城市污泥處理處置措施

污泥是指污水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物, 是污水處理廠的必然產(chǎn)物，含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等;常常伴有惡臭氣體，且數(shù)量巨大，增長(zhǎng)迅速，是亟待解決的城市廢棄物。

污泥中的有機(jī)物

城市剩余污泥中有機(jī)物含量約為55%～60%，其中N、P以有機(jī)態(tài)存在,可以緩慢釋放而且肥效具有性。污泥中易降解的有機(jī)物:水溶物，半纖維素，粗蛋白質(zhì)。難降解的有機(jī)物：粗脂肪，纖維素，木質(zhì)素。

污泥中的無(wú)機(jī)物

污泥中除了含有大量氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素外,還富含多種微量元素如Ca、Mg、Zn、Fe、B、Mo等。同時(shí)城市污泥中含有種類繁多的重金屬如Cu、Cd、Ni、Cr、Hg等。在污水處理過(guò)程中,70%～90%的重金屬元素通過(guò)吸附式沉淀而轉(zhuǎn)移到剩余污泥中，而這些重金屬的毒性限制了污泥的農(nóng)業(yè)使用。

城市污水處理場(chǎng)污泥主要包括柵渣、沉砂池沉渣、浮渣、初沉池污泥、二沉池剩余活性污泥。其中柵渣和沉砂池沉渣多為粒度較大的無(wú)機(jī)固體顆粒物，一般作為垃圾處理，初沉池污泥和二沉池剩余活性污泥有機(jī)質(zhì)含量高，初沉池污泥含病原體和重金屬化合物，二沉池生物污泥基本成分為微生物體，易腐化變質(zhì)，需回收利用妥善處置。污泥成分復(fù)雜，除上述物質(zhì)外，還含有大量氮、磷和多種微量元素及有機(jī)質(zhì)，也可能含有有毒有害、難降解的有機(jī)物等物質(zhì)，若處置不當(dāng)，可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。

國(guó)內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀

1.國(guó)外污泥處理處置

目前國(guó)內(nèi)外污泥處置方法主要有污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、土地利用。表1 是污泥常用的處置方法在幾個(gè)國(guó)家所占比例的對(duì)比。

2.國(guó)內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀

我國(guó)早期污泥產(chǎn)量低且成分簡(jiǎn)單，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后作為農(nóng)肥。20世紀(jì)80年代，城市污水處理場(chǎng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展, 但污水處理過(guò)程產(chǎn)物——污泥，大多經(jīng)簡(jiǎn)單處理后進(jìn)行農(nóng)田利用和堆放消納。20世紀(jì)90年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，我國(guó)隨即展開(kāi)污泥處理處置方案研究，經(jīng)十多年的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已有了污泥衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒等傳統(tǒng)處理處置方法，也有制肥、制作建筑材料、制混凝土輕質(zhì)骨粒等新型處理方法的示范項(xiàng)目。目前, 國(guó)內(nèi)污泥處理處置技術(shù)所占的比例如圖1所示 。三、國(guó)內(nèi)外污泥的處理處置方法的分析與對(duì)比

1.焚燒處理在各國(guó)的應(yīng)用

污泥焚燒是利用污泥含有的有機(jī)成分較高(約占70%～80%)，具有一定熱值等特點(diǎn)來(lái)處置污泥。污泥焚燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其處理的*性，減量率可達(dá)到95%左右，處理速度快，污泥中有機(jī)物被*氧化，重金屬(除汞外)幾乎全被截留在灰渣中。污泥焚燒過(guò)程所產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電和供熱，而焚燒灰具有吸水性、凝固性，還可以用于制作建筑材料。污泥焚燒發(fā)電是能實(shí)現(xiàn)污泥處理的減量化與資源化的。在日本，該方法已占污泥處理總量的55%以上、歐盟也在10%以上。

