城市污泥處理處置措施

污泥是指污水處理過程中所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物, 是污水處理廠的必然產(chǎn)物，含有大量的有機物、豐富的氮磷等營養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等;常常伴有惡臭氣體，且數(shù)量巨大，增長迅速，是亟待解決的城市廢棄物。

污泥中的有機物

城市剩余污泥中有機物含量約為55%～60%，其中N、P以有機態(tài)存在,可以緩慢釋放而且肥效具有性。污泥中易降解的有機物:水溶物，半纖維素，粗蛋白質(zhì)。難降解的有機物：粗脂肪，纖維素，木質(zhì)素。

污泥中的無機物

污泥中除了含有大量氮磷鉀等營養(yǎng)元素外,還富含多種微量元素如Ca、Mg、Zn、Fe、B、Mo等。同時城市污泥中含有種類繁多的重金屬如Cu、Cd、Ni、Cr、Hg等。在污水處理過程中,70%～90%的重金屬元素通過吸附式沉淀而轉(zhuǎn)移到剩余污泥中，而這些重金屬的毒性限制了污泥的農(nóng)業(yè)使用。

城市污水處理場污泥主要包括柵渣、沉砂池沉渣、浮渣、初沉池污泥、二沉池剩余活性污泥。其中柵渣和沉砂池沉渣多為粒度較大的無機固體顆粒物，一般作為垃圾處理，初沉池污泥和二沉池剩余活性污泥有機質(zhì)含量高，初沉池污泥含病原體和重金屬化合物，二沉池生物污泥基本成分為微生物體，易腐化變質(zhì)，需回收利用妥善處置。污泥成分復雜，除上述物質(zhì)外，還含有大量氮、磷和多種微量元素及有機質(zhì)，也可能含有有毒有害、難降解的有機物等物質(zhì)，若處置不當，可能對生態(tài)環(huán)境造成危害。

國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀

1.國外污泥處理處置

目前國內(nèi)外污泥處置方法主要有污泥焚燒、衛(wèi)生填埋、土地利用。表1 是污泥常用的處置方法在幾個國家所占比例的對比。

2.國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀

我國早期污泥產(chǎn)量低且成分簡單，經(jīng)簡單處理后作為農(nóng)肥。20世紀80年代，城市污水處理場得到了長足的發(fā)展, 但污水處理過程產(chǎn)物——污泥，大多經(jīng)簡單處理后進行農(nóng)田利用和堆放消納。20世紀90年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，我國隨即展開污泥處理處置方案研究，經(jīng)十多年的實驗，現(xiàn)已有了污泥衛(wèi)生填埋、土地利用和焚燒等傳統(tǒng)處理處置方法，也有制肥、制作建筑材料、制混凝土輕質(zhì)骨粒等新型處理方法的示范項目。目前, 國內(nèi)污泥處理處置技術(shù)所占的比例如圖1所示 。三、國內(nèi)外污泥的處理處置方法的分析與對比

1.焚燒處理在各國的應用

污泥焚燒是利用污泥含有的有機成分較高(約占70%～80%)，具有一定熱值等特點來處置污泥。污泥焚燒技術(shù)優(yōu)勢在于其處理的*性，減量率可達到95%左右，處理速度快，污泥中有機物被*氧化，重金屬(除汞外)幾乎全被截留在灰渣中。污泥焚燒過程所產(chǎn)生的能量可以用于發(fā)電和供熱，而焚燒灰具有吸水性、凝固性，還可以用于制作建筑材料。污泥焚燒發(fā)電是能實現(xiàn)污泥處理的減量化與資源化的。在日本，該方法已占污泥處理總量的55%以上、歐盟也在10%以上。

