国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析

2008-7-15 8:04:24  作者:李季 吴为…  来源:艾普网  【 查看评论
摘要:国内外污水处理厂污泥产生、处理及处置分析
关键词:污泥产生 处置分析 污泥处理

1 国内外产生量

  随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污厂约427余座,年处理能力为113.6亿立方米[1]。根据有关预测,我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长,2010年污水排放量将达到440×108 m3/d;2020年污水排放量达到536×108 m3/d[2]
  污泥是污水处理后的附属品、是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥量通常占污水量的0.3%~0.5%(体积)或者约为污水处理量的1%~2%(质量),如果属于深度处理,污泥量会增加0.5~1倍。污水处理效率的提高,必然导致污泥数量的增加。目前我国污水处理量和处理率虽然不高(4.5%),但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨[3],而且还以每年大约10%的速度增长[4]
  西方发达国家由于工业化进程早,经济实力雄厚,所以污水处理技术先进,处理程度较高。但是自从1875年英国伦敦建立世界第一个污水处理厂以来,污泥处理问题便成为市政管理的重要问题之一。随着城市人口的增长、市政服务设施的不断完善、污水处理技术的不断提高,欧、美等发达国家的污泥产量每年大约以5%~10%的速度增长。影响污泥产生的因素来自多方面,污水、污泥处理技术的应用和改善以及人口增长是导致污泥质和量同步增加的主要因素,另外一些环境政策的实施,如禁止污泥陆地填埋、对填埋容量的关注、执行填埋法令后封闭填埋场、禁止填埋场填埋庭院垃圾等政策以及污泥处置费用高昂、污泥产品市场需求等地方经济发展要求也促进了污泥利用的增加。美国各州以及联邦法令,尤其是503污泥法令自1991年的实施已经部分地鼓励了污泥的循环利用而不仅仅是污泥处置。
  据美国环保署估计,1998年全美干污泥产量为6.9百万吨。在过去的20年,美国人口和开展市政污水处理的人口数量皆得到显著增加,而且自从1972年政府颁布水净化条例以来,污泥量得到了快速的增加。可以预计,随着人口水平的持续增加,污泥的产量还会增加,而且污泥产量的年增长速率会超过市政所能提供污水处理服务人口的增长速率。1986~1996年期间,美国只经过1级处理的污水流量减少了4%,而经过二级或更高级处理的污水流量增加了2%。假设这种趋势发展下去,根据市政所能提供污水处理服务人口的增长和污水二次处理以及污泥产量的轻微改变进行预测,到2005年美国干污泥产量将达到7.6百万吨,2010年将达到8.2百万吨。这就是说,从1998年到2010年,污泥产量将增加19%。下表是1998年以后美国污泥产量和处理状况及预测[57]

表1 美国污泥产量及其预测
年份1998200020052010
有利利用(百万吨)

(干污泥)

土地利用2.83.13.43.9
先进处理0.80.911.1
其他有益利用0.50.50.60.7
小计4.14.555.7
处置(百万吨)

(干污泥)

地表处置/陆地填埋1.210.810
焚烧1.51.61.51.5
其他0.10.10.10.1
小计2.87.17.68.2
总计(百万吨)6.97.17.68.2
出处:U.S. EPA:Biosolids Generation, Use, and Disposal in the United States.September 1999

  1990年欧洲干污泥产量为11.07百万吨,到1999年干污泥产量达17.46百万吨[4]。到2005年,欧洲将建立许多新污水处理厂,一些国家污泥产量将几乎增加300%,污泥管理将是一个严峻挑战,选择处理处置方法也将会具有更大的经济和环境内涵。由于城市污水处理要求的日益严格,欧洲城市污泥产量预计将增加50%。下表为欧洲国家污水处理厂污泥的处理和预测[41]

