城市污水廠污泥處理與處置技術(shù)的思路調(diào)整
1 主要問題分析
根據(jù)《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年報（2005年）》,，2005年全國661座設(shè)市城市共有污水集中處理廠792座，設(shè)計能力5725萬立方米/日,，其中二級以上污水處理廠694座,，設(shè)計處理能力4791萬立方米/日（占總處理能力的83.7％）。由此每年排放的干污泥量大約為140萬噸,，而且還以每年大于10%的速率增加,。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查分析，目前我國污泥處理處置主要方法中,，污泥農(nóng)用約占44.8%,、陸地填埋約占31%、其它處置約10.5%、沒有處置約 13.7%,。而沒有得到任何處置的污泥給環(huán)境帶來的污染危害是巨大的,，這部分污泥處于一種無序的、混亂狀態(tài),，大量污泥隨意堆放,、填埋，造成地表水和地下水污染,；尤其是污泥中的病原菌,、重金屬和有毒有害有機物對人類健康和生存環(huán)境存在潛在的威脅。
1.1污泥農(nóng)用比例過大,，存在風(fēng)險
我國污泥土地利用起步較早,，如1961年北京高碑店污水處理廠的污泥被當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民施用于土地。接下來幾十年,，隨著污水處理事業(yè)飛速發(fā)展,，2003年污泥年產(chǎn)量已達900多萬噸（含水率80％），污泥農(nóng)用的規(guī)模也逐步擴大,。
根據(jù)資料顯示,，目前我國的污泥農(nóng)用比例約44.8％，是主要的處理方式之一,，污泥農(nóng)用項目存在隱患和風(fēng)險,。而目前,，我國關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全,，對于污泥處置的風(fēng)險研究主要涉及污泥土地施用對植物的影響、重金屬從土壤到植物的遷移和重金屬,、氮,、磷在土壤中的遷移，可用數(shù)據(jù)不充分,，這些數(shù)據(jù)通常是基于短期(1-3年)的實驗獲得,，而長期(10年以上)的田間實驗數(shù)據(jù)較為缺乏。若用短期的實驗數(shù)據(jù)預(yù)測長期的影響,，其本身就存在一定的風(fēng)險,。此外，對于污泥土地施用后,，周圍相關(guān)暴露人群的消費資料,，可用數(shù)據(jù)幾乎為零。中科院南京土壤研究所的一項研究發(fā)現(xiàn),，在其試驗的土地上連續(xù)施用污泥達10年后,，土壤中鎘、鋅、銅含量均很高,，種植的水稻,、蔬菜受到嚴(yán)重的污染。并且污泥施用越多,，污染情況越嚴(yán)重,。施用污泥的農(nóng)田，雖然土壤有機質(zhì)明顯增加,，土壤酸度基本無變化,，但土壤中的汞、鎘污染嚴(yán)重,，能引起小麥,、玉米的污染。
目前,，我國還沒有出臺污泥農(nóng)用規(guī)范,，對風(fēng)險性缺乏研究，污泥農(nóng)用可能造成的污染問題還沒引起應(yīng)有的重視,。多數(shù)研究表明,，污泥的有害成分進入土壤后，一般不會立刻表現(xiàn)出其不利影響,，但若長期大量使用,，其負面效應(yīng)就會明顯地表現(xiàn)出來。
1.2污泥填埋環(huán)境問題比較多
目前城市污水廠污泥填埋問題最突出,。一是消耗大量土地資源,，不少城市很難找到新的填埋場；二是產(chǎn)生大量滲瀝液,，由于含水率較高,，污泥加劇了垃圾填埋場滲瀝液的污染，大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象,；三是對填埋氣進行資源化利用的填埋場較少,，填埋氣體污染大氣，并存在安全隱患,。調(diào)查還表明,，建設(shè)規(guī)范的無害化污泥單獨填埋場，投資并不如想象的節(jié)省,。1座日處理垃圾1000t的污泥單獨填埋場(20a使用期),，需投資0.5～2億元，每噸垃圾處理成本(含投資成本)達15-30元,，而且對污泥填埋的后續(xù)環(huán)境管理與處理的成本還沒有考慮在內(nèi),。
1.3污泥綜合利用良莠不齊
