理規模為646萬t/d,在這些項目中大多采用了氧化溝工藝,這意味著污泥的產量也在大幅增加,2010年污泥量產生約116.6萬t(含水率80%左右)。隨著城鎮污水處理廠新建、擴建及提標改造工作的持續開展,預計2015年河南省污泥產生量將達到5900t/d,污泥處理處置工作面臨的形式將更加嚴峻。河南省針對污泥的處理與資源化處置從政策法規和技術實踐上也進行了不懈的探討與實踐。
政策的扶持與相關法規的完善是污泥處理與資源化產業發展的首要前提與基礎。目前我國還沒有一個綜合的污泥環境管理體系,污泥處理處置相關指導性標準的空缺將導致其技術路線選擇、方案制定、工程設計、施工、驗收等階段都無法保證污水處理工程的實際效果。同時,也導致了相關部門進行監督管理的政策依據的缺失,這是目前國內急待解決的問題。
國家計委、建設部、國家環保總局《關于推進城市污水、垃圾處理產業化發展的意見》拉開了污泥產業化發展的序幕,并為各項具體政策的制定提供了依據。河南省對于污泥處置問題也越來越重視,頒布了許多相關的法規。例如《鄭州市2008年整治違法排污企業保障群眾健康環保專項行動工作方案》的通知規定:對城鎮污水處理廠超標排污的,未對污泥進行無害化處理的,拒報或者謊報排污申報登記事項的,未安裝自動監測設備或者未與環保部門聯網的,要嚴格按照《中華人民共和國水污染防治法》的規定對其運營單位進行處罰。《河南省城鎮污水處理廠污水污泥檢驗監測管理辦法(試行)》規定:省建設廳負責全省城鎮污水處理廠污水、污泥檢驗監測的監督管理工作。各市、縣建設(市政)行政主管部門負責組織監督、檢查本區域內各城鎮污水處理廠污水、污泥的檢驗監測工作。這一系列法規的出臺,為河南省污泥的處理處置奠定了法治基礎,強化了污泥處置的責任落實,有力的推動了技術研究的進展和實踐設施的完善。
河南省各地區針對污泥處理與處置問題,結合各地實際情況進行了多種多樣的技術研究與實踐探索。
污泥填埋處理具有投資少、容量大、見效快等優點,是目前污水處理廠主要的污泥處置方法。以鄭州為例,目前鄭州市共有3座污水處理廠,即王新莊廠、五龍口廠和馬頭崗污水處理廠。其中王新莊、五龍口兩廠每天共收集和處理50萬t污水,產生污泥約250t,每年兩廠共產生9萬t污泥。據專業人士估算,待馬頭崗污水處理廠投入運營后,鄭州市的污水處理率將達到85%,而年污泥產生量也將有16萬t左右。因此大量的污泥處置成為日益嚴重的問題。在王新莊污水處理廠,污泥通過濃縮機和脫水機的處理,含水量降為80%,最終成為可以填埋的污泥,運至鄭州西部的小劉莊垃圾場進行填埋。五龍口污水處理廠沒有污泥消化系統,其含水量過高,運輸成為問題,給城市環境帶來了風險和危害。日前,市污水凈化有限公司拿到了污泥處置工程的批復,該公司將在中牟縣投資興建日處理污泥600t的工程,用來處理鄭州污水處理廠排出的污泥。該工程選址位于中牟縣八崗鄉,征地面積397畝,建設工期1年,總投資1.76億元,先行實施日處理污泥100t能力的生產線,可滿足鄭州市污泥處置需求。屆時,鄭州污水處理廠產生的污泥在這里脫水后,經過添加輔料、曬場翻曬和生化堆肥腐熱等幾道工序之后,再由破碎機破碎成粉狀,可制成高效優質的有機肥,實現了污水處理的綜合效益。
除了填埋外,污泥還能進行肥料化處置。污泥制肥就是把城市污水污泥經過堆肥、混合、發酵、烘干、造粒、包裝等一系列工序后,變廢為寶轉化為富含各種有機物的農家肥,進而再生產出各種有機專用肥。由于目前廣大農村大量使用化肥,造成土壤有機質嚴重缺乏,由污泥轉化而成的各種有機肥,將有效地填補這種需要。