表2 欧洲污水处理厂污泥的处理和预测(干泥) 单位:103吨重/年
年份处置比利时丹麦德国希腊法国爱尔兰卢森堡荷兰奥地利葡萄牙芬兰瑞典英国合计
1992 水体消纳14282296
循环利用1711010181402451346338874722351
填埋3425846651311641775875631301624
焚烧40274110126690592
其它8703131324122
合计591752208666433793241901261502439985228
1995 水体消纳15267282
循环利用221201151148977956344861206482853
填埋3925857651141431925888721061141747
焚烧404111615666110844
其它17934233151119185
合计78185251266764401036619014715823611585910
1998 水体消纳240240
循环利用33125127045722591006874856723037
填埋3725744829217110858147651181494
焚烧11505582143150661441196
其它328912342519193
合计113200266186878431338119624615011936160
2000 水体消纳0
循环利用4012513346640659110681049010143605
填埋432560890713516858209601111379
焚烧11507322693200663261657
其它37622343519180
合计1312002736969801001340119634815014706821
2005 水体消纳0
循环利用47125139177658491106810811511183947
填埋4025500922916858215451141187
焚烧14508384074200653321910
其它58582343619198
合计15920027879911721131440119535916015837242

  到2005年,欧洲15个成员国干污泥产量预计可能由1992年的660万吨上升到至少940万吨。欧委会希望:到2005年污泥农用比例上升73%达到污泥总产量的53%;污泥焚烧比例达到总产量的25%,比目前增加大约300%;到2005年填埋数量比目前下降24%[4547]

2 污泥对环境的影响

2.1 污泥有机养分及其土地利用的有效性
  
污泥中含有大量的N、P、K、Ca及有机质,而且N、P以有机态为主,同时污泥中还有许多植物所必须的微量元素,可以缓慢释放,具有长效性。因此,污泥是有用的生物资源,是很好的土壤改良剂和肥料。
  下表是我国沈阳、杭州、北京、广州、天津、苏州、香港、深圳、太原、无锡、常州、常熟、昆明等城市21个污水处理厂污泥营养成分的调查统计结果[2240]

表3 我国21个污水处理厂污泥中营养物质成分统计结果
单位:%
项目有机质TNTPTK
平均值37.183.031.520.69
最大值62.007.035.131.78
最小值9.20.780.130.23
中值35.582.91.30.49

  由上表说明,我国污泥的有机质平均含量为37.18%、总氮、总磷、总钾平均含量分别为3.03%、1.52%、0.69%,均超过国家堆肥需要的养分标准,所以污泥是很好的有机肥源。
  另外,统计结果还说明:不同地区污水处理厂污泥的养分含量相差很大。经济不发达地区(如太原污水处理厂)有机质含量较低,而经济发达地区(如北京、深圳等)污水处理厂污泥中有机质含量较高。各地城市污泥氮含量没有明显的规律性。南方城市污水处理厂污泥中磷含量普遍比北方污水处理厂高。同一地区城市污泥中钾的含量变化并不大。
  由于受到来源和生产日期影响,污泥成分差异较大,这与我国不同地区生活水平和生活习惯有关。从长远来看,我国污水厂污泥中氮、磷的含量将随着脱氮脱磷等二级污水处理工艺的增加而增加,这将有利于污泥土地利用和堆肥处理。
  我国城市污泥中有机物(VSS)含量约为55%~60%,而欧美等国可达70-80%(均指初次沉淀池污泥)。一般来说,新鲜污泥中有机物含量越高,消化分解的程度越高。污泥中有机养分和微量元素可以明显改变土壤理化性质、增加氮、磷、钾含量,改善土壤结构,促进团粒结构的形成,调节土壤pH和阳量,降低土壤容重,增加土壤孔隙和透气性和田间持水量和保肥能力等,城市污泥还可以增加土壤根际微生物群落生物量和代谢强度、抑制腐烂和病原菌[358]。污泥用作肥料,可以减少化肥施用量,从而减少农业成本和化肥对环境的污染。
2.2污泥对环境的污染
  
尽管污泥含有丰富的养分,但是也含有大量病原菌、寄生虫(卵),铜、锌、铬、汞等重金属、盐类以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物。这些物质对环境和人类以及动物健康有可能造成较大的危害。
  2.2.1污泥盐分污染
  
污泥含盐量较高,会明显提高土壤电导率,破坏植物养分平衡、抑制植物对养分的吸收,甚至对植物根系造成直接的伤害,而且离子间的拮抗作用会加速有效养分的淋失[9]
  2.2.2病原微生物
  
