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城市污泥處理處置方式 | 國內外對比篇
2020-2-17 12:04 中國泵閥制造網 作者:佚名 點擊:1616
【中國泵閥制造網 技術綜合】研究背景污泥中含有有機物、重金屬、病原菌等成分,其物理、化學性質很不穩定,在堆存、運輸和處理過程中,其組分性質會不斷發生變化,若處理處置不當,將對環境造成嚴重危害。我國“十一五” 規劃中規定,2010 年我國污水處理率達到70%,屆時將相應產生75000000 t/a的污泥。而我國污泥處理處置技術尚

研究背景

污泥中含有有機物、重金屬、病原菌等成分,其物理、化學性質很不穩定,在堆存、運輸和處理過程中,其組分性質會不斷發生變化,若處理處置不當,將對環境造成嚴重危害。我國“十一五” 規劃中規定,2010 年我國污水處理率達到70%,屆時將相應產生75000000 t/a的污泥。而我國污泥處理處置技術尚處于起步階段,污泥的無害化、衛生處理處置,尤其是資源化利用技術一直未得到重視。

城市污水處理場污泥主要包括柵渣、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機固體顆粒物,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質含量高,初沉池污泥含有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,需回收利用妥善處置。污泥成分復雜,除上述物質外,還含有大量氮、磷和多種微量元素及有機質,也可能含有有毒有害、難降解的有機物等物質,若處置不當,可能對生態環境造成極大危害。

一、摘 要

介紹國內外常用的污泥處置技術和方法,通過與其他國家的對比,結合我國國情總結出:現階段我國污泥處置技術應以污泥土地利用為主,在土地利用過程中應加強對污泥中重金屬、有機污染物和病原體等污染物的控制。

二、國內外污泥處理處置現狀

1.國外污泥處理處置

目前國內外污泥處置方法主要有污泥焚燒、衛生填埋、土地利用。表1 是污泥常用的處置方法在幾個國家所占比例的對比。

2.國內污泥處理處置現狀

我國早期污泥產量低且成分簡單,經簡單處理后作為農肥。20世紀80年代,城市污水處理場得到了長足的發展, 但污水處理過程產物——污泥,大多經簡單處理后進行農田利用和堆放消納。20世紀90年代以后,隨著污水處理量的增大,污泥產量劇增,我國隨即展開污泥處理處置方案研究,經十多年的實驗,現已有了污泥衛生填埋、土地利用和焚燒等傳統處理處置方法,也有制肥、制作建筑材料、制混凝土輕質骨粒等新型處理方法的示范項目。目前, 國內污泥處理處置技術所占的比例如圖1所示 。

三、國內外污泥的處理處置方法的分析與對比

1.焚燒處理在各國的應用

污泥焚燒是利用污泥含有的有機成分較高(約占70%~80%),具有一定熱值等特點來處置污泥。污泥焚燒技術優勢在于其處理的徹底性,減量率可達到95%左右,處理速度快,污泥中有機物被完全氧化,重金屬(除汞外)幾乎全被截留在灰渣中。污泥焚燒過程所產生的能量可以用于發電和供熱,而焚燒灰具有吸水性、凝固性,還可以用于制作建筑材料。污泥焚燒發電是最能實現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。

污泥焚燒也存在問題,首先污泥熱值較低,同時污泥內在水分較難去除,影響燃燒穩定性,還有污泥焚燒及其系統如何滿足環保要求,避免二次污染產生,例如如何避免產生二惡英也是目前焚燒技術面臨的一個難題。再有焚燒的價格昂貴,從國外的情況看,焚燒投資以及運轉與維護費,是其他工藝的2~4倍。在歐盟污泥海洋棄置被禁止,污泥填埋越來越受限制時,經濟發展水平相對落后的成員國如希臘、葡萄牙等國家,由于污泥焚燒的成本高,也沒有選擇或很少選擇使用焚燒方式處置污泥。在我國也僅是東部沿海一些發達城市如廣州存在污泥焚燒處理,且有嚴格的技術和標準限制。

2.污泥衛生填埋在各國的應用

污泥衛生填埋是發達國家早期處理污泥的一種方式,現在隨著技術的發展污泥填埋問題最突出也備受爭議,F在隨著人口增加,土地資源匱乏,而污泥的衛生填埋需占用大量土地、耗費可觀,使其應用受到制約;由于污泥的含水率高,加劇了垃圾填埋場滲瀝液的產量,污泥中含有的各種有毒有害物質易污染地下水,現在大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現象;另外,因高含水率污泥易引起填埋堆體的整體層移動滑坡,影響填埋場安全,同時,由于污泥含水量高,顆粒細,透水性差,極易造成滲濾液和填埋場氣體收集系統的嚴重堵塞,使滲濾液無法排出,沉積的甲烷氣體越來越多,填埋場將成為一顆“定時炸彈”。因此污泥填埋技術并沒有最終避免環境污染問題, 而只是拖延了污染產生的時間,沒有從源頭上、根本上解決污泥處置問題,也沒有利用到污泥作為一種生物固體資源的價值。

美國污泥的主要處置方法是循環利用,而污泥填埋的比例正逐漸下降,美國許多地區甚至已經禁止污泥地方填埋;1999年歐盟的固體廢棄物土地填埋法令(于2006年起實施),要求所有歐洲國家用于土地填埋的固體廢棄物中有機物含量必須逐年遞減,其中污水廠污泥也是該法令規定的固體廢棄物種類之一。根據歐盟的統計數據表明, 由于法規政策的導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%)。歐盟成員國中, 法國、德國、比利時、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國家污泥填埋有逐年下降的趨勢。2005年法國禁止污泥填埋 。