污泥建材利用是污泥資源化方式的一種,，其內(nèi)容包含了利用污泥及其焚燒產(chǎn)物制造磚塊、水泥,、陶粒,、玻璃、生化纖維板等,。目前,，污泥的建材利用已經(jīng)被看作是一種可持續(xù)發(fā)展的污泥處置方式，并在日本以及歐美國家逐漸發(fā)展起來,。相比較而言,，我國在污泥建材利用發(fā)展方面有些落后，雖然在污泥制磚方面的研究確實不少,，但缺乏實際的工程應(yīng)用,。總的來說,，污泥建材利用在中國以及西方發(fā)達國家大多還處于研究及嘗試的階段,，技術(shù)成熟和推廣應(yīng)用還需要一段很長的時間。
2 思路的調(diào)整
2.1 對污泥特性的再認識
污泥是污水處理的副產(chǎn)物,，污泥一詞并不是一個嚴(yán)格的科學(xué)定義,，簡單來說污泥是由可沉淀的固體顆粒物組成的，也只有沉淀下來的固體才形成污泥,。
我國是一個發(fā)展中國家,，城市居民食品結(jié)構(gòu)與發(fā)達國家不同，因而由于食物產(chǎn)生的廢棄物成份也不盡相同,。我國居民消費的肉類和奶制品較少,，因而污泥所含有機物中淀粉、糖類,、纖維素等碳水化合物含量高（50%）,，而脂肪和蛋白質(zhì)含量低（脂肪為20%.,，蛋白質(zhì)為30%.）,；而西方發(fā)達國家污泥的有機物含量較高，脂肪和蛋白質(zhì)含量均高于我國,。我國居民住宅的衛(wèi)生設(shè)施也還不十分完善,，城市公共廁所所占比例較大，這部分污水大多未接入下水道,，因此造成城市污水廠污泥的有機物含量較低,。
城市污水廠污泥的這些特性，使我們面臨的問題比發(fā)達國家更加棘手,。一是污泥填埋產(chǎn)生的滲瀝液量大,，污染物濃度高,；二是污泥脂肪和蛋白質(zhì)含量低，污泥厭氧消化時,，分解單位質(zhì)量有機物的沼氣產(chǎn)量低,；三是污泥有機物含量低。我國城市污水處理廠污泥中的有機物質(zhì)平均含量約為36.6％,，資源回收率低,，堆肥質(zhì)量差。多年來,，我們十分注重借鑒或引進國外的技術(shù)和設(shè)備,，但是，實踐表明,，國外的技術(shù)和設(shè)備在我國并不完全適用,。當(dāng)務(wù)之急，要進一步認識我國城市污水廠污泥的特性和產(chǎn)生的影響,，加強針對性研究和實踐,，開發(fā)適合國情的技術(shù)和設(shè)備。
2.2 對技術(shù)路線的反思
多年來,，我們的技術(shù)研究和資金投入著重在兩方面,，一是在引進國外技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，進行必要改造和國產(chǎn)化,，使之適用于中國污泥處理處置,；二是強化末端污染的治理，使之達到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求,。在這樣思想下我們出現(xiàn)兩種不同的技術(shù)方向,，并且直接影響到了后續(xù)的污泥處置工作成效：
一是以污泥消化為主導(dǎo)的技術(shù)方向，但是由于污泥消化設(shè)施設(shè)計和管理上的復(fù)雜性以及使用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)跟不上實際的發(fā)展需要,，同時重污水處理,，輕污泥處理處置，污泥技術(shù)的更新跟不上社會的發(fā)展,，很多污泥消化設(shè)施被放棄使用,。污泥消化工藝的應(yīng)用在我國不能起到在污泥減量化、穩(wěn)定化和無害化方面的主導(dǎo)地位,。
二,、以資源化為主導(dǎo)的技術(shù)方向。污泥資源化從技術(shù)上來說沒有太大的問題,。在上個世紀(jì)中葉我國就開展了多種形式的資源化利用的方式,，將污泥進行機械化堆肥和制磚，燒水泥等各類資源化工藝和技術(shù),，但受成本,，污泥所含重金屬等因素影響,，多數(shù)資源化的企事業(yè)單位不能持續(xù)運營。
從以上我國的污泥處理處置技術(shù)路線來看,，我國借鑒國外經(jīng)驗和加強污染治理是一種嘗試和摸索,，原則上正確的。但是一味引進不消化吸收,，不結(jié)合實際,，一味強調(diào)污染的末端治理已經(jīng)不符合當(dāng)前國家的要求和實際的情況。我們當(dāng)前的技術(shù)路線值得我們反思,。
2.3 關(guān)于資源化利用