污水中的病原体(病原微生物和寄生虫)经过处理还会进入污泥。新鲜污泥中检测得到的病原体多达千种,其中危害较大的是寄生虫。Polan和Jones(1992)认为污泥中病原体对人类或动物的污染途径大致有4条:① 直接与污泥接触;② 通过食物链与污泥直接接触而感染;③ 水源被病原体污染;④ 病原体首先污染了土壤,然后污染水体。污泥农用引起的潜在疾病的流行,被认为主要与沙门氏菌和绦虫卵有关[10]
  2.2.3氮磷等养分的污染
  
在降雨量较大地区的土质疏松土地上大量施用富含N、P等的污泥之后,当有机物分解速度大于植物对N、P的吸收速度时,N、P等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化,进入地下引起地下水的污染。所以N、P等养分迁移对环境影响是一个需长期监测研究的[9]
  2.2.4有机物高聚物污染
  
城市污泥中主要的有苯、氯酚等。尽管目前国内外对城市污泥中有机污染物的研究并不多,但是一些国家对农用城市污泥中有机污染物的特征及其在农业环境中的行为、生态效应和调控措施等方面进行了一定的研究。西方发达国家对污泥中有机污染物的浓度进行了一定的限制,并对PCBs、PCDD/Fs等提出了一些限量建议,但是除苯并(a)芘制定了控制标准外,我国还未能制订出较完善的城市污泥有机污染物限制标准[1113]。迄今为止的试验研究表明,通过根部有效的吸收和在植物中转移的二噁英/呋喃及6种重要的PCB衍生物的量很少,即使土壤中PCDD/PCDF含量很高、污泥过量施用也不会显示出这些有机污染物的有害毒性[13]
  2.2.5重金属污染
  
在污水处理过程中,70%~90%的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的如镉、铬;一些重金属来源于家庭生活的系统如铜、锌等重金属。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素,因为污泥施用于土壤后,重金属将积累于地表层。另外重金属一般溶解度很小,性质较稳定、难去除,所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累。
  下表为我国沈阳、杭州、北京、广州、南京、西安、兰州、天津、苏州、香港、武汉、黄石、佛山、深圳、太原、重庆、无锡、苏州、常州、常熟、昆明、桂林、上海、山东、浙江、湖南等44个城市污水处理厂污泥中重金属含量统计结果。

表4 我国44个城市污水处理厂污泥中重金属含量统计结果[22~40] 单位:mg/kg
  CdCuPbZnCrNiHgAs
平均值3.03338.98164.09789.82261.1587.805.1144.52
最大值24.103068.402400.004205.001411.80467.6046.00560.00
最小值0.100.204.130.953.701.100.120.19
中值1.67179.00104.12944.00101.7040.851.9014.60
中国污泥标准(GB4284)5/20250/500300/1000500/1000600/1000100/2005/1575/75

  统计结果说明:我国城市重金属污染主要以Zn和Cu为主,其他重金属含量较低。我国城市大量使用镀锌管道是污泥中Zn含量较高的原因之一。一些城市的生活污水与工业污水混合处理,导致Cr(皮革业污水),Cd(电镀污水),Pb(冶炼污水),Hg(塑料行业污水)的含量较高。

3 世界各国污泥处理处置方法

3.1卫生填埋
  
卫生填埋操作相对简单,投资费用较小,处理费用较低,适应性强。但是其侵占土地严重,如果防渗技术不够,将导致潜在的土壤和地下水污染。污泥卫生填埋始于20世纪60年代,到目前为止已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥填埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等,对处理技术标准要求越来越高(例如德国从2000年起,要求填埋污泥的有机物含量小于5%),许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约40%的污泥采用填埋处置,近年来污泥填埋处置所占比例越来越小,例如英国污泥填埋比例由1980年的27%下降到1995年的10%,预计到2005年将继续下降到6%[43]
  据Biocycle杂志的调查表明:2000年美国大部分污泥被有效利用,21个州的50%以上的污泥被循环利用,4个州的50%以上的污泥被填埋,5个州的50%以上的污泥被焚烧。调查的40个州中,有5个州没有污泥陆地填埋处置,17个州没有污泥焚烧处理[42]。由此表明:美国的污泥的主要处置方法是循环利用,而污泥填埋的比例正逐步下降,美国许多地区甚至已经禁止污泥土地填埋。据美国环保局估计,今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。这意味着填埋并不能最终避免环境污染,而只是延缓了产生的时间[1]
  另外,自从1996年10月,英国对污泥陆地填埋处理征收一定的税收,结果污泥农用重新引起了人们的兴趣,因为它是一种经济可行的方法[44]
3.2污泥农用
  
