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1、污水污泥处置方法研究摘 要：市政污泥为污水处理厂生产过程中的产物，含有一些有害成分和有益成分。国内外对污泥最终处置有填埋、土地利用、建材利用3种形式，欧盟、日本和美国等国家还有不同的处置方式特点。在污染物浓度影响利用时，则倾向无害化，在国土辽阔地区，则倾向于土地利用。我国多数污泥未得到妥善处置，随意抛弃、倾倒现象普遍存在，因此根据不同地区各自的特点，选取不同的污泥处置方式是迫在眉睫的问题。其中污泥减量化无机化后建材利用和减量化稳定化后填埋应为主要应用方向。关键词：污水污泥 处置方法 研究市政污泥为污水处理厂生产过程中的产物，其主要成分是微生物残渣，且含有一些有害成分和有益成分。其有害成分主要包
2、括重金属、持久性有机污染物、病菌、病毒；有益成分主要包括氮、磷、钾等营养物质和大量的有机质。目前环境学科中提到的污泥处置方法主要有：土地利用、建材利用、填埋3种方式，而由于目前国内工业废水和生活废水合流，使污水处理的产物污泥中含有大量重金属和持久性有机污染物，使得土地利用的实施范围相当狭窄，因此国内的污泥处置形式应以填埋和建材利用两种方式为主，仅有少数地区可以采用园林绿化处置。目前国内外对污泥最终处置不外乎填埋、土地利用、建材利用3种形式，但不同国家和地区则各有不同特点，采取的技术手段和方法也比较多。1 课题的来源和意义1.1 课题来源随着污水处理设施的大量建成，污水处理厂在各大、中、小城市相
3、继投入了运行。据统计，2000年底，全国设市的663个城市中有310个建有污水处理设施，共有污水处理厂427座，年污水处理量达113.6亿立方米。而到了2009年3月底，全国共建成污水处理厂1590座，处理能力达9204万立方米/日；全国在建城镇污水处理项目1885个，设计处理能力约5517万立方米/日1 ，则在建和建成的污水处理能力将达到14721万立方米/日。同时污水厂污泥产生量也有了较大的增长，综合考虑不同处理工艺的污泥产量的差异，按每万吨污水产生5吨80%含水率的污泥计算，全国污泥日产生量就达到了73605吨/日，合两千六百万吨/年。市政污泥危害较大，未经妥善处理，经过雨水的侵蚀和渗漏
4、作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，甚至直接危害人体健康3。因此，如何合理的处理处置市政污泥，特别是达到无害化、减容化的要求，杜绝二次污染，已成为必须引起重视的问题。过去人们对污泥处理采用得较为普遍的工艺是重力浓缩、自然干化或机械脱水，污泥的最终处置也仅局限于卫生填埋。随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对环境提出了更高的要求，原有的污泥处理与处置方法已不能满足环境保护和社会经济可持续发展的需要，因此选择适合于我国国情的污泥处理与处置方案十分必要。1.2 课题研究的目的和意义目前国内外污泥的处理处置技术路线较多，各种新技术、新方法也是层出不穷，如何选择、推广使用优秀的技术路线和新产品是
5、相当重要的；同时根据不同城市的不同特点，选取不同的处理处置路线是污泥处置技术中的重点。通过对国内外污泥处理处置技术、法律法规和技术规范的比较，针对不同城市的不同污泥特点，选取成熟可靠的技术路线并结合完善的法律法规和技术规范予以应用，具有较重要的实际意义。2 国内外污水污泥无害化处理技术现状2.1 国外污水污泥无害化处理技术现状2.1.1 欧盟(1) 污泥处理处置概况欧盟各成员国由于地理位置和土地资源等的不同，一般采用农用、焚烧、填海、投海等方式处置污泥。其中投海方式越来越受到限制，仅有英国、爱尔兰等国还在使用；而农用的方式较为普及，包括瑞士、丹麦、瑞典、挪威、英国、法国、西班牙、波兰都广泛使用
