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對(duì)小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的產(chǎn)生、特性、處理和處置問題進(jìn)行論述，概述了污泥處理和處置方法的進(jìn)展，并結(jié)合污泥成分復(fù)雜、資金利用等實(shí)際情況，提出了近遠(yuǎn)期結(jié)合的污泥處理處置方法，逐步實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化與資源化。 1 前 言 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，小城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)不斷發(fā)展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴(kuò)大和提高，產(chǎn)生的污泥量也日益增加。污泥處理處置的投資和運(yùn)行費(fèi)較高，如處置不當(dāng)，將造成“二次污染”，這已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域難題，備受關(guān)注。 2 國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)況與發(fā)展趨勢 2.1 國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外常用的成熟的污泥穩(wěn)定工藝有：厭氧消化、好氧消化、熱處理、加熱干化和加堿穩(wěn)定；常用的污泥處置是土地利用、焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。 由于受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)制約，我國現(xiàn)階段的污泥處置仍以填埋為主，污泥利用為輔。污泥投海在沿海城市占一定比例，但總量較少。污泥焚燒尚未起步。在污泥利用方面，污泥自然干化后用于農(nóng)、林、綠化較多。采用機(jī)械干燥器干化污泥的污水廠有大連開發(fā)區(qū)污水廠、秦皇島污水處理廠、徐州市污水處理廠、但這些設(shè)備處理量?。?～12t/d干泥），臭氣污染重，盡管投資低，但效果不夠理想。 國外污水廠污泥目前主要采用農(nóng)業(yè)利用、填埋，還有部分采用焚燒等其它處理方式。據(jù)日本1994年統(tǒng)計(jì)資料，日本年產(chǎn)城市污泥量為230.7萬噸，其處置方式是：陸地和海岸填埋占62.7％；資源化利用占24.9％，其它處置為占12.4％。德國近年污泥填埋為80％，農(nóng)用為8％，堆肥為4％；據(jù)美國環(huán)保局資料統(tǒng)計(jì)，近年來污泥填埋為35％，焚燒為15％，農(nóng)用或其它土地利用為49％，其它處置為1％。由此可見，農(nóng)用和填埋目前是大多數(shù)國家污泥處置的最主要的方法，農(nóng)用和陸地填埋方案的選擇很大程度上取決于各國政府有關(guān)的法律、法規(guī)和污染源控制情況，同時(shí)也與國家農(nóng)業(yè)發(fā)展有關(guān)。近年來，美國、日本和英國等污泥農(nóng)用的比例呈增加趨勢；而也有些國家如德國、丹麥由于污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污泥農(nóng)用的比例不斷下降，其它處理方法如焚燒比例有所上升。 2.2 污泥處理與處置技術(shù)發(fā)展 2.2.1污泥穩(wěn)定處理 污泥穩(wěn)定的目的是污泥通過處理成為穩(wěn)定（即不易腐?。┑漠a(chǎn)物，以便進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行處置及利用。污泥穩(wěn)定過程還可以殺滅部分病原體，減少污泥中的臭味。國內(nèi)常用的穩(wěn)定工藝是厭氧消化和堆肥，美國目前常用的穩(wěn)定工藝共四種：厭氧消化、好氧消化、堆肥和加堿穩(wěn)定。在污泥處理工藝中，厭氧消化也是較普遍采用的穩(wěn)定化技術(shù)。在日本從1980年就開始把消化所產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電系統(tǒng)，這種利用途徑無論是在運(yùn)行管理還是在經(jīng)濟(jì)效益方面都有廣闊的前景。 我國對(duì)污泥堆肥進(jìn)行了深入地研究，確定了堆肥方式、添加劑種類以及堆肥的工藝參數(shù)，為污泥規(guī)模堆肥工程的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。常用的污泥堆肥方法有靜態(tài)堆肥、動(dòng)態(tài)堆肥和料倉堆肥三種。 