城市污水廠污泥處理與處置技術(shù)的思路調(diào)整

1、For personal use only in study and research; not for commercial use城市污水廠污泥處理與處置技術(shù)的思路調(diào)整 王凱軍余杰（北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京100037）For personal use only in study and research; not for commercial use摘要：分析了目前污泥處理、處置中存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)污泥特性的再認(rèn)識(shí)、原有技術(shù)路線(xiàn)的反思，提 出以無(wú)害化為主、在堅(jiān)持 安全、環(huán)?！钡脑瓌t下，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用是我國(guó)今后污泥處理與處置的 新思路。在此基礎(chǔ)上介紹了污泥焚燒技術(shù)，分析了污泥焚

2、燒需解決的問(wèn)題，指出污泥混合焚燒是其合理 的處置途徑。關(guān)鍵詞：污泥；處理；處置；污泥焚燒1主要問(wèn)題分析For personal use only in study and research; not for commercial use根據(jù)中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)（2005年），2005年全國(guó)661座設(shè)市城市共有污水集中 處理廠792座，設(shè)計(jì)能力5725萬(wàn)立方米/日，其中二級(jí)以上污水處理廠 694座，設(shè)計(jì)處理 能力4791萬(wàn)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(wàn) 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(guó)污泥處理處置主 要方法中，污泥

3、農(nóng)用約占44.8%、陸地填埋約占31%、其它處置約10.5%、沒(méi)有處置約13.7%。 而沒(méi)有得到任何處置的污泥給環(huán)境帶來(lái)的污染危害是巨大的，這部分污泥處于一種無(wú)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(jī)物對(duì)人類(lèi)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(guò)大，存在風(fēng)險(xiǎn)我國(guó)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(lái)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(dá)900多萬(wàn)噸（含水率80%）,污泥農(nóng)用的規(guī)模也逐步擴(kuò)大。For personal use only in

4、study and research; not for commercial use根據(jù)資料顯示，目前我國(guó)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(xiàng)目存在隱患和風(fēng)險(xiǎn)。而目前，我國(guó)關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)的研究體系尚不健全，對(duì)于污泥處置的風(fēng)險(xiǎn)研究主要涉及污泥土地施用對(duì)植物的影響、重金屬?gòu)耐寥赖街参锏倪w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(shí)驗(yàn)獲得，而長(zhǎng)期（10 年以上 ）的田間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為缺乏。若用短期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)長(zhǎng)期的影響，其本身就存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。此外，對(duì)于污泥土地施用后，周?chē)嚓P(guān)暴露人群的消費(fèi)資料，可用數(shù)據(jù)幾乎為零。中科院南京土壤

5、研究所的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在其試驗(yàn)的土地上連續(xù)施用污泥達(dá) 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(jī)質(zhì)明顯增加，土壤酸度基本無(wú)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(guó)還沒(méi)有出臺(tái)污泥農(nóng)用規(guī)范，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)性缺乏研究，污泥農(nóng)用可能造成的污染問(wèn)題還沒(méi)引起應(yīng)有的重視。多數(shù)研究表明，污泥的有害成分進(jìn)入土壤后，一般不會(huì)立刻表現(xiàn)出其不利影響，但若長(zhǎng)期大量使用，其負(fù)面效應(yīng)就會(huì)明顯地表現(xiàn)出來(lái)。1.2 污泥填埋環(huán)境問(wèn)題比較多目前城市污水廠污泥填埋問(wèn)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(chǎng)；

6、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(chǎng)滲瀝液的污染，大部分和垃圾混合填埋的垃圾場(chǎng)存在拒收污泥的現(xiàn)象；三是對(duì)填埋氣進(jìn)行資源化利用的填埋場(chǎng)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(wú)害化污泥單獨(dú)填埋場(chǎng)，投資并不如想象的節(jié)省。1座日處理垃圾1000t的污泥單獨(dú)填埋場(chǎng)（20a使用期）, 需投資0.52億元，每噸垃圾處理成本（含投資成本）達(dá)15-30元，而且對(duì)污泥填埋的后續(xù) 環(huán)境管理與處理的成本還沒(méi)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

7、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(guó)家逐漸發(fā)展起來(lái)。相比較而言，我國(guó)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(shí)不少，但缺乏實(shí)際的工程應(yīng)用?？偟膩?lái)說(shuō)，污泥建材利用在中國(guó)以及西方發(fā)達(dá)國(guó)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(zhǎng)的時(shí)間。2 思路的調(diào)整2.1 對(duì)污泥特性的再認(rèn)識(shí)污泥是污水處理的副產(chǎn)物，污泥一詞并不是一個(gè)嚴(yán)格的科學(xué)定義，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)污泥是由 可沉淀的固體顆粒物組成的，也只有沉淀下來(lái)的固體才形成污泥。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，城市居民食品結(jié)構(gòu)與發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)居民消費(fèi)的肉類(lèi)和奶制品較少，因而污泥