污泥的資源性不可否認,，也正是由于污泥的資源性特點，世界水環(huán)境組織（WEF）于1995年已將污泥（sludge）更名為生物固體（biosolid）,，從而更加明確了污泥應(yīng)該作為資源利用的觀念,。
因為談到污泥的資源化，人們往往認為僅僅是肥料的應(yīng)用,，資源化首先是能源化利用,、其次是有機質(zhì)資源，其中也包括氮磷等營養(yǎng)元素的肥料利用,。肥料利用現(xiàn)在的問題才比較多,，尤其在當(dāng)前的體制下造成了分配和管理的不平衡，尤其是污泥土地利用,，涉及到農(nóng)業(yè),、園林、市政,、衛(wèi)生等多個部門資源分配,、利益分配和管理權(quán)限分配，使得本來復(fù)雜的問題更加復(fù)雜,，實施后問題也比較多,。
在將來我們?nèi)匀粦?yīng)該把污泥當(dāng)資源看待，但是應(yīng)該以無害化為主導(dǎo),，以資源化為方向的思路來確定今后我國污泥處理處置的思路,。在污水處理收費尚不到位，污泥處置費用沒有落實的情況下,，以污泥的資源化利用極力推動污泥處理和處置工作,，并寄希望用這種方式來贏利從而推動整個污泥處理處理處置系統(tǒng)的良性發(fā)展是不現(xiàn)實的,。資源化的主體應(yīng)該是政府部門,，對于能源利用采取更加優(yōu)惠的補貼電價和消除行業(yè)壁壘，對于肥料的土地利用采取政府采購的方式,，優(yōu)先用于城市的園林綠化,。
3 污泥焚燒的工藝興起與發(fā)展
污泥焚燒的初期研究是由美國的諾亞克 (noack)(于1959年),、施萊辛格(schLesinger)等人(于1960年在彼得堡能源中心(pittsburg energy center)開始的，其共同的特點是以回收能源為目的,。脫水污泥(水分65%～85%,，其固體熱值為7500～15000kJ/kg)。世界上第1臺焚燒污泥的流化床鍋爐在1962年建于美國Lynnwordwashington,，至今仍在運行,。
1962年，德國建議并開始運行了歐洲第一座污泥焚燒廠,，在20年中焚燒的污泥量大幅增加,。德國有近40個污水處理廠已經(jīng)擁有多年的污泥焚燒工藝實際運行經(jīng)驗。在歐盟,，1992年污泥焚燒的比例為 11％,，美國為15％。目前,，流化床焚燒爐的市場占有率超過了90%,。丹麥每年約有25%的污泥焚燒處理。焚燒法處理污泥在日本應(yīng)用得最廣,，如1984年處理量占72%,。1992年，日本采用1892座焚燒爐處理75%的市政污泥,，現(xiàn)在日本規(guī)模較大的污水處理廠都采用焚燒法處理污泥,。目前，污泥焚燒是日本,、奧地利,、丹麥、法國,、瑞士,、德國等國污泥處置的主要方法。截至到2007年,，我國很多污水廠已經(jīng)開始了污泥焚燒的嘗試,，在江蘇省、上海市以及深圳都有成功運行工程,。
4 污泥焚燒的思路
20多年來前我們就一直在籠統(tǒng)的說污泥焚燒投資大,，大氣污染環(huán)境嚴(yán)重，可是現(xiàn)在20多年過去,，還有很多人把污泥焚燒成本太大而反對利用焚燒來解決污泥問題,。其實，比較于污泥的其它處置方法,，污泥焚燒可以迅速和較大程度地使污泥達到減量化,，是一種一勞永逸的方法,，而其它的如污泥土地利用、污泥填埋,、污泥建材利用等后續(xù)問題比較多,，往往在監(jiān)管和污染控制方面存在漏洞，問題更突出,。在價格上污泥焚燒貌似成本是其他工藝的2～4倍,，但是污泥的成本是所有運行費用，而其它工藝運行成本沒有將后續(xù)的費用計算在內(nèi),，比如堆肥后土地利用和填埋的后續(xù)監(jiān)測與管理等其它隱性費用,，如果綜合計算所有成本，相比較而言,，污泥焚燒利用余熱后折算的費用就不一定是最高的了,。
而且隨著技術(shù)的提高，污泥預(yù)處理工藝和和焚燒手段也在逐步提高,，污泥可以到達熱能的自持,，并能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的污泥。由于其在惡劣的天氣條件下不需存儲設(shè)備,，對于經(jīng)常降雨量較大的南方城市比較適合,，對于經(jīng)濟比較發(fā)達，土地資源比較緊張的大城市,，使用焚燒法處置應(yīng)該是經(jīng)濟有效的,。
污泥焚燒主要有兩種方式：一種是單獨焚燒，一種是混合焚燒,。單一污泥焚燒時,，采用最多的是流化床焚燒爐?；旌戏贌梢允桥c垃圾混合焚燒,，利用水泥窯摻燒以及熱電廠摻煤混燒等。