干化技術(shù)一般可分為自然干化和人工干化兩類，自然干化技術(shù)最常見的是干化床，人工干化最常見的是加熱干化技術(shù)，近年來得到了迅速發(fā)展。加熱干化的進(jìn)料含固率為20％～25％，出料含固率可以達(dá)到40％～92％，因此可以大大減少污泥體積和污泥重量。這種方法可使污泥體積顯著減小至原來的1/4～l/5，使污泥穩(wěn)定化和無害化，并且可最終使污泥資源化，如作為肥料、土壤良劑、燃料等等。 2.2.2污泥處置 目前國內(nèi)污水處理廠污泥大都采用衛(wèi)生填埋方式處置，國外許多國家對(duì)污泥處置采用較多的方法是焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、干化造粒和投海等。 焚燒是既是一種污泥處理方法，也是一種污泥處置方法,利用污泥中豐富的生物能發(fā)熱，使污泥達(dá)到最大程度的減容。焚燒過程中，所有的病菌病原體被徹底殺滅，有毒有害的有機(jī)殘余物被熱氧化分解。焚燒灰可用作生產(chǎn)水泥的原料，使重金屬被固定在混凝土中，避免其重新進(jìn)入環(huán)境。污泥焚燒的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性較強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短、占地面積小、殘?jiān)可佟⑦_(dá)到了完全滅菌的目的。該法的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，一次性投資大；設(shè)備數(shù)量多，操作管理復(fù)雜，能耗高，運(yùn)行管理費(fèi)亦高，焚燒過程存在“二噁英”污染的潛在危險(xiǎn)。 衛(wèi)生填埋是把脫水污泥運(yùn)到衛(wèi)生填埋場與城市垃圾一起，按衛(wèi)生填埋操作進(jìn)行處置的工藝，常見的有厭氧和兼氧衛(wèi)生填埋兩種。衛(wèi)生填埋法處置具有處理量大，投資省，運(yùn)行費(fèi)低，操作簡單，管理方便，對(duì)污泥適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但亦有占地大，滲濾液及臭氣污染較重等缺點(diǎn)。衛(wèi)生填埋法適宜于填埋場容易選地、運(yùn)距較近、有覆蓋土的地方。迄今為止，衛(wèi)生填埋法是國內(nèi)外處理城市污水廠脫水污泥最常用的方法。其缺點(diǎn)是機(jī)械脫水后直接填埋操作困難；運(yùn)輸費(fèi)用大，且產(chǎn)生衛(wèi)生問題。衛(wèi)生填埋將向調(diào)理后再實(shí)施的方向發(fā)展。 污泥干化造粒工藝[6]是近年來比較引人注目的動(dòng)向。一般說來，污泥干化造粒工藝是污泥直接土地利用技術(shù)普及前的一種過渡。干化造粒后的泥球可以作為肥料、土壤改良劑和燃料，用途廣泛。國內(nèi)的污泥復(fù)合肥研究生產(chǎn)，也是走的干化造粒的道路，只是在其中添加了化肥以提高肥效。污泥投海曾經(jīng)是沿海城市污水處理廠污泥處置最常見的方式，但近年來出于對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)的考慮和越來越嚴(yán)格的環(huán)保條例的執(zhí)行，已經(jīng)越來越少。 2.2.3污泥綜合利用 污泥的綜合利用包括直接利用和間接利用。污泥的直接利用如農(nóng)業(yè)利用，利用污泥消化處理產(chǎn)生沼氣再加以利用則屬于污泥的間接利用。 污泥中富含有機(jī)物和氮、磷等元素，為植物所需要，是一種優(yōu)良的有機(jī)肥料，將污泥用做農(nóng)肥，或者作為土壤改良劑使用，可以改良土壤結(jié)構(gòu)和提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。實(shí)踐證明這是行之有效的簡易的污泥處置與利用的方法，也是應(yīng)用較多的污泥處置方法。污泥還可用于森林或綠化施肥，也可直接作為綠化用的有機(jī)質(zhì)土壤。但目前廣泛進(jìn)行污泥農(nóng)用其實(shí)面臨很大的難題，首先是污泥中重金屬含量的問題，其次是市場問題。 2.3 國內(nèi)外污泥處理處置與利用的發(fā)展趨勢 隨著海洋投棄被禁止，污泥棄置的比例正逐漸減少；同時(shí)由于填埋需要占用大量土地、影響填埋場作業(yè)且不能根治污染，土地填埋也受到嚴(yán)格的限制。歐盟規(guī)定填埋必須和焚燒相結(jié)合，僅焚燒灰可填埋。污泥處理的優(yōu)先順序是減容、利用、廢棄，污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化處理后作為資源回用已成為主流。污泥利用可分為土地利用和熱能利用，具體方法包括堆肥、堿性穩(wěn)定化、熱干化、焚燒等。 目前歐美發(fā)達(dá)國家污泥填埋呈顯著下降趨勢，污泥利用呈急劇上升趨勢。不僅美國、加拿大等北美洲的發(fā)達(dá)國家以及挪威、波蘭等歐洲中等發(fā)達(dá)國家、發(fā)展中國家也重視污水污泥的土地利用。