8、所含有機(jī)物中淀粉、糖類(lèi)、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(dá)國(guó)家污泥的有機(jī)物含量較高，脂肪和蛋白質(zhì)含量均高于我國(guó)。我國(guó)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(jī)物含量較低。城市污水廠污泥的這些特性，使我們面臨的問(wèn)題比發(fā)達(dá)國(guó)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(shí)，分解單位質(zhì)量有機(jī)物的沼氣產(chǎn)量低；三是污泥有機(jī)物含量低。我國(guó)城市污水處理廠污泥中的有機(jī)物質(zhì)平均含量約為36.6，資源回收率低，堆肥質(zhì)量

9、差。多年來(lái)，我們十分注重借鑒或引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)和設(shè)備，但是，實(shí)踐表明，國(guó)外的技術(shù)和設(shè)備在我國(guó)并不完全適用。當(dāng)務(wù)之急， 要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)我國(guó)城市污水廠污泥的特性和產(chǎn)生的影響，加強(qiáng)針對(duì)性研究和實(shí)踐，開(kāi)發(fā)適合國(guó)情的技術(shù)和設(shè)備。2.2 對(duì)技術(shù)路線(xiàn)的反思多年來(lái)，我們的技術(shù)研究和資金投入著重在兩方面，一是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)行必要改造和國(guó)產(chǎn)化，使之適用于中國(guó)污泥處理處置；二是強(qiáng)化末端污染的治理，使之達(dá)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(jì)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(shí)際的

10、發(fā)展需要，同時(shí)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(huì)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(guó)不能起到在污泥減量化、穩(wěn)定化和無(wú)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(lái)說(shuō)沒(méi)有太大的問(wèn)題。在上個(gè)世紀(jì)中葉我國(guó)就開(kāi)展了多種形式的資源化利用的方式，將污泥進(jìn)行機(jī)械化堆肥和制磚，燒水泥等各類(lèi)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(yùn)營(yíng)。從以上我國(guó)的污泥處理處置技術(shù)路線(xiàn)來(lái)看，我國(guó)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和加強(qiáng)污染治理是一種嘗試和摸索，原則上正確的。但是一味引進(jìn)不消化吸收，不結(jié)合實(shí)際，一味強(qiáng)調(diào)污染的末端治理已經(jīng)不符合當(dāng)

11、前國(guó)家的要求和實(shí)際的情況。我們當(dāng)前的技術(shù)路線(xiàn)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(rèn)，也正是由于污泥的資源性特點(diǎn)，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?yàn)檎劦轿勰嗟馁Y源化，人們往往認(rèn)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(jī)質(zhì)資源，其中也包括氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素的肥料利用。肥料利用現(xiàn)在的問(wèn)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(gè)部門(mén)資源分配、利益分配和管理權(quán)限分配，使得本來(lái)復(fù)雜的問(wèn)題 更加復(fù)雜，實(shí)施后

12、問(wèn)題也比較多。在將來(lái)我們?nèi)匀粦?yīng)該把污泥當(dāng)資源看待，但是應(yīng)該以無(wú)害化為主導(dǎo)，以資源化為方向的思路來(lái)確定今后我國(guó)污泥處理處置的思路。在污水處理收費(fèi)尚不到位，污泥處置費(fèi)用沒(méi)有落實(shí)的情況下，以污泥的資源化利用極力推動(dòng)污泥處理和處置工作，并寄希望用這種方式來(lái)贏利從而推動(dòng)整個(gè)污泥處理處理處置系統(tǒng)的良性發(fā)展是不現(xiàn)實(shí)的。資源化的主體應(yīng)該是政府部門(mén)，對(duì)于能源利用采取更加優(yōu)惠的補(bǔ)貼電價(jià)和消除行業(yè)壁壘，對(duì)于肥料的土地利 用采取政府采購(gòu)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(guó)的諾亞克（noack）（于1959年）、施萊辛格（schLesinger污 人（于1960年在彼得

13、堡能源中心（pittsburg energy center開(kāi)始的，其共同的特點(diǎn)是以回收能源 為目的。脫水污泥（水分65%85%,其固體熱值為750015000kJ/kg）。世界上第1臺(tái)焚燒 污泥的流化床鍋爐在1962年建于美國(guó)Lynnwordwashington,至今仍在運(yùn)行。1962 年，德國(guó)建議并開(kāi)始運(yùn)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(guó)有近40 個(gè)污水處理廠已經(jīng)擁有多年的污泥焚燒工藝實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在歐盟，1992 年污泥焚燒的比例為11，美國(guó)為15。目前，流化床焚燒爐的市場(chǎng)占有率超過(guò)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