河南省第一個污泥制肥項目在許昌正式建成投產。許昌市區污水管網總長約130多km,污水處理廠日處理工業廢水和生活污水8萬多t,隨著城市污水處理能力的不斷提高,許昌市污水凈化后的污泥生產量也將由目前的40t/d逐步提高到100t/d。許昌市污水凈化公司利用污泥制作的小麥有機無機復混肥取得了良好發展勢頭,在污泥處理與處置上實現了環保與經濟效益同步增長。資料顯示,2004年許昌市污水凈化公司產出污泥量11677t,而且全部被利用于制作肥料,不但大大的改善了環境,從根本上解決了污泥的去路和去向問題,避免了二次污染現象的發生,而且從一定程度上為公司第三產業的發展增加了經濟效益。根據客戶反饋意見看,這種小麥復混肥不但肥效好,而且對旱澇保墑都比同類化肥效果好。
洛陽瀍東污水處理廠污泥處置工程是該污水處理廠的配套工程,位于洛陽邙山鎮水口村。該污泥處理車間于2006年3月開始建造,8月建設試生產,解決了瀍東污水處理廠、澗西污水處理廠和新區污水處理廠的每天產生228t脫水污泥無害化處理問題。工程占地12.6萬m2,日處理規模為228t(82%含水率),產出顆粒營養土24t(10%含水率)和營養土32t(35%含水率)。符合國家標準要求的顆粒營養土和營養土全部作為園林綠化有機肥料、綠化用改良土、回填土利用。這類產品富含有植物所需的腐殖質和營養成分,其有機質含量高達30%以上,肥效高于畜禽糞便。
河南省三門峽市經濟技術開發區開發區污水處理廠干污泥中有機質平均占68.7%,氮、磷、鉀分別為5.18%、9.3%、0.9%,三樣總和為15.38%,可以進一步加工成我國現行的復混肥國家標準中的低濃度三元肥的含量25%標準第復混肥。污水處理廠每年產生污泥1萬t左右,若每年以生產330d計,一年可實現利潤:9591.68×330=3165254.40元(317萬元),即1.6年即可收回全部投資。
污泥制酶也成為其資源化利用的一種方法。三門峽市酶制劑廠利用城市污泥、果渣等有機固體廢棄物年產1000t角質酶生產線。項目總投資21000萬元,分兩期建設。一期:新建一條利用城市污泥、蘋果渣(濕)等有機固體廢棄物年產1000t角質酶生產線。二期:新建一條利用有機廢棄物厭氧發酵生產線1000t脂肪酸(VFA)項目。以上兩項技術均引進江南大學生物研究所最新科研成果和先進的生產工藝,采用國內最新專利生物酶制劑設備生產,該項技術是國家“863”高新技術成果和產業化推廣項目,為城市污泥、蘋果渣等有機固體廢棄物資源化生產生物活性產品,帶來了巨大的市場空間。污泥定向產酸并發酵生產高附加值的生化產品,符合“以廢治廢”和國家倡導的資源綜合利用原則,生產成本低廉,能保護環境、減少城市污染物占用土地和污染河流。產品在國際國內市場上競爭優勢明顯.具有良好的經濟效益和社會效益。
污泥燃燒后的產物與粘土的組成基本接近,因此,用粘土制磚時加一定量的污泥一般是可行的。南陽市油田振興特種油品有限公司總投資100萬元溶劑萃取法處理含油污泥項目,建設一套年處理能力1萬t的含油污泥處理工程,對污泥中的原油進行回收,并進行廢渣無害化處理后固化制磚(不需要粘土)。該項目采用溶劑萃取工藝,回收的原油返銷油田,而污泥固化磚做路面磚,銷路及市場前景均好。
污泥資源化是污泥處置的最終出路。河南省在污泥處理與處置方面已經邁出了試探性的第一步。要采取先進的污泥處理處置工藝,降低污泥對環境的影響,又要降低運行成本,確實難度很大,但是面對每天產出的大量污泥,河南省將繼續進行不懈的努力。