污泥农用投资少,能耗低,运行费用低,其中有机部分可转化成土壤改良剂成分,因此污泥土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式。这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。科学合理地土地利用,可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用是一条很有发展前途的利用方式,因为它不易造成食物链的污染。污泥还可以用于严重扰动的土地如矿场土地、建筑排废深坑、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地。这些污泥利用方式减少了污泥对人类生活的潜在威胁,既处置了污泥、又恢复了生态环境[9]
  影响污泥农用的主要因素是重金属污染、病原体、难降解有机物及N、P的流失对地表水和地下水的污染。目前对重金属污染研究较多,主要集中在污泥农用后土壤耕作层重金属的变化,作物各部位富积量,存在形态及其影响等。大量的研究表明:近十几年来,城市污泥中重金属含量呈下降趋势,只要严格控制污泥堆肥质量,合理施用,一般不会造成重金属污染。
  为提高污泥农用效率、减少有害物的含量可采取将污泥制成有机-无机复合肥料,适当添加钾肥以补充肥料中钾的不足,另外,在经济政策上应当给予生产污泥复合肥的单位和个人以优惠[16]
  污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方法。英、美、法等许多国家城市污泥的农用率在70%以上,有的高达80%以上[12]。下表为1998年世界各国污泥产量和处理状况[44]

表5 世界主要国家污泥产量和处置状况
国家产量(干污泥)(百万吨固体/年)处置方法(%)
土地利用陆地填埋焚烧其他
奥地利3201356310
比利时75315694
丹麦1303733282
法国700505000
德国(西德)25002563120
希腊1539700
爱尔兰242818054
意大利8003455110
卢森堡15811801
荷兰282445330
葡萄牙200801307
西班牙28010501030
瑞典180455500
瑞士2155030200
英国(1991年)1107558730
美国690041172220
日本a171935551

  注:“a”资料来源:赵丽君等,污泥处理与处置技术的进展,中国给水排水,2001,Vol.17.No.6:23-25.)

  由上表可以看出:大部分欧洲国家的污泥以填埋为主,美国和英国的污泥以农用为主,日本的污泥则以焚烧为主,而我国污泥处理处置大部分以农用、简易填埋处理为主。
  总之,污泥农用和陆地填埋是大多数国家污泥处置的两种最主要方法。农用和陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制状况 ,同时也与国家的大小和农业发展情况有关。
  近年来,随着污泥农用标准(如合成有机物和重金属含量)日益严格的趋势,许多国家,如德国、意大利、丹麦等污泥农用的比例不断降低,而污泥填埋的比例有增加的趋势。但也有一些国家,如美国、英国和日本等污泥农用的比例呈增加趋势,填埋呈减少趋势[15]
3.3污泥焚烧
  
以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法,它能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积,但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高,有机物焚烧会产生二噁英等剧毒物质。自1962年德国率先建议并开始运行了欧洲第一座污泥焚烧厂以来的20年中,焚烧的污泥量大幅度增加[14]。在国外,特别是西欧和日本已得到了广泛的应用,在日本,污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上,欧盟也在10%以上。
  为防治焚烧产生二噁英等有害气体,要求焚烧温度高于850℃。焚烧后产生的焚烧灰可以改良土壤、筑路,制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等。此外,已经有一些公司正在开发将脱水污泥制成燃料以发电的新技术[16]。在国内由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到应用[17]
3.4污泥干化和热处理
  
污泥干化能使污泥显著减容,体积可以减少4~5倍,产品稳定、无臭且无病原生物,干化处理后的污泥产品用途多,可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。早在20世纪40年代,日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥,经过几十年的发展,污泥干化技术的优点正逐步显现出来[18]
  由于污泥热干燥技术要求和处理成本较高,管理较复杂,所以这项技术直到20世纪80年代末期瑞典等国家的成功应用之后才在西方发达国家推广。污泥低温热处理技术无害化和减量化彻底,其地位已经逐渐增强,研究表明:低温热解是能量净输出过程,成本低于直接焚烧[19]
3.5污泥堆肥
  
