污泥處理與處置技術(shù)研究進(jìn)展

程芳

(淄博市輻射環(huán)境和危險(xiǎn)物監(jiān)督管理中心,山東淄博　255030)

污泥處理與處置技術(shù)研究進(jìn)展

程芳

(淄博市輻射環(huán)境和危險(xiǎn)物監(jiān)督管理中心,山東淄博255030)

我國每年產(chǎn)生大量的污泥,污泥問題已經(jīng)成為我國當(dāng)前面臨的一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題。本文綜述了污泥處理與處置技術(shù)的現(xiàn)狀,總結(jié)了該領(lǐng)域內(nèi)新技術(shù)的應(yīng)用,展望了污泥處理與處置技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),并提出了相關(guān)建議。

污泥處理填埋焚燒土地利用干餾

根據(jù)《中國污泥處理處置市場(chǎng)分析報(bào)告，2013版》，截止2013年三季度末，全國城鎮(zhèn)污水處理量達(dá)到1.47億立方米/日。預(yù)計(jì)到2015年末，污水處理廠濕污泥(含水率80%)全年產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸，即日產(chǎn)污泥9.2萬噸。鑒于污泥中含有大量的有害成分如有機(jī)污染物、重金屬、病原菌、寄生蟲等，如此巨量的城市污泥，如果得不到妥善處置，將會(huì)對(duì)土地資源、水環(huán)境和城市衛(wèi)生環(huán)境等帶來巨大的威脅。科學(xué)地處理處置污泥已成為一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。

根據(jù)調(diào)查分析，我國污泥處理處置的主要方法中，土地利用占44.8%、填埋占31%、其他處置占10.5%、還有13.7%的污泥沒有得到任何處置[1]。傳統(tǒng)的污泥處理與處置方法各有利弊，需要權(quán)衡使用。安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的污泥處置方式是污泥產(chǎn)業(yè)必然的發(fā)展方向，具有重大的環(huán)境意義。

1　填埋的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

污泥的衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，是一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)。填埋的優(yōu)點(diǎn)是處理容量大、見效快。但它也存在一些突出的問題。一是占用大量的土地資源，不少城市已經(jīng)很難找到合適的場(chǎng)地建設(shè)新的填埋場(chǎng);二是填埋污泥可能造成填埋場(chǎng)滲濾系統(tǒng)的堵塞，大大縮短了填埋場(chǎng)的壽命;三是填埋污泥產(chǎn)生大量的滲濾液，有害成分的滲漏可能對(duì)附近的土地和地下水造成污染;四是對(duì)填埋氣進(jìn)行資源化利用的填埋場(chǎng)較少，填埋氣體不但污染大氣而且對(duì)附近居民的健康造成隱患;五是由于污泥的流動(dòng)性和不穩(wěn)定性，容易發(fā)生坍塌事故[2]。

調(diào)查還表明，建設(shè)完全規(guī)范的無害化污泥單獨(dú)填埋場(chǎng)，投資遠(yuǎn)不如想象的節(jié)省。一個(gè)日填埋量1000噸的污泥單獨(dú)填埋場(chǎng)(20年的使用期)，需投資0.5到2億元。每噸污泥的處理成本(含投資成本)達(dá)15到30元，而且對(duì)污泥填埋的后續(xù)環(huán)境管理與處理成本還未考慮在內(nèi)[1]。

填埋法處置污泥過去在發(fā)達(dá)國家采用的較多，但目前可供填埋的場(chǎng)地越來越少，因此其所占比例也越來越小。但是在發(fā)展中國家，由于監(jiān)管要求松、技術(shù)門檻低、初期投資少，這種方式仍然是主要的處置方式。

2　土地施用的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

目前我國的污泥農(nóng)用比例約44.8%，是主要的處理方式之一。我國污泥農(nóng)用起于1961年北京高碑店污水處理廠的污泥農(nóng)用項(xiàng)目。在國外污泥處置方式中，農(nóng)用的比例也在逐年攀升。

