我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
近日，2010年國際水泥周在上海隆重開幕，同時(shí)舉辦的“水泥窯協(xié)同處置廢棄物論壇”上，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部節(jié)能中心科技發(fā)展促進(jìn)中心水專項(xiàng)工作辦公室主任孔祥娟作了《我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》
背景
污泥處理處置重要性
2009年，我國城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)計(jì)有1992座，全年污水處理量達(dá)280億m3，相比“十五”初期增加一倍，產(chǎn)生含水率80%的污泥約2005萬噸。預(yù)計(jì)到今年底，如果在建項(xiàng)目全部完成，我國城鎮(zhèn)污水處理量可達(dá)到400億m3/年，污泥量還將大量增加。大量的污泥沒有得到安全處理處置，形勢異常嚴(yán)峻。
目前全國城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥只有10%左右通過堆肥制肥等技術(shù)處理處置后回用到土地、大約20%采用填埋、少量采用焚燒和建材利用等，其余大部分隨意外運(yùn)、簡單填埋或堆放，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來了極不安全的隱患。
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥不僅含水量高，易腐爛，有強(qiáng)烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬和二惡英等難以降解的有毒有害及致癌物質(zhì)。污泥未經(jīng)處理隨意堆放，經(jīng)過雨水的侵蝕和滲漏作用，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類身體健康。
一、我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置現(xiàn)狀
1、投運(yùn)污泥處理處置項(xiàng)目基本情況
截至2008年底，我國35個(gè)重點(diǎn)城市(拉薩正在建設(shè)污水處理廠，暫時(shí)未計(jì))的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量約2萬噸/日。投運(yùn)的污泥處理處置項(xiàng)目中有污泥堆肥制肥項(xiàng)目11個(gè)，干化焚燒項(xiàng)目9個(gè)，建材利用項(xiàng)目1個(gè)。處置污泥規(guī)模4500多噸/日，約占總污泥量的23%，其他基本都采用填埋或棄置堆放方式。
2、在建和擬建污泥處理處置項(xiàng)目基本情況
在建和擬建項(xiàng)目63個(gè)，其中污泥堆肥制肥項(xiàng)目15個(gè)，干化焚燒項(xiàng)目20個(gè)，建材利用項(xiàng)目2個(gè)，衛(wèi)生填埋項(xiàng)目26個(gè)。建成后可形成規(guī)模23000多噸/日的污泥處置能力。
3、存在的主要問題(35個(gè)重點(diǎn)城市)
(1)污泥大量采用填埋和棄置堆放方式，部分已造成生態(tài)環(huán)境的安全隱患、占用土地和填埋場運(yùn)行困難等問題。
(2)缺少污泥處理處置的建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)，污水處理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到污泥處置運(yùn)行費(fèi)用的要求。
(3)缺乏污泥處理處置建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前投運(yùn)的堆肥制肥、干化焚燒和建材利用等項(xiàng)目大部分都是2008年下半年建成的。
(4)在熱電廠焚燒的污泥項(xiàng)目存在熱電設(shè)備故障檢修或因供電季節(jié)性波動停產(chǎn)或減產(chǎn)對污泥處置造成的影響。
(5)項(xiàng)目用地、資金配套、稅收、焚燒發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)等政府扶植政策不完善。
(6)缺少相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和污泥處置專項(xiàng)規(guī)劃。“重水輕泥”思想和污染轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象不符合科學(xué)發(fā)展觀的要求。
二、我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)現(xiàn)狀
概念：處理主要是指對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化和無害化處理的過程。處置是指對處理后污泥進(jìn)行消納的過程。在污泥處置過程中，污泥將最終得以穩(wěn)定。
