基于循环经济理论污泥处理处置思路

《基于循环经济理论污泥处理处置思路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于循环经济理论污泥处理处置思路（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、http:/ -1- 基于循环经济理论的污泥处理处置思路基于循环经济理论的污泥处理处置思路 吴传蓉1，林城2 1 河海大学商学院，南京 （210098） 2 河海大学土木工程学院，南京（210098） E-mail： 摘摘 要：要： 污泥是污水处理过程中的沉淀物质与漂浮残渣， 处置不当容易引起对周围环境的二 次污染， 因而污泥的处理处置成为了当今世界的难题。 针对我国的国情寻找一种合理处理污 泥的思路是十分迫切。本文以循环经济为指导，对污泥的处理采用“资源产品废弃物 再生资源利用”的思路，为我国污泥处理处置开辟新的途径。 关键词：关键词：污泥，循环经济，资源再利用 1. 引言引言 污泥是污水处

2、理厂对污水进行处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面漂出的浮沫所得的残渣，其成分复杂，含水量高，易腐败,有恶臭，含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等， 如处理不善将会造成严重的二次污染。 如何安全利用污泥成为世界各国关注的重点课题之一。 随着我国经济的腾飞，污泥的数量也逐步上升。据统计，我国目前每年排放干污泥约为550600 万吨，且呈不断增加的趋势1。如何在保证经济增长的同时，最大限度地降低经济增长所带来的负面环境影响成了我国所要解决的首要问题。 本文针对污泥特性， 从循环经济角度提出污泥处理处置的新思路。 2. 污泥的产生及现状污泥的产生及现状 2.1 污泥的来源污泥的来源 随着

3、人口的日益增加和全球社会的日益城镇化， 城市污水的产生量越来越大， 在城市污水的处理过程中， 必然产生大量的污泥。 污泥是城市污水处理及废水处理不可避免的副产品，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，主要来源于污水处理过程中的初级沉淀池与二级沉淀池。 2.2 污泥的产量概况 污泥的产量概况 污泥产量按体积计算通常占污水处理量的 0.3%0.5%，或按质量计算约为污水量的1%2%，深度污水处理还会使污泥的产量提高 0.51 倍左右。污水处理效率的提高也会增大污泥的产量2。据估计，全球一年可能产生干污泥量达 1 亿吨左右3。我国污泥的产量也是相当可观，表 14显示了从

4、1991 至 2003 年我国城市污泥的产量增长概况，及与污水量及处理率的关系。从表可以看出我国的污泥产量基本上是以 10%左右的速度增长，其增长量与污水量及处理率成正相关关系，仅 2003 年我国城市干污泥的产量就达到了 296 万吨。 2.3 污泥对环境的危害污泥对环境的危害 污泥中含有大量病原微生物，主要有细菌类、病毒和虫卵等。城市污泥含有大量的有机污染物，许多有机污染物具有生物放大效应，并有“三致”(致癌、致畸、致基因突变)作用。污泥中的有毒有害物质可通过对地表水、土壤、地下水等的污染，从而对人类及动植物的健康造成较大的危害。 http:/ -2- 表 1 我国城市污泥产量概况 在我国

5、生活污水常混有一定量的工业污水，这使的污泥中含有较多的重金属。表 2 为19942001 年间我国城市污泥的含量统计5。 从表中可以看出， 我国城市污泥的重金属主要以 Cu，Zn 为主，其超标率最高。污水管道使用镀锌材料是使污泥含有较高 Zn 的主要原因。 表 2 我国城市污泥重金属含量 统计样本的超标率/% 重金属 样本数 变化范围/mgkg-1 平均值/mgkg-1GB4284-84 (pH 6.5) GB18918 (pH6.5) USEPA GB18918 /mgkg-1 (pH 6.5)Hg 33 09.3 2.84 0 0 0 15 Cd 54 0.0516.80 2.97 0 0