污泥農(nóng)用可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提供植物需要的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分[3]。但在我國污泥農(nóng)用仍然存在著隱患和風(fēng)險(xiǎn)。一是我國關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)的研究體系尚不健全，對(duì)于污泥處置的風(fēng)險(xiǎn)研究可用數(shù)據(jù)不充分，而且這些數(shù)據(jù)通常是基于短期(一到三年)的實(shí)驗(yàn)獲得，長期(十年以上)的田間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為缺乏。多數(shù)研究表明，污泥的有害成分進(jìn)入土壤后，其不利影響一般不會(huì)立刻表現(xiàn)出來，但若長期大量使用，其負(fù)面效應(yīng)就會(huì)明顯地表現(xiàn)出來[4];二是許多發(fā)達(dá)國家已對(duì)污泥的處置制定了詳細(xì)的法律法規(guī)，對(duì)污泥的標(biāo)準(zhǔn)、施用地點(diǎn)的選擇、水源的保護(hù)、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運(yùn)輸?shù)榷甲髁讼鄳?yīng)規(guī)定，而我國相關(guān)規(guī)定遠(yuǎn)不及國外的細(xì)致周全。目前比較有指導(dǎo)意義的標(biāo)準(zhǔn)僅有一個(gè)2008年制定的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》;三是污泥土地利用，涉及到農(nóng)業(yè)、園林、市政、衛(wèi)生等多個(gè)部門資源分配、利益分配和管理權(quán)限分配，使得本來復(fù)雜的問題更加復(fù)雜，實(shí)施后問題也比較多。

3　焚燒的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

污泥焚燒可以達(dá)到95%左右的減量率，是一種一勞永逸的方法。而其它的處理方法如土地利用、填埋、建材利用等后續(xù)問題比較多，如果在監(jiān)管和污染控制方面存在漏洞，將會(huì)造成更加嚴(yán)重的二次污染[5]。雖然在價(jià)格上污泥焚燒成本是其他工藝的2～4倍，但如果綜合計(jì)算所有成本，將后續(xù)監(jiān)測(cè)與管理等其它隱性費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，污泥焚燒的費(fèi)用就不一定是最高的了。但是初期投資成本過高成為制約污泥焚燒的一個(gè)重要因素。

雖然焚燒法具有比較突出的優(yōu)點(diǎn)，但是也要注意幾個(gè)問題。一是焚燒廢氣的控制。焚燒可能產(chǎn)生二噁英、氮氧化物、硫氫化物、稠環(huán)碳?xì)浠衔锏任廴疚铩？梢酝ㄟ^控制焚燒爐溫、利用煙氣凈化系統(tǒng)等方法做到焚燒廢氣達(dá)標(biāo)排放[6]。二是焚燒飛灰和底渣的管理。污泥焚燒的飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，需要按照危險(xiǎn)廢物進(jìn)行處置。焚燒底渣需要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行鑒別，如果屬于危險(xiǎn)廢物，按照危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。不屬于危險(xiǎn)廢物，可按一般固體廢物處置或者綜合利用。

4　水泥窯協(xié)同處置

污泥的再利用技術(shù)中比較成熟的是利用污泥制造水泥。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市污泥，不僅能實(shí)現(xiàn)污泥的減容和減量，而且燃燒后的殘?jiān)蔀樗嗍炝系囊徊糠郑恍枰獙?duì)焚燒灰進(jìn)行處理，是一種兩全其美的水泥生產(chǎn)途徑[7，8]。

但是作為建材，污泥添加量過大會(huì)造成水泥品質(zhì)的降低，形成新的資源浪費(fèi)。因此這種方法能夠處理污泥的量是有限的，很難滿足工業(yè)化污水處理規(guī)模需求的處理量，不能作為一種主要的處理方法。

5　污泥處置的新技術(shù)

污泥處置的其他方法如制造纖維板[9]、生產(chǎn)陶粒[10]、渦流熔爐處理污泥等均有一定的研究，但是商業(yè)化應(yīng)用還未成熟。目前商業(yè)化應(yīng)用比較成熟的一項(xiàng)污泥處置新技術(shù)是干餾法處理污泥。

干餾是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過程。將燃料的燃燒與污泥的干餾分別在兩個(gè)獨(dú)立的空間進(jìn)行。通過氣體燃燒室的階段性升溫，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化可利用的冷凝水、可燃?xì)怏w和生物碳，同時(shí)來自污泥的重金屬被鈍化并固定在灰分中[11]。