14、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(guó)、瑞士、德國(guó)等國(guó)污泥處置的主要方法。截至到2007 年，我國(guó)很多污水廠已經(jīng)開(kāi)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(yùn)行工程。4 污泥焚燒的思路20 多年來(lái)前我們就一直在籠統(tǒng)的說(shuō)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(guò)去，還有很多人把污泥焚燒成本太大而反對(duì)利用焚燒來(lái)解決污泥問(wèn)題。其實(shí)，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(dá)到減量化，是一種一勞永逸的方法，而其它的如污泥

15、土地利用、污泥填埋、污泥建材利用等后續(xù)問(wèn)題比較多，往往在監(jiān)管和污染控制方面存在漏洞，問(wèn)題更突出。在價(jià)格上污泥焚燒貌似成本是其他工藝的24倍，但是污泥的成本是所有運(yùn)行費(fèi)用，而其它工藝運(yùn)行成本沒(méi)有將后續(xù)的費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，比如堆肥后土地利用和填埋的后續(xù)監(jiān)測(cè)與管理等其它隱性費(fèi)用，如果綜合計(jì)算所有成本，相比較而言，污泥焚燒利用余熱后折算的費(fèi)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(dá)熱能的自持，并能滿(mǎn)足越來(lái)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(chǔ)設(shè)備，對(duì)于經(jīng)常降雨量較大的南方城市比較適合，對(duì)于經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，土地

16、資源比較緊張的大城市，使用焚燒法處置應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)有效的。污泥焚燒主要有兩種方式：一種是單獨(dú)焚燒，一種是混合焚燒。單一污泥焚燒時(shí)，采用最多的是流化床焚燒爐。混合焚燒可以是與垃圾混合焚燒，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(huì)超過(guò)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?jiān)€成為水泥熟料的一部分，無(wú)需對(duì)焚燒灰進(jìn)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(shí)間比較長(zhǎng)，可以有效控制二嗯英污染。此外利用目前現(xiàn)有的大規(guī)模焚燒

17、窯爐，如熱電廠焚燒系統(tǒng)進(jìn)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(wèn)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(méi)摻混前稀釋了，混燒產(chǎn)生的煙氣還執(zhí)行這個(gè)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(wèn)題。5 污泥焚燒需解決的問(wèn)題雖然焚燒法與其它方法相比具有突出的優(yōu)點(diǎn)，但是另一方面隨著焚燒工藝的使用，它所存在的若干問(wèn)題也日漸暴露出來(lái)，而且也是必須解決的問(wèn)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(wèn)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 H、醛、酮和稠環(huán)碳?xì)浠衔铮€

18、有氮氧化物、硫氫化物等。廢物燃燒時(shí)不可避免會(huì)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?cè)谌紵^(guò)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:加氧濃度，使其燃燒完全，常采用通入二次空氣的辦法；提高爐溫，利用輔助燃燒；采用恰當(dāng)?shù)臓t膛尺寸和形狀，使焚燒條件合適；對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌、除塵等處理。二惡英的控制可以采取以下措施:善燃燒條件，有效控制爐溫；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嗯英，并在袋式除塵器中截留去除。在袋式除塵器，采用聚四氟乙烯覆膜優(yōu)質(zhì)濾袋，將粉塵與二嗯英一同截留

19、去除。對(duì)于污泥焚燒產(chǎn)生的廢渣按危險(xiǎn)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(xiǎn)廢物，則按危險(xiǎn)廢物處理，如不屬于危險(xiǎn)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(jìn)行高溫熔融等處理方式 達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行填埋或采用化學(xué)方法將超標(biāo)的重金屬淋濾出來(lái)，達(dá)標(biāo)后再利用。污泥焚燒解決好以上問(wèn)題后，將是一種一勞永逸的好辦法，對(duì)我國(guó)有效控制污泥污染將起到積極的作用。6 建議對(duì)于我國(guó)的污泥問(wèn)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(wèn)題的解決更多的是人們觀念的轉(zhuǎn)變。在污泥

20、處置問(wèn)題上，建議做到以下幾個(gè)方面：污泥處置以無(wú)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(wú)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。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(jìn) 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(wèn)題。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。充分利用現(xiàn)有的廢氣處理系統(tǒng)，使污泥焚燒達(dá)標(biāo)排放。對(duì)于污泥焚燒產(chǎn)生的廢渣以及飛灰按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行鑒別，如屬于危險(xiǎn)廢物，則按危 險(xiǎn)廢物處理，如不屬于危險(xiǎn)廢物，可按一般固體廢物處置或綜合利用。參考文獻(xiàn)1董文茂污泥農(nóng)用：引發(fā)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)2李媛.焚燒工藝在污水廠污泥處理中的應(yīng)用J 科技縱橫，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)CEP， 20043 .孟昭福、張?jiān)鰪?qiáng).用幼苗法指示污泥和土壤中重金屬的植物有效性J環(huán)境化學(xué)，2001,20(2):129-137.4 .王 新、陳濤、梁仁祿等.污泥土地利用對(duì)農(nóng)作物及土壤的影響研究J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002, 13(2):163-166.5