原則：安全環(huán)保，確定污泥處理處置技術(shù)路線需首要考慮的約束條件；因地制宜，確定污泥處理處置技術(shù)路線應(yīng)始終堅(jiān)持的重要前提；循環(huán)利用，確定污泥處理處置技術(shù)路線時(shí)需考慮的重要方向；節(jié)能降耗，確定污泥處理處置技術(shù)路線和技術(shù)方案的重要因素；穩(wěn)妥可靠，確定污泥處理處置方案的基本要求。
1、污泥處置技術(shù)現(xiàn)狀
污泥土地利用
污泥城市園林綠化指處理后的污泥用于人行道樹、灌木、花卉、草坪等栽培過程中作為肥料、基質(zhì)和營養(yǎng)土。污泥用于園林綠化時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》的規(guī)定和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。污泥必須首先進(jìn)行穩(wěn)定化和無害化處理，并根據(jù)不同地域的土質(zhì)和植物習(xí)性等，確定合理的施用范圍、施用量、施用方法和施用時(shí)間。
污泥土地改良利用指處理后的污泥用于嚴(yán)重?cái)_動土地的改良，包括采煤場，各種采礦業(yè)開采場、矸石場、露天礦坑、尾礦堆、取土坑、粉煤灰堆積場、森林采伐地、森林火災(zāi)毀壞地、滑坡和其它天然災(zāi)害需要恢復(fù)植被的土地等。污泥用于土地改良時(shí)，泥質(zhì)應(yīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良泥質(zhì)》(CJ/T291)的規(guī)定;并應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際，進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)，經(jīng)有關(guān)主管部門批準(zhǔn)后實(shí)施。
污泥農(nóng)用時(shí)，污泥必須進(jìn)行穩(wěn)定化和無害化處理，并達(dá)到《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309)等國家和地方現(xiàn)行的有關(guān)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。污泥衍生產(chǎn)品應(yīng)通過場地適用性環(huán)境影響評價(jià)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估，并經(jīng)有關(guān)部門審批后方可實(shí)施。污泥農(nóng)用應(yīng)嚴(yán)格控制施用量和施用期限。
污泥建筑材料綜合利用
污泥建筑材料綜合利用技術(shù)研究及應(yīng)用已成為熱點(diǎn)。污泥建筑材料綜合利用是指污泥的無機(jī)化處理，用于制作水泥添加料、制磚、制輕質(zhì)骨料和路基材料等。
目前，《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 制磚用泥質(zhì)污泥》標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布實(shí)施，規(guī)范了污泥制磚行業(yè)。
國家有關(guān)部門也在該領(lǐng)域設(shè)置了相關(guān)科研課題開展研發(fā)，國內(nèi)多家科研院所和企業(yè)正在開展污泥建筑材料綜合利用的研究，并且已在廣東、浙江等地進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)和投產(chǎn)。污泥建筑材料綜合利用應(yīng)符合國家和地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，并嚴(yán)格防范在生產(chǎn)和使用中造成二次污染。
污泥填埋
污泥填埋分為污泥單獨(dú)填埋和與城市垃圾、工業(yè)垃圾混合填埋。該處置方法具有簡單、易行、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，污泥填埋也受土地約束以及受污泥填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液和甲烷氣體等二次污染的影響。
不具備土地利用和建筑材料綜合利用條件的污泥，可采用填埋處置。國家將逐步限制未經(jīng)無機(jī)化處理的污泥在垃圾填埋場填埋。污泥填埋應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋泥質(zhì)》的規(guī)定;填埋前的污泥需進(jìn)行穩(wěn)定化處理;橫向剪切強(qiáng)度應(yīng)大于25kN/m2;填埋場應(yīng)有沼氣利用系統(tǒng)，滲濾液能達(dá)標(biāo)排放。
2、污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀
污泥厭氧消化