6、；焚烧方式使用不广泛，仅瑞士、丹麦、奥地利有超过20%的污泥采用这种方式处置；而填海方式处置污泥使用也相当广泛。如下表1所示。表1 欧洲各国污泥处置方法（1997）2国别产量（千吨干泥/年）各处理方法所占比例%农用焚烧填海投海其他瑞士2704525305德国26812714542丹麦1705424202芬兰1502575瑞典2004060挪威955644荷兰3352635120奥地利17018343513卢森堡81288英国110744783011法国865581527意大利8163325510爱尔兰371245358西班牙3505053510比利时592915551希腊481090波兰255
7、829211欧盟委员会估计欧盟国家在2005年产生的污泥总量大约为940万吨干污泥（折合成80%含水率湿污泥4700万吨，中国近期年产污泥将达2600万吨）。 欧盟国家中污泥产量最大的国家主要有德国、英国、法国和意大利，1997年这四国污泥产生量分别为268.1万吨、110.7万吨、86.5万吨、和81.6万吨2。其中德国的污泥产量已经下降到了2006年的205万tDS/a（23 kg/(人a)），这需要归结于更精细的固体分离种类和污泥减量化工艺的应用4。20世纪90年代之前的德国，对污泥危害还没有深刻的认识，对应的政策法规还不完善， 42的污泥仍采用填埋方式处置，30作为资源利用，污泥焚烧量
8、占94。而在资源利用和填埋方式处置过程中，污泥的危害逐渐显现了出来，欧盟等国家结合遇到的各种问题，严格制定了水和废弃物管理的相关法规，旨在严格控制与废弃物相关的活动，以保护水系免受这些活动的危害2。下面图1描述了欧盟制定的与废弃物管理相关的法律法规，具体来说就是欧盟指令鼓励和探索污泥在农业上的应用，同时又管制污泥在这方面的应用以防止其对土壤、动植物和人类的危害，禁止使用未经处理的污泥除非是被注入或者和土壤融合5。图1 欧盟废弃物管理法律法规示意2巨大的污泥产生量给环境带来了沉重的负担，在欧盟，含有可生物降解有机物的固体废物不再允许填埋，污泥的实用需考虑植物营养的需求和土壤的肥力，并不污染地下水
9、5。丹麦和瑞士已经分别于1997年1月1日和2000年1月1日实施了该法案，德国也已经于2005年6月1日开始实施。欧盟于1999年公布了固体废弃物土地填埋法令(于2006年起实施)，要求所有欧洲国家用于土地填埋的固体废弃物中有机物含量必须逐年递减，其中污水厂污泥也是该法令规定的固体废弃物种类之一2。(2) 污泥处理处置主流技术欧盟2003年统计数据（见图2）表明，纵观欧洲污泥处理处置的技术发展，其工艺依然是基本的三类：填埋、焚烧、土地利用（农用）。由于法规政策的导向作用使污泥处置方式有了很大的变化，污泥填埋所占比例大幅度下降（从1997年的4l下降到2003年的7），这是由于欧盟提高了污泥填
10、埋标准所致；污泥农用所占比例（25）也有12的下降，这是由于污泥农用受到了农民以及食品业的抵制；与此同时焚烧从1997年的11上升到了36，成为替代工艺。从2003年的数据可见，有10的下水污泥回用于建造业，反映了污泥循环利用的趋势2。图2 欧盟污泥处置技术利用情况（2003）2 与此同时，德国也加大了对污泥及污泥治理技术的研究。到2003年，污泥堆肥后利用和污泥农用的处置方式所占比例上升到56%，其中污泥堆肥后利用占26%。污泥焚烧所占比例上升为38%，填埋仅占3.1%。其余处置方式占2.9%4。在“污泥尽可能资源化利用、降低或避免污泥对环境的二次污染”的主导思想下，近年来德国大力发展污泥资
11、源化利用的相关技术，并在2005年颁布了污泥禁止填埋的法规条例。因此近十多年来其填埋和农用比例也大幅下降，焚烧比例则明显升高(相关的法律和法规也推荐污泥焚烧技术)2。德国的污泥处置情况见下图：图3 德国污泥分类处置情况2 从可持续发展的角度来说，污泥焚烧将是最终出路2，它能够实现污泥减量的最大化，同时日新月异的干燥脱水技术使污泥直接焚烧成为可能，而不再需要使用矿物燃料助燃，且产生的余热可用于供暖发电。但是欧洲近十年来污泥中重金属含量的大幅度下降2，可能使污泥农用所占比例在未来有所增加，保证农用量增加的措施有：发展污泥农用环境质量保障体系、推广最佳污泥农用实践方法、施用污泥堆肥化产物等。2.1.