污泥焚燒也存在問(wèn)題，首先污泥熱值較低，同時(shí)污泥內(nèi)在水分較難去除，影響燃燒穩(wěn)定性，還有污泥焚燒及其系統(tǒng)如何滿足環(huán)保要求，避免二次污染產(chǎn)生，例如如何避免產(chǎn)生二惡英也是目前焚燒技術(shù)面臨的一個(gè)難題。再有焚燒的價(jià)格昂貴，從國(guó)外的情況看，焚燒投資以及運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)，是其他工藝的2～4倍。在歐盟污泥海洋棄置被禁止，污泥填埋越來(lái)越受限制時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后的成員國(guó)如希臘、葡萄牙等國(guó)家，由于污泥焚燒的成本高，也沒(méi)有選擇或很少選擇使用焚燒方式處置污泥。在我國(guó)也僅是東部沿海一些發(fā)達(dá)城市如廣州存在污泥焚燒處理，且有嚴(yán)格的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)限制。

2.污泥衛(wèi)生填埋在各國(guó)的應(yīng)用

污泥衛(wèi)生填埋是發(fā)達(dá)國(guó)家早期處理污泥的一種方式，現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展污泥填埋問(wèn)題突出也備受爭(zhēng)議?，F(xiàn)在隨著人口增加，土地資源匱乏，而污泥的衛(wèi)生填埋需占用大量土地、耗費(fèi)可觀，使其應(yīng)用受到制約；由于污泥的含水率高，加劇了垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液的產(chǎn)量，污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)易污染地下水，現(xiàn)在大部分和垃圾混合填埋的垃圾場(chǎng)存在拒收污泥的現(xiàn)象；另外，因高含水率污泥易引起填埋堆體的整體層移動(dòng)滑坡，影響填埋場(chǎng)安全，同時(shí)，由于污泥含水量高，顆粒細(xì)，透水性差，極易造成滲濾液和填埋場(chǎng)氣體收集系統(tǒng)的嚴(yán)重堵塞，使?jié)B濾液無(wú)法排出，沉積的甲烷氣體越來(lái)越多。因此污泥填埋技術(shù)并沒(méi)有終避免環(huán)境污染問(wèn)題, 而只是拖延了污染產(chǎn)生的時(shí)間，沒(méi)有從源頭上、根本上解決污泥處置問(wèn)題，也沒(méi)有利用到污泥作為一種生物固體資源的價(jià)值。

美國(guó)污泥的主要處置方法是循環(huán)利用，而污泥填埋的比例正逐漸下降，美國(guó)許多地區(qū)甚至已經(jīng)禁止污泥地方填埋；1999年歐盟的固體廢棄物土地填埋法令(于2006年起實(shí)施)，要求所有歐洲國(guó)家用于土地填埋的固體廢棄物中有機(jī)物含量必須逐年遞減，其中污水廠污泥也是該法令規(guī)定的固體廢棄物種類之一。根據(jù)歐盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 由于法規(guī)政策的導(dǎo)向作用使污泥處置方式有了很大的變化，污泥填埋所占比例大幅度下降(從1997年的41%下降到2003年的7%)。歐盟成員國(guó)中, 法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、愛(ài)爾蘭等國(guó)家污泥填埋有逐年下降的趨勢(shì)。2005年法國(guó)禁止污泥填埋 。

相對(duì)我國(guó)污泥填埋的現(xiàn)狀，現(xiàn)在可供填埋的場(chǎng)地已十分有限，不少城市很難找到新的填埋場(chǎng)；根據(jù)現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展，相信在未來(lái)我國(guó)的污泥填埋量必將大幅度減少，而轉(zhuǎn)向?qū)ξ勰嗑C合利用更加合理的處置處理方式。

3.土地利用在各國(guó)的應(yīng)用

污泥土地利用是污泥分散消納的一種方式，是指通過(guò)覆蓋、噴灑、注射等方式，將污泥作為一種有機(jī)肥料或土壤改良劑，施入土壤表面或土壤中，以達(dá)到改善土壤性質(zhì)，提高土壤綜合肥力的目的。所有將污泥歸還于土地的利用方式均可稱為污泥的土地利用，可以有多種方式：農(nóng)田利用、林地利用、園林綠化利用以及退化土壤的修復(fù)等。