污泥厭氧消化通過把污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣和二氧化碳，消減有機(jī)物含量，產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行綜合利用。污泥厭氧消化可以穩(wěn)定污泥的泥性，降低污泥含水率，提高污泥的脫水效率。厭氧消化后污泥在園林綠化、農(nóng)業(yè)利用前，還應(yīng)按要求進(jìn)行無害化處理。
國家鼓勵城鎮(zhèn)污水處理廠采用污泥厭氧消化工藝，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。根據(jù)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》(建城[2000]124號)要求：日處理能力在10萬m3以上的污水二級處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。目前，厭氧消化在實(shí)際工程中的應(yīng)用主要包括污泥中溫厭氧消化、高負(fù)荷消化和兩級消化等，各種形式的污泥厭氧消化已在全國大型污水處理廠規(guī)；瘧(yīng)用。
污泥高溫好氧發(fā)酵
污泥高溫好氧發(fā)酵是采用剪枝、落葉等園林廢棄物和礱糠、谷殼、秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物作為高溫好氧發(fā)酵添加的輔助填充料，利用自然界廣泛存在的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)污泥中可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的類腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程。污泥中各種有機(jī)物質(zhì)在酶的作用下，轉(zhuǎn)化成小分子的有機(jī)化合物、對土壤有利的腐殖質(zhì)，以及CO2，氨、水和無機(jī)鹽等，使之成為可被植物吸收利用的化學(xué)形態(tài)。
污泥高溫好氧發(fā)酵不斷地分解有機(jī)物，堆體溫度不斷升高，可達(dá)到50℃-60℃，將其中的病原菌和寄生蟲卵殺死，使之無害化。污泥高溫好氧發(fā)酵的產(chǎn)品稱為堆肥，可以用作土壤改良劑和有機(jī)肥料。
污泥高溫好氧發(fā)酵應(yīng)重視污泥重金屬污染問題，處理過程應(yīng)防止臭氣污染，處理后的污泥含水率一般可低于40%。目前污泥高溫好氧堆肥技術(shù)已經(jīng)在廈門、河南、山西等地規(guī)；懂a(chǎn)運(yùn)行。
污泥脫水
污泥脫水主要是將污泥中的吸附水、毛細(xì)水和細(xì)胞內(nèi)水分離出來。污泥機(jī)械脫水主要包括：真空過濾脫水、壓濾脫水、離心脫水等。污泥經(jīng)脫水后其體積大幅度減小，降低了后續(xù)污泥處理處置的難度。一般大中型污水處理廠均采用機(jī)械脫水。
近年來，污泥脫水技術(shù)得到了很大的發(fā)展，技術(shù)突破集中在污泥脫水前調(diào)理劑的研發(fā)和脫水機(jī)械設(shè)備的改進(jìn)等方面。目前，采用污泥藥劑調(diào)理+機(jī)械脫水的技術(shù)，在濕污泥原泥中加入污泥調(diào)理劑破壞污泥絮體微生物結(jié)構(gòu)并溶胞，分離出物理性結(jié)合水，使微生物的生物體的水分分離，最終使污泥中的結(jié)合水大部分轉(zhuǎn)化為自由態(tài)水，再通過機(jī)械脫水設(shè)備將自由態(tài)水分分離。該技術(shù)已在制革污水處理廠污泥處理中規(guī)模化應(yīng)用，處理后污泥含水率可低于50%。
污泥石灰穩(wěn)定干化
采用石灰等無機(jī)藥劑對污泥進(jìn)行調(diào)理，可以降低含水率，提高污泥橫向剪切力和衛(wèi)生條件，有利于污泥的后續(xù)處置。污泥堿化穩(wěn)定干化技術(shù)原理是使用生石灰穩(wěn)定污泥，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，在此過程中每公斤石灰可以化合0.32kg水、釋放1141kJ的熱量，將溫度提升到70℃，pH值提升到12以上，從而有效殺滅病原體，并分解有機(jī)物。污泥堿化穩(wěn)定干化技術(shù)的控制性參數(shù)是污泥的pH及其保持時(shí)間。
目前，國內(nèi)已有不同形式和規(guī)模污泥采用石灰穩(wěn)定干化法，經(jīng)過處理后污泥含水率可以降低到70%左右，在自然界中堆放1個(gè)月后含水率繼續(xù)降低到60%左右，可以達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》的標(biāo)準(zhǔn)要求。
污泥熱干化
污泥熱干化后污泥的臭味、病原物、粘度、不穩(wěn)定等負(fù)面特性得到顯著改善，降低了污泥含水率，節(jié)約了運(yùn)輸成本，提高了污泥熱值。污泥熱干化過程分為污泥與熱載體直接接觸和熱量由換熱設(shè)備提供兩種，目前應(yīng)用較多的有流化床干化、轉(zhuǎn)盤干燥、噴霧干化和空心槳葉式干化等工藝。