12、2 美国(1) 污泥处理处置概况美国下水污泥的年产生量是大约每年760万吨干污泥，其中大约有三分之二的污泥被循环利用6。美国国家环保局以保护公众健康和环境为目的，在“503”条款中制定了市政污水处理过程所产生的污泥（生物固体）管理政策。“503”条款对下水污泥用于土壤改良剂、焚烧处理和填埋处置分别进行了相关规定。此管理政策是建立在公众风险评估和25年以上独立研究基础上的，并制定了污泥中病原菌的灭除标准和重金属容许浓度标准。对于污水残留物能否作为有益于土壤的改良剂，“503”条款制定了严格标准，鼓励有益的污泥回用。污泥（生物固体）管理政策的制定和实施，能否用于工程实践还需要更多科学验证。这说明污
13、泥的使用价值和风险并存，该给人们较多信心，但也存有部分疑虑7。(2) 污泥处理处置主流技术污泥（生物固体）中俞有大量的氮、磷、钾及其他有益的微量元素，并富含有机物质，因此适当的回用可改善土壤质量，提高农作物的产量。污泥也可通过焚烧、填埋等方法处理，或者作为土壤改良剂回用。但焚烧处理费用较昂贵，填埋处置不能从根本上解决问题，所以作为土壤改良剂就成为美国首选的污泥处理方法。在美国，好氧高温消化工艺由于可以达到更高的灭菌要求，已经收到更多的重视。然而，好氧高温消化工艺所产生的生物肥料的特性不利于作为农业土壤改良剂使用，尤其是因为消化后的生物固体的渗透性比较差。对比而言，高温好氧+厌氧消化则成为更具有
14、价值的污泥处理技术，并且已经在美国被进一步的研究。高温好氧+厌氧消化技术虽然要求更为复杂的处理程序，但是可以达到严格的灭菌要求，并且产生的生物固体有利于作为土壤改良剂使用。另外，污泥干燥和造粒技术也受到了越来越多的关注，因为消化污泥在经过干燥和造粒后可以直接作为土壤改良剂使用6。2.1.3 日本(1) 污泥处理处置概况近三十年来，日本污水处理设施在不断的完善和普及中，至2001年，污水处理人口普及率达到了65%，干污泥年产生量达到了2,000,000吨。 图4 污泥处理人口普及率和污泥量的变迁 在20世纪末已不再青睐污泥广泛回用于农田的做法，取而代之的是将污泥进行高温处理热干化与焚烧7。在20
15、03财政年度，72%的下水污泥用于焚烧，9%的下水污泥则被用于熔融，其中被循环利用的下水污泥比重可以达到大约50%。在这部分下水污泥中，84%是以污泥焚烧灰的形式进行循环利用，另外16%则是以污泥熔渣的形式。循环利用的主要应用领域为建筑材料领域。表2为2003年度日本污泥处置方法及比重情况。从表2可知，绿化利用和做建筑材料的比率为65%以上，污泥资源化利用率比例很高，同时污泥填埋也占了33%，比重也较大8。表2 日本污泥的处置方法及所占比重8污泥状态最终处置方法填埋处理绿化利用建筑材料燃料化海洋还原搁置堆放其他合计（%）液态污泥309368622206400140227444041（2.0）脱水污泥552606670187494320299631745530