污泥與垃圾焚燒,，由于垃圾焚燒的標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格,，污泥焚燒產(chǎn)生的污染不會超過垃圾，這種混燒方式執(zhí)行垃圾焚燒的標(biāo)準(zhǔn)是可行的,。污泥與水泥混燒不僅具有焚燒法的減容,、減量化特征，且燃燒后的殘渣還成為水泥熟料的一部分,，無需對焚燒灰進行特殊處理（填埋）,，這將是一種較好的水泥生產(chǎn)途徑。由于水泥余熱的溫度 1200°以上，且停留時間比較長,，可以有效控制二噁英污染,。此外利用目前現(xiàn)有的大規(guī)模焚燒窯爐,，如熱電廠焚燒系統(tǒng)進行污泥的焚燒,，既利用了原有資料，又解決了污泥處置難的問題,，但是目前熱電廠的煙氣執(zhí)行的是大氣排放標(biāo)準(zhǔn),，如果污泥與煤摻混，產(chǎn)生的煙氣相比較沒摻混前稀釋了,，混燒產(chǎn)生的煙氣還執(zhí)行這個標(biāo)準(zhǔn)就不太合適了,，利用熱電廠焚燒污泥須解決排放標(biāo)準(zhǔn)問題。
5 污泥焚燒需解決的問題
雖然焚燒法與其它方法相比具有突出的優(yōu)點,，但是另一方面隨著焚燒工藝的使用,，它所存在的若干問題也日漸暴露出來，而且也是必須解決的問題,。污泥焚燒應(yīng)該控制的污染主要是大氣污染,。焚燒所產(chǎn)生的廢氣中含有被人關(guān)注的二惡英污染問題，含有懸浮的未燃燒或部分燃燒的廢物,、灰分等少量顆粒物,。未完全燃燒產(chǎn)物有CO、H2,、醛,、酮和稠環(huán)碳氫化合物，還有氮氧化物,、硫氫化物等,。
廢物燃燒時不可避免會產(chǎn)生煙塵，包括黑煙和飛灰兩部分,。由于廢物中含有金屬,，因此它們在燃燒過程中常以金屬化合物或金屬鹽的形式被部分混到煙氣中排放，造成污染,；或沉積在管道,、室壁的表面，加速了設(shè)備的腐蝕,，影響傳熱,。防止煙塵的方法有:
① 加氧濃度，使其燃燒完全,，常采用通入二次空氣的辦法,；
② 提高爐溫，利用輔助燃燒；
③ 采用恰當(dāng)?shù)臓t膛尺寸和形狀,，使焚燒條件合適,；
④ 對煙氣進行洗滌、除塵等處理,。
二惡英的控制可以采取以下措施:
① 善燃燒條件,，有效控制爐溫；
② 在煙氣凈化系統(tǒng)中,，設(shè)置活性碳噴入裝置,，噴入活性炭以吸附二噁英，并在袋式除塵器中截留去除,。
③ 在袋式除塵器,，采用聚四氟乙烯覆膜優(yōu)質(zhì)濾袋，將粉塵與二噁英一同截留去除,。
對于污泥焚燒產(chǎn)生的廢渣按《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)－浸出毒性鑒別》（GB5085.3-1996）的要求鑒別其毒性,，如屬于危險廢物，則按危險廢物處理,，如不屬于危險廢物,，可按一般固體廢物處置。污泥焚燒飛灰在重金屬含量不超標(biāo)的情況下可考慮綜合利用,，如制水泥,、造磚等。若含量超標(biāo),，不允許直接填埋,，可以采用飛灰再燃裝置進行高溫熔融等處理方式達標(biāo)后再進行填埋或采用化學(xué)方法將超標(biāo)的重金屬淋濾出來，達標(biāo)后再利用,。
污泥焚燒解決好以上問題后,，將是一種一勞永逸的好辦法，對我國有效控制污泥污染將起到積極的作用,。
6 建議
對于我國的污泥問題,，不是一天兩天或者任何一種技術(shù)就可以解決的，污泥問題的解決更多的是人們觀念的轉(zhuǎn)變,。在污泥處置問題上,，建議做到以下幾個方面：
①污泥處置以無害化為主，以資源化為輔應(yīng)該是我們今后的方向,。采用污泥焚燒無害化的方式處置污泥尤其是采用混合焚燒應(yīng)該是我們提倡的思路,。
②積極利用目前現(xiàn)有的大規(guī)模的焚燒窯爐（如熱電廠焚燒系統(tǒng)）和水泥廠焚燒窯爐進行，利用廢棄的水泥焚燒窯爐焚燒污泥,，既利用原有資料,，又解決了污泥問題。
③將污泥與垃圾、水泥以及熱電廠摻混焚燒應(yīng)充分考慮余熱的回收利用,。
④充分利用現(xiàn)有的廢氣處理系統(tǒng),，使污泥焚燒達標(biāo)排放。
⑤對于污泥焚燒產(chǎn)生的廢渣以及飛灰按相關(guān)規(guī)定進行鑒別,，如屬于危險廢物,，則按危險廢物處理，如不屬于危險廢物,，可按一般固體廢物處置或綜合利用,。
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