采用污泥熱干化工藝應(yīng)與利用余熱相結(jié)合，鼓勵利用污泥厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣熱能、垃圾和污泥焚燒余熱、發(fā)電廠余熱或其他余熱作為污泥干化處理的熱源;不宜采用優(yōu)質(zhì)一次能源作為主要干化熱源;要嚴(yán)格防范熱干化可能產(chǎn)生的安全事故。
污泥焚燒
污泥焚燒是指污泥在一定溫度、氣相充分有氧的條件下，使污泥中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2等，反應(yīng)過程中釋放出來的熱量用于維持反應(yīng)的溫度條件。污泥焚燒一般采用流化床工藝，分為固定(鼓泡)流化床焚燒爐、循環(huán)流化床焚燒爐和回轉(zhuǎn)式流化床焚燒爐等。污泥焚燒的煙氣應(yīng)進(jìn)行處理，并滿足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》等有關(guān)規(guī)定。污泥焚燒的爐渣和除塵設(shè)備收集的飛灰應(yīng)分別收集、儲存、運(yùn)輸。國家鼓勵對符合要求的爐渣進(jìn)行綜合利用;飛灰需經(jīng)鑒別后妥善處置。污泥焚燒工藝在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的大中城市應(yīng)用較廣，一般采用干化焚燒的聯(lián)用方式，提高污泥的熱能利用效率。
近幾年，污泥焚燒技術(shù)發(fā)展迅速，污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建，污泥作為低質(zhì)燃料在火力發(fā)電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒等技術(shù)正在逐步走向成熟。
三、污泥處理處置技術(shù)發(fā)展趨勢
1、注重源頭減量的技術(shù)研發(fā)
源頭減量是減輕污泥后續(xù)處理處置負(fù)荷的前提，在城市污水處理過程中進(jìn)行污泥減量預(yù)計(jì)將是今后研究的一個(gè)方向。同時(shí)，諸如破壞污泥微生物細(xì)胞壁分離出自由態(tài)水分等降低污泥含水率的污泥減量技術(shù)也將是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)性研究課題。
2、突破節(jié)能降耗的技術(shù)障礙
長期重視污水處理而忽略污泥處理處置的現(xiàn)狀，導(dǎo)致污泥處理處置技術(shù)相對發(fā)展緩慢。目前污泥處理處置運(yùn)行能耗過高是影響污泥處理處置規(guī)；茝V應(yīng)用的一項(xiàng)限制性關(guān)鍵因素。預(yù)計(jì)今后在污泥處理處置的節(jié)能降耗技術(shù)方面將有較大的突破。
3、健全二次污染的防止技術(shù)
在城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置各個(gè)環(huán)節(jié)，均存在不同程度的二次污染問題，目前的現(xiàn)有技術(shù)和工程應(yīng)用對二次污染的重視程度普遍不夠。隨著社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，預(yù)計(jì)將有大量污泥處理處置二次污染防治新技術(shù)被研發(fā)和應(yīng)用，形成與污泥處理處置工藝相配套的二次污染防治技術(shù)健全體系。
3、發(fā)展循環(huán)利用的運(yùn)行模型
在國家土地資源日益緊缺和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的大背景下，發(fā)展污泥循環(huán)處理利用的運(yùn)行模式是大勢所趨。污泥土地利用和建材綜合利用將成為研究熱點(diǎn)，前者的技術(shù)難點(diǎn)在于污泥中重金屬的去除和土地利用泥質(zhì)的保證，后者在于運(yùn)行能耗的降低和諸如二噁英控制等二次污染防治技術(shù)的成熟。
四、污泥處理處置工作的幾點(diǎn)認(rèn)識
1、規(guī)劃是指導(dǎo)
政府一定要抓好污泥處理處置規(guī)劃，給污水處理廠做工作的思路和方向。污泥處理處置設(shè)施應(yīng)與城鎮(zhèn)污水處理廠同時(shí)規(guī)劃、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投入運(yùn)行。污泥處理處置設(shè)施應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。
2、標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)
要把污泥處理、處置的事情做好，污泥處理、處置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)是前提。
3、社會支持是保障
污泥處置不僅僅是城建、水務(wù)部門的事，必須得到環(huán)保、園林、農(nóng)業(yè)、包括我們的建材行業(yè)等部門的大力主持。
4、相關(guān)配套政策是引導(dǎo)
做好污泥處理、處置工作，政府必須給予積極的政策支持，特別是資金上的支持。
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