堆肥化技术是国际上从60年代迅速发展起来的一项新兴生物处理技术。70年代以后由于污泥产生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出,污泥堆肥技术引起了世界各国的广泛重视,并成为环保领域的一个研究热点,这时人们开始考虑利用堆肥化技术取代部分传统的物理化学方法。进入80年代之后,日本、韩国以及欧美一些国家相继研究开发出封闭式发酵系统,以机械方式进料、通风和排料,虽然设备投资较高,但是由于自动化程度高、周期短,日处理量大,污泥处理后质量稳定,容易有效利用,而且可以有效控制臭气和其他污染环境的因素,所以综合效应好,日本神户、大阪等地已经开发出多种发酵仓工艺系统[1620]
  各种堆肥工艺各有优、缺点,都在不断地完善和发展。美国20世纪80年代初开发了比较完善的Beltsville好氧堆肥法。污泥连续发酵工艺是目前国际上较为先进也是较为普遍使用的处理方法,已在美国、日本、欧洲广泛采用。在美国、德国、荷兰等发达国家,污泥堆肥大多由污水处理厂出资,国家资助并交专业公司承包产业化经营,污泥处理和处置按照市场经济规律运转,发展趋势良好。日本于1954年建立第一座污泥堆肥中心,到20世纪90年代末已建成了35座堆肥厂,许多大型的堆肥厂的发酵仓和生产线以及袋装产品很具规模,且机械化、自动化程度较高。美国1973年只有少数几家污泥堆肥厂,到目前为止美国已经建成数以百计的污泥堆肥厂。虽然国外将污泥堆肥处理后制成复合肥已经相当普遍,但是国内污泥堆肥的商品化生产正在蓬勃地发展中[14]。我国的深圳、太原、石家庄、西安等地已经出现了污泥堆肥产品。
  污泥循环利用主要当作肥料用于农业或林业。但是,对食品的清洁生产和人类无污染食品消费的关注可能会增加对污泥处理问题的争论。一方面,公众将鼓励循环利用计划,而另一方面,对洁净和健康食品的需求将会增加对污泥利用的限制[48]
3.6海洋倾倒
  
海洋倾倒操作简单、对于沿海城市来说其处理费用较低,但是,随着生态环境意识的加强,人们越来越多地关注污泥海洋倾倒对海洋生态环境可能存在的影响。美国于1988年已禁止污泥海洋倾倒,并于1991年全面加以禁止。日本对污泥的海洋投弃作了严格的规定。中国政府于1994年初接受3项国际协议,承诺于1994年2月20日起不再海上处置工业废物和污水污泥[3]。海洋倾倒在英国尤其流行,因为与其他方法相比,其费用相当低。但是从1998年底,欧共体城市废水处理法令(91/271/EC)已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥[44]
3.7污泥处理处置费用分析
  
污泥处理及处置费用是昂贵的,约占全部基建费用的20~50%,甚至为70%。在我国城市污水处理厂中,传统的污泥处理工艺处理费用约占污水处理厂总运行费用的20%~50%,其投资占污水处理厂总投资的30%~40%[15]
  欧洲国家花在污泥管理方面的费用超过100亿欧元,其中15亿欧元花在污水处理厂污泥以及数目不详的类似污水污泥的工业污泥处理上。由于污泥农业利用难度的增加,所以有必要建设一些焚烧厂,从而使处理费用升高3~4倍[48]
  限制污泥农用的经济后果是相当大的。如果依靠限制的可供选择的处理方法,处理成本将由农用的75欧元/吨上升到焚烧的400欧元/吨。据德国的数据显示:污泥热处理费用将达到600欧元/吨。因此,排除有问题的化合物可能是经济的解决办法[4547]
  总之,各国应当根据自己的地理位置、环境状况,经济实力、交通等因素来综合确定哪一种处理方法较为适合。