污泥土地利用程度較低的發(fā)達(dá)國家只有日本，這可能與日本國土狹小有關(guān)。國內(nèi)早在“七五”期間就開始了污泥農(nóng)業(yè)利用的嘗試，天津、上海、北京、大連、秦皇島、深圳等城市都進(jìn)行了污泥堆肥、干化造粒和復(fù)合肥的研究和實(shí)踐，但規(guī)模小，農(nóng)業(yè)利用仍處于起步階段。目前我國污泥處置的主要途徑是填埋，與日本類似。 綜上所述，污泥農(nóng)用實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的土壤→農(nóng)作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循環(huán)，污泥直接土地利用是污泥處理處置的發(fā)展趨勢。 污泥的普遍土地利用要求對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，世界各國都作了嚴(yán)格的限制，中國也不例外，重在立法，更重在執(zhí)行，必須長期堅(jiān)持不懈。 美國主要是通過承包商直接銷售污泥。污水處理廠不能急功近利，不急于從污泥產(chǎn)品中獲得利益，必須讓利給使用者和中間商，才能培育和發(fā)展產(chǎn)品市場。復(fù)合肥是污泥利用的一種方法，但不是污泥利用的主流。雖然土地利用是污水污泥處置的必然趨勢。但應(yīng)看到，目前距離普遍的污泥土地利用尚有一個(gè)過渡時(shí)期，這就是干化、堆肥、造粒（包括復(fù)合肥）等污泥產(chǎn)品的推廣，使污泥使用者有一個(gè)學(xué)習(xí)和適應(yīng)的過程，并制定完善的土地利用法規(guī)和管理辦法。普遍污泥土地利用以前，美國也曾較多使用堆肥和復(fù)合肥，而且1998年堆肥還占了12.6%。因此，在污泥特性滿足利用的前提下，污泥利用將是國內(nèi)外污泥處置的發(fā)展趨勢，包括熱能利用和土地利用。 3 小城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀及存在問題分析 3.1 小城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀 由于對(duì)污泥利用的認(rèn)識(shí)存在不足，國內(nèi)污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規(guī)劃，很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所，導(dǎo)致小城鎮(zhèn)的污泥處置即最終出路存在嚴(yán)重問題，這將為環(huán)境污染帶來巨大危害。因此，目前小城鎮(zhèn)的污水處理廠污泥以填埋為主。由于污泥含水率高，影響填埋場的正常作業(yè)，且重金屬和有毒有害有機(jī)物污染地表和地下水系統(tǒng)，對(duì)對(duì)人類健康產(chǎn)生潛在威脅。 3.2 小城鎮(zhèn)污泥特性分析 在污泥處理處置途徑的選擇中，污泥特性是污泥利用、處置的重要依據(jù)。目前南方某城鎮(zhèn)已建污水處理廠的污泥成分詳見表3。 表3 南方某城鎮(zhèn)污水處理廠污泥成分表 檢測內(nèi)容甲污水廠 乙污水廠 農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg) 有機(jī)質(zhì)（%） 45.79 40.13 / TN（％） 3.21 2.96 TP（P2O5%） 1.90 1.61 / 油（％） 0.58 1.03 / 細(xì)菌總數(shù)（g/個(gè)） 3.70×107 4.47×107 / 總大腸桿菌（g/個(gè)） 5.5×104 3.33×104 / TK（K2O%） 1.24 1.30 / Hg（mg/kg） 6.26 2.33 5～15 As（mg/kg） 27.18 17.7575 Cu（mg/kg） 149.40149.33 250～500 Zn（mg/kg） 1106.60792.67 500～1000 Cr（mg/kg） 902 682 600～1000 Ni（mg/kg） 62.08 51.65100～200 Pb（mg/kg） 100.56100.07 300～1000 Cd（mg/kg） 1.82 1.43 5～20 有效硼（mg/kg） 5.48 4.57 / 從表1可以看出，該污水處理廠污泥基本滿足污泥農(nóng)用要求。 4 小城鎮(zhèn)污泥處理處置的出路 根據(jù)小城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)規(guī)模不大、城鎮(zhèn)分散的特點(diǎn)，確定污泥處理分散化、處置集約化原則，結(jié)合小城鎮(zhèn)污泥成分復(fù)雜的特點(diǎn)，應(yīng)具體問題具體分析，采取合適的處理方式。