6、 0 20 As 26 0.2947.00 16.1 0 0 0 75 Ni 35 10.4374.0 77.5 11 11 0 200 Pb 55 0.6669.0 131 0 0 0 1000 Cr 37 0.4728.0 185 0 0 - 1000 Cu 59 28.43068.0 486 30 12 0 1500 Zn 57 16.87384.0 1450 55 9 0 3000 2.4 传统的污泥处理处置方法传统的污泥处理处置方法 污泥的传统处理方法主要有填埋、海洋倾弃、焚烧及农用等，不同的国家根据自己的实际情况选择合适的处理方法。表 3 为一些发达国家的污泥处理情况6。 污泥产量

7、/104ta-1 年份 城市污水处理厂/座 污水排放总量/108 m3a-1 污水处理总量/108 m3a-1 污水处理率/% 含水率 80% 干污泥 1991 87 299.7 44.5 14.86445 89 1992 100 301.8 52.2 17.29522 104.4 1993 108 311.3 62.3 20.02623 124.6 1994 139 303.0 51.8 17.10518 103.6 1995 141 350.3 69.0 19.69690 138 1996 309 352.8 83.3 23.62833 166.6 1997 307 351.4 90.8

8、25.84908 181.6 1998 398 356.3 105.3 29.561053 210.6 1999 402 355.7 113.6 31.931136 227.2 2000 427 331.8 113.6 34.251136 227.2 2001 452 328.6 119.7 36.431197 239.4 2002 537 337.6 134.9 39.971349 269.8 2003 612 349.2 148.0 42.391480 296.0http:/ -3- 表 3 污泥的主要处置与利用情况 各种处理方法所占比例/% 国 别 填 埋 排 海 焚 烧 农 用 其 它

9、 美 国 25 19 21 30 6 英 国 8 30 7 42 13 日 本 62.7 31.9 5.4 西 欧 45 18 7 30 2.3.1 污泥的填埋处置污泥的填埋处置 填埋处置是一种历史悠久、相对成熟且非常简单的一种方法。过去，许多发达国家主要是采用填埋技术来处理污泥。但是，污泥填埋需要占用场地，还要对填埋的防渗及废气排放加以控制。另外，污泥的土力学性质差，往往达不到填埋的要求，容易引发填埋场的工程灾害， 因此很多填埋场拒绝接收污泥入场。 如杭州的四堡污水处理厂将污泥运至杭州天子岭垃圾填埋场填埋，但因污泥含水量太大，不利于碾压，而且还出现塌方情况，2002 年 6 月后垃圾填埋场拒

10、绝接收污水厂污泥。 2.3.2 污泥的海洋倾弃污泥的海洋倾弃 污泥排海处置是沿海国家及地区普遍采用的方式，90 年代前在英国、日本、美国等国家曾采用过这种处置方式。但投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链造成威胁。纽约市每年约有 120 万吨污泥倾倒处置， 40 年时间使 51.8km2海洋变成死海。 鉴于污泥排海处置的严重的生态问题，1988 年美国已禁止向海洋倾倒污泥，并于 1991 年全面加以禁止；中国政府承诺于 1994 年 2 月 20 日起不在海上处置工业废弃物和污水污泥；欧盟承诺在 1998年底，欧共体废水处理法令(91/271/EC)已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥3, 7,

11、 8。 2.3.3 污泥的焚烧处置污泥的焚烧处置 污泥的焚烧是国外，尤其是日本使用最多的一种技术。经焚烧后污泥成为无菌、无臭的无机残渣，并大大减少了体积，是一种可靠而有效的污泥处理方法。但是焚烧设备及运行费用昂贵，在目前我国的经济水平下能够上马的污水厂并不多见。另外，要保证污泥的含水率较低才能焚烧，如含水率 80%的污泥，每吨污泥(干基)需要消耗辅助燃料重油 304356L9，而燃烧后的灰分也需要加以处理， 这些又增加了预处理与后处理的成本。 同时也存在污泥焚烧过程中有产生二恶英的问题，所以在很多国家对污泥的焚烧处置都有严格的限制。 2.3.4 污泥的农用处置污泥的农用处置 城市污泥中有丰富的