4 世界污泥处理处置标准

  制定污泥利用标准应当根据土地利用情况、取样深度以及土壤pH值等因素进行调整。欧美国家根据各自具体情况制定了城市污泥土地利用技术标准。
  英国的标准主要包括污泥中各项有毒有害物质、pH指标、污泥无害化、卫生化、稳定化处理后各项指标值,土地类型及其性质的测定,处理后污泥的土地使用范围。
  美国联邦政府对城市污泥土地利用有严格的规定,在《有机固体废弃物(污泥部分)处置规定》中,将污泥分为A和B两大类:经脱水、高温堆肥无菌化处理后,各项有毒有害物质指标达到环境允许标准的为A类,可作为肥料、园林植土,生活垃圾填埋覆盖土等;经脱水或部分脱水简单处理的为B类污泥,只能林业用土,不直接用于改良粮食作物耕地[14]。自从1992年以来美国没有污泥倾倒入海洋,这是符合1988年制订的禁止污泥海洋倾倒公约的,结果许多将污泥倾倒入海洋的城市与其他城市联手将污泥制成土壤调理剂和肥料,以便用于农业土地和庭院。但是,为了避免污泥的负面效应,对应用于土地的污泥中化学物质进行了一些限制。这些限制源于化学物质从修复的土壤向植物、动物、和人类迁移的14条途径的冗长的风险评价。As、Cd、Pb、Hg和Se的浓度是为防止直接吸入污泥的儿童患病而制订的。对于这些元素,其他到达人类的途径和对动物和植物的所有影响都作为这些化学物质的浓度上限。对Cr、Cu、Ni、Zn的浓度限制是为防止其对作物的毒性而制订的。部分有机物的限制也加以考虑,因为这些物质已经被美国禁用或者被调查监测到已经超过了接受限[49]

表6 国外污泥利用标准(最大施用量)[6,50~55]     单位:mg/kg
国家CdCuCrNiPbZnHgAs
欧盟19861~350~140100~150a30~7550~300150~3001~1.5 
法国19882100150501003001 
德国19921.560100501002001 
意大利  310015050100300 
西班牙199015010030501501 
荷兰
净土参考值  0.83610035851400.3 
干扰值  1219038021053072010 
英国19893135400a753002001 
丹麦19900.5403015401000.5 
芬兰19950.510020060601500.2 
挪威  15010030501501 
瑞典  0.5403015401000.5 
美国199320750150021015014008 
中国(GB4284)  5/20250/500600/1000100/200300/1000500/10005/1575/75
日本  5          250
加拿大  2050010005002002000  2000

  由表6说明:欧共体的成员国污泥利用标准是不同的。1986年6月12日,欧共体通过了“欧洲议会环境保护、特别是污泥农用土地保护准则”。目前,欧洲委员会正在考虑对重金属和可能的有机污染物进行限制,但是,这将会限制污泥循环利用的潜力。几个成员国已经建立了更为严格的污泥重金属含量的限制,一些国家已经引进了污泥中有机污染物含量的限制。
  德国1972年6月通过了第一部废物处置法,于1982年1月15日在废物处置法下通过了一项有关农业、林业及园艺用地上使用污泥的法律条令,1992年4月15日对其进行了修改,1994年7月8日又通过了物质循环管理-垃圾法,并于1996年9月生效[13]
  目前我国关于污水处理厂污泥处理处置国家标准只有“农用污泥质量标准”(GB4284-84),此外还有部级标准“城市污水处理厂污水污泥排放标准”(GJ3025-93)。
  欧盟成员国污泥污染调查结果显示:重金属使用越少,污泥污染越小,因此,越有利于污泥的循环利用。增加污泥的作为肥料的施用需要考虑农业土地污染不会影响食物质量、也不能导致环境破坏。
  最近好的迹象显示:由于丹麦、德国、法国以及芬兰采用了更有效的污水处理技术,所以重金属含量下降了,而氮、磷的含量增加了[4547]