分析目前國內(nèi)外污泥處理處置的方法，對(duì)污泥的最終處置可采用以下四個(gè)處理工藝路線： ·方案一：濕污泥→干化→干化污泥填埋場填埋； 此工藝方案是將污水處理廠所產(chǎn)生的機(jī)械脫水后的污泥集中在一起進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥送至垃圾填埋場處置。 該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著減少，滅菌徹底，污泥穩(wěn)定。 ·方案二：濕污泥→干化→干化污泥焚燒→焚燒灰填埋； 此工藝方案是將械脫水污泥進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥送垃圾焚燒廠進(jìn)行焚燒，焚燒灰由垃圾焚燒廠處置。 該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著減少，滅菌徹底，污泥穩(wěn)定。干化污泥含有一定的熱值，可節(jié)省垃圾焚燒廠的燃料消耗。 ·方案三：濕污泥→高溫消化→干化→干化污泥填埋場填埋； 此方案是將脫水污泥進(jìn)行高溫厭氧消化，消化后的污泥再進(jìn)行熱干化處理，干化后的污泥送往垃圾填埋場處置。熱干化所需熱能由高溫厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣提供，不足部分由天然氣提供。 該工藝特點(diǎn)是污泥量顯著減少，有機(jī)物降解率高，滅菌徹底，污泥穩(wěn)定。污泥消化產(chǎn)生的沼氣作為干化的補(bǔ)充熱源，節(jié)省天然氣消耗。但其工藝流程長、設(shè)備較多，管理復(fù)雜，工程投資高、占地大。且由于有沼氣產(chǎn)生，有一定的安全隱患。 ·方案四：濕污泥→干化→土地利用； 此方案是將脫水污泥進(jìn)行熱干化處理，干化后污泥用于農(nóng)用，污泥農(nóng)用實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的土壤→農(nóng)作物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循環(huán)。 該工藝需要嚴(yán)格控制污泥中重金屬含量，對(duì)重金屬含量超標(biāo)的污水宜單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)后排放，對(duì)重金屬含量超標(biāo)的污泥宜脫水后采取填埋等其他處理方式。 通過以上的方案分析可以看出： ?。?）方案二由于增加了焚燒工藝，工程總投資大幅增加，但該方案可充分利用污泥中的熱能，可節(jié)省燃料用量，因而其成本費(fèi)用在三個(gè)方案中最低。 ?。?）方案三工程總投資介于方案一與方案二之間，由于可以回收利用消化沼氣，節(jié)省天然氣的用量，單位總成本也介于二者之間。其缺點(diǎn)時(shí)工藝路線長、設(shè)備種類多、占地大，管理工作量大。 ?。?）方案四工程總投資基本同于方案一，運(yùn)行費(fèi)用高于方案二，可以實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用，但該方案需要加強(qiáng)管理，嚴(yán)格控制重金屬含量。 由此可見，方案二、方案四各具優(yōu)勢，均是可選方案。方案二具有明顯的運(yùn)行成本優(yōu)勢，且對(duì)污泥的處置更加徹底；方案四投資相對(duì)較低，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，符合污泥處置的發(fā)展趨勢。綜上，結(jié)合污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展和小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)情況，建議小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥近期采用方案一方式處理，對(duì)污泥進(jìn)行干化后填埋，以便降低成本和投資；中期采用方案二處理：對(duì)污泥進(jìn)行干化后焚燒，以便利用干化污泥中的熱能：遠(yuǎn)期采用方案四處理，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，符合污泥處置的發(fā)展趨勢。 5 結(jié) 論 隨著小城鎮(zhèn)的發(fā)展，污水處理率的提高，污泥產(chǎn)生量越來越大，從目前情況來看，國內(nèi)小城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)還比較落后，宜嚴(yán)格控制小城鎮(zhèn)污水重金屬含量，近期采用干化填埋、中期采用干化焚燒、遠(yuǎn)期采用干化后土地利用的方式進(jìn)行處理，對(duì)重金屬含量超標(biāo)的部分污泥采取填埋等其他處理方式。 |
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