干餾法具有突出的優(yōu)點(diǎn):一是干餾處理污泥的過程是碳的還原過程，將有機(jī)碳元素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)碳元素，干餾法處理污泥產(chǎn)生的副產(chǎn)品即生物碳具有很高的附加值，其化學(xué)性能穩(wěn)定，能夠長期保存，通常作為土壤改良劑用于園林、花卉、草原、農(nóng)業(yè)等;二是干餾處理污泥全過程是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進(jìn)行，避免了產(chǎn)生二噁英、氮氧化物和硫氧化物等有害物質(zhì);三是干餾處理污泥過程中產(chǎn)生的混合氣(水蒸汽、不凝可燃?xì)?經(jīng)過凈化、分離處理后可以再利用;四是污泥在污水處理廠只要新建一個(gè)污泥干餾處理車間就能處理自身產(chǎn)生的污泥，擺脫了污水處理廠在進(jìn)行污泥處理時(shí)，所受到的外部條件制約;五是干餾法將污水處理廠產(chǎn)生的污泥直接輸送到干餾機(jī)組內(nèi)進(jìn)行處理，避免了污泥在存放過程產(chǎn)生臭氣，污染大氣環(huán)境。

綜上所述，干餾法處置污泥投資相對(duì)節(jié)省、占地少、污染小、能實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，具有傳統(tǒng)處置方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，必將得到更廣泛的應(yīng)用。

6　展望

我國的污泥產(chǎn)量大、成分復(fù)雜，不是任何單一技術(shù)就可以解決的。從長遠(yuǎn)的角度來看，污泥的處理技術(shù)應(yīng)該與污水處理的工業(yè)化、規(guī)模化過程相匹配。把污水——污泥處置作為一條流水線上的兩個(gè)環(huán)節(jié)，污泥達(dá)到終端處置消耗的時(shí)間應(yīng)當(dāng)大體與污水處理速度相當(dāng)。否則，水處理的高效率會(huì)造成污泥處置的遲滯，帶來一系列的二次污染問題。

污泥是個(gè)社會(huì)問題，涉及到環(huán)保部門、建設(shè)部門、農(nóng)業(yè)部門、國土部門以及發(fā)改委等多個(gè)部門，一個(gè)部門無法單獨(dú)解決問題，各個(gè)部門要協(xié)調(diào)管理。從完善的政策法規(guī)到科學(xué)有效的監(jiān)管，形成整體的管理鏈，污泥處理處置才能得到快速的發(fā)展。

[1]王凱軍,余杰.城市污水廠污泥處理與處置技術(shù)的思路調(diào)整[C].中國水網(wǎng)2008水業(yè)高級(jí)技術(shù)論壇論文集,2008:128-133.

[2]閆志彬,孫開.國外污泥處理發(fā)展概況[C].中國石油和化工勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)熱工專委會(huì)、全國化工熱工設(shè)計(jì)技術(shù)中心站201 0年年會(huì)論文集,2010:284-292.

[3]郭媚蘭.城市污泥和污泥與垃圾堆肥的農(nóng)田施用對(duì)土壤性質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1994,1 3(5):204-209．

[4]Richard B,Stcenhuis T．Ef fect of sludge processing mode,soil texture and soil pH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading[J]．Enviornment Pollution, 2000,1 09:327-346．

[5]郭艷.污水污泥焚燒技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保,201 3, (1 0):67-67．

[6]楊海英,魏玉芹,陳小方,陳姍虹.污泥焚燒過程中污染物排放及控制分析[J].珠江水運(yùn),201 4(5):69-71．

[7]廖慶強(qiáng),姚素瑩.水泥窯處置城市污水處理廠污泥工藝污染防治分析[J].中國資源綜合利用,201 0,28(9):48-50．

[8]施惠生.利用水泥窯處理污水廠污泥的應(yīng)用研究水泥[J].2002, (7):8-1 0．

[9]周少奇.城市污泥處理處置與資源化[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2002．

[1 0]楊小文,杜英豪.污泥熱干化在美國的應(yīng)用[J].中國給水排水, 2002,1 9(1):90-92．

[11]郭立新,劉天元,羅景輝,李燕.污泥熱處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008,3l(3):90-94．

A huge amount of sludge was produced annually in China. Sludge contam ination has become a serious problem. This paper review s the research developments and new methods applications in sludge disposal. Trends and perspectives of sludge disposal are also introduced. At last, suggestions about sludge problem were raised in this paper.

sludge disposal;sludge landfill;sludge incineration;agriculture use; destructive distillation

程芳(1984—),女,山東青島人,工程師,博士學(xué)位,主要從事環(huán)境污染的防治工作。