5 我国污泥处理、处置存在的问题和展望

  污水处理中的污泥处理和处置技术在我国还刚刚起步,在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到1/4,处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10,能够正常运行的为数不多,污泥直接排放造成的二次污染必须予以充分的重视[15]。我国传统的污泥处理处置基建投资大、负荷低、安全性要求高,运行管理难度大、运行经验缺乏等问题,所以造成设备闲置,浪费极大[1]。我国存在大量小型污水处理厂,其污泥绝大部分未能得到妥善处置,污泥处置已经成为污水处理厂设计、运行中必须优先考虑的重要环节。污泥处理和处置不仅是我国而且是世界面临的技术挑战。
  对于污水处理厂的污泥处理、处置系统的装备,发达国家在20世纪60年代就已经达到先进的成套化水平,而我国城市污水处理厂污泥处理起步较晚,而且对污泥处理处置重视不够。虽然80年代中期建设了大型污水处理厂,污泥处理也采用中温厌氧消化,但是污泥处理技术和设备几乎全部需要引进。近十多年来,城市污泥处理技术中某些单项专用设备有较大发展,但是污泥处置和最终出路方面尚属试验研究阶段[14]
  从污泥处理处置趋势分析,今后污泥利用方向将会是土地利用和热能利用。污泥农用将会向更安全地利用方向发展,因此,需要提供污泥的来源、污染方面的信息,同时在引进先进污水处理技术、制定更严格的污泥利用标准的前提下改进或创新污泥处理工艺。由于堆肥工业受到堆肥处理量、处理周期、成本的限制,所以目前欧洲只有1%的污泥用于堆肥,美国只有4%~5%。但是,随着科学技术的进步,堆肥化工艺设计正朝着工业化、系统化方向发展。随着人们资源循环利用和环保意识的提高,堆肥化和其他有竞争方法的经济差额逐步减少,今后将会有越来越多的资金注入堆肥化工厂的规划、设计、建造以及相关机械设备的研制之中,一批按照工程学、生物学原理设计、且符合液体和气体排放管理相关规定的大规模现代化堆肥厂将会大量出现。
  污泥焚烧和能源利用将是污泥处置的发展方向之一,所以今后污泥焚烧的比例将进一步增加。污泥干化将继续不断完善和发展,据预测,未来10年欧洲采用热处理的污泥量将翻一番[56]。污泥干化设备正向大型化方向发展,其处理性能将不断完善,处理能耗将进一步降低。污泥低温热解能回收能量,经济性优于焚烧处理,是大有前途的处理方法,但是需要在热解机理和动力学研究方面作深入研究,在工艺和设备方面有所突破[21]
  近年来发达国家已就促进厌氧消化进程技术和污泥减量技术展开研究。通过各种预处理(如热解法、水解酸化法、碱处理等)来提高污泥的厌氧消化性能;通过臭氧氧化、超声波技术、解耦联代谢等措施进行污泥减量化处理。从世界范围来看,污泥土地填埋将会受到越来越多、越来越严格的限制,所以污泥填埋的比例将会逐渐减少。根据我国是一个以农业为主的发展中大国以及目前污泥处理处置中存在的特点,污泥处理应当以堆肥、土地利用和资源化为主,在经济较发达地区可根据实际情况探索其他处理处置方法(如焚烧法、热处理法等)。但是应当注意,在进行污泥土地利用时需要严格管理,只有符合农用标准的污泥才能用于农作物。在采用堆肥时,需要考虑污泥处理量、场所和使用场地等,当污泥不能农用时,可以考虑污泥干化和焚烧处理。
  总之,在考虑选用某种污泥处理处置方法时,要从环境安全、资源投入产出和收益影响比四个方面来考虑污泥处理方案,同时兼顾环境生态、社会和经济效益三者之间的平衡。不管采用那一种污泥处理处置措施都需要考虑投资和运行成本和经济承受能力,要在设备投资、运行费用、地价和人力价格等基础上对处理方法加以综合评估。各地区在处置污泥时要根据当地地理环境、经济水平、技术措施、交通运输、能源、污泥利用市场和容量等因素,随着公众认识的提高和兴趣的改变而发生变化。
  面对我国污泥产生和处理处置状况,今后需要采取的策略是:首先,污水处理厂应当重视污泥处理和处置,加强污泥管理力度。其次,国家和行政管理部门应当加速建立和完善污泥处理处置的相关法规。由于我国存在大量中、小型污水处理厂、污泥产量小、处理技术低,所以建议由政府部门带头,广开融资渠道、组建一批按市场经济规律运转和管理的大型城市污泥处理处置中心。

参考文献(略)

Tags:    

用户名: 查看更多评论

分 值:100分 85分 70分 55分 40分 25分 10分 0分

内 容:

         (注“”为必填内容。) 验证码: 验证码,看不清楚?请点击刷新验证码

推荐资讯