現(xiàn)階段適合我國(guó)國(guó)情的污泥處置方法主要是污泥的土地利用。在建國(guó)初期我國(guó)土地肥料90%是有機(jī)肥料，而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展土地的肥料更多的來(lái)源于化肥，有機(jī)肥料所占比重日益下降，這使我國(guó)土地的土質(zhì)惡化，土壤肥力降低；據(jù)第二次全國(guó)土壤普查結(jié)果顯示，我國(guó)中低產(chǎn)更低土壤所占比例大，耕層薄、結(jié)構(gòu)差、缺乏有機(jī)質(zhì)的耕地3290.0 hm2，缺氮的耕地3305.0 hm2 。約占耕地面積的35 %；缺磷耕地6726.6 hm2，占耕地面積的70.7%。因此，在土壤質(zhì)量嚴(yán)重下降的形式下，如何解決用地與養(yǎng)地的矛盾，增加有機(jī)肥料, 維持土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)平衡，是農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的問(wèn)題。近些年來(lái)國(guó)家實(shí)施了秸稈還田來(lái)彌補(bǔ)使用化肥帶來(lái)的副作用；現(xiàn)在作為富含有機(jī)質(zhì)的污泥如果能大量的土地利用，也必將對(duì)改善我國(guó)土壤的土質(zhì)起到一定作用。

此外, 我國(guó)相繼出臺(tái)了CJ 248-2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》、CJT 289-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》、CJT 291-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》、CJ/ T 309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》一系列標(biāo)準(zhǔn)，將推動(dòng)污泥土地利用的進(jìn)一步發(fā)展。

污泥土地利用要注意的問(wèn)題

1.重金屬污染及其控制

2006年，中國(guó)地理科學(xué)與資源研究所從全國(guó)范圍內(nèi)選取了107個(gè)城市污水處理廠的污泥樣品，測(cè)定其重金屬含量。結(jié)果表明，中國(guó)城市污泥中As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 和Zn 的含量總體上呈下降趨勢(shì), 與《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》相比，當(dāng)超標(biāo)率很低，絕大部分可以經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后進(jìn)行土地利用。表3是我國(guó)污泥土地利用重金屬的控制和其他幾個(gè)國(guó)家的對(duì)比。可知我國(guó)對(duì)施用污泥重金屬的控制還是相對(duì)嚴(yán)格的。

為了減輕污泥中重金屬對(duì)植物生長(zhǎng)的不利影響可從兩方面考慮，

1）使污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定形態(tài)，即將其固定或鈍化，

2）去除污泥中重金屬如重金屬瀝濾，主要通過(guò)降低污泥pH值將污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)，瀝濾到液相中，然后通過(guò)固液分離而去除。通過(guò)近些年研究發(fā)現(xiàn)堆肥處理可鈍化城市污泥中的重金屬，降低其土地利用中重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.有機(jī)污染物的控制

目前我國(guó)對(duì)于污泥中有機(jī)污染物的在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的研究主要集中在污泥中有機(jī)污染物種類及含量的分析以及關(guān)于堆肥對(duì)有機(jī)污染物的去除影響，對(duì)于污泥施入土壤后的毒性、轉(zhuǎn)化、去向生態(tài)效應(yīng)和調(diào)控措施等方面缺乏研究。

污泥中含有的有機(jī)污染物, 有多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、可吸附有機(jī)鹵化物(AOX)、多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)、礦物油等，這些有機(jī)污染物主要工業(yè)廢水，因此控制污泥中的有機(jī)污染物有效、經(jīng)濟(jì)的策略是源頭控制，即生活污水和工業(yè)廢水嚴(yán)格分開(kāi)，對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)處理 。

我國(guó)在污水污泥中重金屬與有機(jī)污染物這兩個(gè)領(lǐng)域的研究還有很多工作要做，包括其表現(xiàn)形式，以及污泥處理過(guò)程中的變化及對(duì)土壤-污泥系統(tǒng)的影響。

3.病原體的污染控制

污泥中含有大量的致病微生物和寄生蟲卵，如果不經(jīng)過(guò)有效的處理就使用到土地上會(huì)對(duì)環(huán)境和人的身體健康造成嚴(yán)重的影響。目前常用的滅菌方法有消化處理法(包括厭氧消化和耗氧消化)、石灰消毒法、輻射處理法、加熱干燥法、堆肥法等。

4.污泥中使用總量的控制

某塊土地施用污泥數(shù)量有一定限度，具體的污泥施用量應(yīng)在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)氣候條件、地理環(huán)境、作物種類及土壤同化能力，制定適合本地區(qū)特點(diǎn)的污泥施用額定負(fù)荷量，以確保污泥的土地施用安全。歐共體污泥農(nóng)用準(zhǔn)則規(guī)定了10年內(nèi)每公頃土地的污泥施用量。