相對我國污泥填埋的現狀,現在可供填埋的場地已十分有限,不少城市很難找到新的填埋場;根據現在發達國家的污泥處理處置技術的發展,相信在未來我國的污泥填埋量必將大幅度減少,而轉向對污泥綜合利用更加合理的處置處理方式。

3.土地利用在各國的應用

污泥土地利用是污泥分散消納的一種方式,是指通過覆蓋、噴灑、注射等方式,將污泥作為一種有機肥料或土壤改良劑,施入土壤表面或土壤中,以達到改善土壤性質,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:農田利用、林地利用、園林綠化利用以及退化土壤的修復等。

英國在歐盟禁止污泥海洋處置時選擇污泥土地利用來消納不能海洋處理的大量污泥 , 表明污泥土地利用是見效快,容量大的處理污泥的途徑。而目前我國正處在污水處理率大幅提高,污泥產量猛增的階段,污泥土地利用是解決這一狀況的最好辦法。

現階段適合我國國情的污泥處置方法主要是污泥的土地利用。在建國初期我國土地肥料90%是有機肥料,而隨著經濟發展土地的肥料更多的來源于化肥,有機肥料所占比重日益下降,這使我國土地的土質惡化,土壤肥力降低;據第二次全國土壤普查結果顯示,我國中低產更低土壤所占比例大,耕層薄、結構差、缺乏有機質的耕地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,在土壤質量嚴重下降的形式下,如何解決用地與養地的矛盾,增加有機肥料, 維持土壤生態系統物質平衡,是農業發展急需解決的問題。近些年來國家實施了秸稈還田來彌補使用化肥帶來的副作用;現在作為富含有機質的污泥如果能大量的土地利用,也必將對改善我國土壤的土質起到一定作用。

此外, 我國相繼出臺了CJ 248-2007《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》、CJT 289-2008《城鎮污水處理廠污泥處置制磚用泥質》、CJT 291-2008《城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質》、CJ/ T 309-2009《城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質》一系列標準,將推動污泥土地利用的進一步發展。

四、污泥土地利用要注意的問題

1.重金屬污染及其控制

2006年,中國科學院地理科學與資源研究所從全國范圍內選取了107個城市污水處理廠的污泥樣品,測定其重金屬含量。結果表明,中國城市污泥中As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 和Zn 的含量總體上呈下降趨勢, 與《農用污泥中污染物控制標準》相比,當超標率很低,絕大部分可以經過無害化處理后進行土地利用。表3是我國污泥土地利用重金屬的控制和其他幾個國家的對比?芍覈鴮κ┯梦勰嘀亟饘俚目刂七是相對嚴格的。

為了減輕污泥中重金屬對植物生長的不利影響可從兩方面考慮,

1)使污泥中重金屬轉化為穩定形態,即將其固定或鈍化,

2)去除污泥中重金屬如重金屬瀝濾,主要通過降低污泥pH值將污泥中重金屬轉化為溶解態,瀝濾到液相中,然后通過固液分離而去除。通過近些年研究發現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險。

2.有機污染物的控制

目前我國對于污泥中有機污染物的在農業環境中的研究主要集中在污泥中有機污染物種類及含量的分析以及關于堆肥對有機污染物的去除影響,對于污泥施入土壤后的毒性、轉化、去向生態效應和調控措施等方面缺乏研究。

污泥中含有的有機污染物, 有多氯聯苯(PCBs)、多環芳烴(PAHs)、可吸附有機鹵化物(AOX)、多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)、礦物油等,這些有機污染物主要工業廢水,因此控制污泥中的有機污染物最有效、最經濟的策略是源頭控制,即生活污水和工業廢水嚴格分開,對其進行單獨處理 。

我國在污水污泥中重金屬與有機污染物這兩個領域的研究還有很多工作要做,包括其表現形式,以及污泥處理過程中的變化及對土壤-污泥系統的影響。

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,如果不經過有效的處理就使用到土地上會對環境和人的身體健康造成嚴重的影響。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量有一定限度,具體的污泥施用量應在調查研究的基礎上,根據氣候條件、地理環境、作物種類及土壤同化能力,制定適合本地區特點的污泥施用額定負荷量,以確保污泥的土地施用安全。歐共體污泥農用準則規定了10年內每公頃土地的污泥施用量。德國污泥農用條例還禁止在永久牧場和林業用地上施用污泥 。我國在CJ/T 309-2009中規定了農田年使用污泥量累計不能超過7.5 t/hm2,且連續使用不能超過10年。

五、結 論

各國處理污泥都在朝著一個方向發展——污泥資源化利用,無論是以日本為代表的污泥焚燒發電,還是以美國、法國和德國等國家為代表的土地利用。所以我國也要加快污泥資源化利用的步伐,以我國目前的國情和經濟發展來看,效仿美國等國家加大污泥的土地利用是最能見效的方法,在土地利用的過程中應該加強對重金屬,有機污染物等對土地利用產生危害的污染物的控制。同時也要加緊污泥處理新技術的研究,特別是污泥焚燒發電,為以后我國污泥更充分的資源化、無害化、減量化利用打下基礎。

原標題:城市污泥處理處置方式 | 國內外對比篇

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