12、机质和 N、P、K 等养份。施用适量污泥后，能明显增加了土壤有机质的含量，有效改善了土壤结构、水力学性质及化学性质，对土壤的改善起到了积极的作用。但是污泥中的病原微生物、有机污染物及重金属等污染物容易在土壤，植物等聚集，而进入食物链危害人类的健康。 如污泥中病原微生物和寄生虫卵， 如果未经严格的堆肥会通过各种途径传播，污染土壤、空气、水源，并通过皮肤接触、呼吸和食物链危及人畜健康，同时也能在一定程度上加速植物病害的传播；污泥中的一些有机污染物能长时间存在土壤中，难于生物降解，具有极强毒性；污泥中的重金属，是影响污泥土地利用的主要因素。这是因为重金属属于不降解的污染成分，而且在土壤中迁移的速度极

13、其缓慢，即使污泥经过堆肥，其中的重金属也会在土壤中的不断累积。 因此各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准http:/ -4- 和严格的无害化要求。由表 410可以看出我国大部分污水厂的污泥都存在重金属超标的现象，所以污泥农用受到一定的限制。 综合以上分析，填埋处置受污泥的土力学性质的限制，海洋倾弃已基本被禁止，焚烧由于设备及运行费用昂贵难以在我国大面积的推广， 农用受污染物累积的影响， 在我国目前的经济水平及农民的知识水平条件下，也难以广泛的应用。长期以来我国受“重水轻泥”倾向的影响， 污泥的无害化处理处置问题一直没有得到重视与解决。 目前我国的污泥主要以农用和简易填埋为主，但是随着环保力

14、度的加强，其弊端将日益暴露。 基于以上分析可以看出， 传统的污泥处理处置办法是主要是将污泥作为一种废弃物来进行处理和处置， 虽然在有些方法中已初步形成了污泥资源化利用的理念， 如污泥的农用处置，但是并未真正将污泥作为再生可利用资源。 表 4 我国部分城市污泥的重金属成分与含量(mg/kg) 污水厂 铜 锌 铅 镉 汞 砷 镍 铬 酸性土壤 250 500 300 5 5 75 100 600 QB4284-84中 国 农 业部 规 定 农用 污 泥 标准 中、碱性土壤 500 1000 1000 20 15 75 200 1000 北京高碑店 460.1 790.4 84.5 26 127.7

15、 47.5 9.2 天津纪庄子 418 1119 295 4.6 4.63 22.45 289 沈阳南部 55.1 556 155.6 24.1 36.5 12.4 20.5 上海地区 165.2 110.5 3.6 73.8 黄石污水厂 86 300 720 12 46 37 30 540 综合我国目前大量污泥存在和各地区经济发展不平衡的现状及污泥处理处置的最终目的，即减量化、稳定化、无害化及资源化等因素考虑，本文引进了新兴的循环经济理论，用于指导污泥处理与处置， 试图以再生资源的角度来看待污泥， 而不是传统将污泥作为废弃物的处理办法。 引入循环经济理论作为污泥处理和处置的指导思路是短期内解

16、决我国污泥量多面广的安全问题，长期上寻找多途径，资源化利用的出路所在。 3. 循环经济的基本原理循环经济的基本原理 循环经济（Circular Economy）是以资源高效利用和环境友好为特征的社会生产和再生产活动，是新的生产方式11。由美国经济学家 K波尔丁在 20 世纪 60 年代提出，他认为在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源的投入、生产、消费及其废弃的全过程中，将传统的依赖资源消耗的线性增长方式， 即“资源产品废弃物”的模式， 转变为倡导“资源产品废弃物再生资源”这样一种资源不断循环利用的经济发展模式。 3.1 经济发展过程中的三种模式 经济发展过程中的三种模式 就与环境的关系而言， 人类