污泥焚燒也存在問題，首先污泥熱值較低，同時污泥內(nèi)在水分較難去除，影響燃燒穩(wěn)定性，還有污泥焚燒及其系統(tǒng)如何滿足環(huán)保要求，避免二次污染產(chǎn)生，例如如何避免產(chǎn)生二惡英也是目前焚燒技術(shù)面臨的一個難題。再有焚燒的價格昂貴，從國外的情況看，焚燒投資以及運轉(zhuǎn)與維護費，是其他工藝的2～4倍。在歐盟污泥海洋棄置被禁止，污泥填埋越來越受限制時，經(jīng)濟發(fā)展水平相對落后的成員國如希臘、葡萄牙等國家，由于污泥焚燒的成本高，也沒有選擇或很少選擇使用焚燒方式處置污泥。在我國也僅是東部沿海一些發(fā)達城市如廣州存在污泥焚燒處理，且有嚴格的技術(shù)和標準限制。

2.污泥衛(wèi)生填埋在各國的應用

污泥衛(wèi)生填埋是發(fā)達國家早期處理污泥的一種方式，現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展污泥填埋問題突出也備受爭議?，F(xiàn)在隨著人口增加，土地資源匱乏，而污泥的衛(wèi)生填埋需占用大量土地、耗費可觀，使其應用受到制約；由于污泥的含水率高，加劇了垃圾填埋場滲瀝液的產(chǎn)量，污泥中含有的各種有毒有害物質(zhì)易污染地下水，現(xiàn)在大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象；另外，因高含水率污泥易引起填埋堆體的整體層移動滑坡，影響填埋場安全，同時，由于污泥含水量高，顆粒細，透水性差，極易造成滲濾液和填埋場氣體收集系統(tǒng)的嚴重堵塞，使?jié)B濾液無法排出，沉積的甲烷氣體越來越多。因此污泥填埋技術(shù)并沒有終避免環(huán)境污染問題, 而只是拖延了污染產(chǎn)生的時間，沒有從源頭上、根本上解決污泥處置問題，也沒有利用到污泥作為一種生物固體資源的價值。

美國污泥的主要處置方法是循環(huán)利用，而污泥填埋的比例正逐漸下降，美國許多地區(qū)甚至已經(jīng)禁止污泥地方填埋；1999年歐盟的固體廢棄物土地填埋法令(于2006年起實施)，要求所有歐洲國家用于土地填埋的固體廢棄物中有機物含量必須逐年遞減，其中污水廠污泥也是該法令規(guī)定的固體廢棄物種類之一。根據(jù)歐盟的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明, 由于法規(guī)政策的導向作用使污泥處置方式有了很大的變化，污泥填埋所占比例大幅度下降(從1997年的41%下降到2003年的7%)。歐盟成員國中, 法國、德國、比利時、荷蘭、盧森堡、愛爾蘭等國家污泥填埋有逐年下降的趨勢。2005年法國禁止污泥填埋 。

相對我國污泥填埋的現(xiàn)狀，現(xiàn)在可供填埋的場地已十分有限，不少城市很難找到新的填埋場；根據(jù)現(xiàn)在發(fā)達國家的污泥處理處置技術(shù)的發(fā)展，相信在未來我國的污泥填埋量必將大幅度減少，而轉(zhuǎn)向?qū)ξ勰嗑C合利用更加合理的處置處理方式。

3.土地利用在各國的應用

污泥土地利用是污泥分散消納的一種方式，是指通過覆蓋、噴灑、注射等方式，將污泥作為一種有機肥料或土壤改良劑，施入土壤表面或土壤中，以達到改善土壤性質(zhì)，提高土壤綜合肥力的目的。所有將污泥歸還于土地的利用方式均可稱為污泥的土地利用，可以有多種方式：農(nóng)田利用、林地利用、園林綠化利用以及退化土壤的修復等。

現(xiàn)階段適合我國國情的污泥處置方法主要是污泥的土地利用。在建國初期我國土地肥料90%是有機肥料，而隨著經(jīng)濟發(fā)展土地的肥料更多的來源于化肥，有機肥料所占比重日益下降，這使我國土地的土質(zhì)惡化，土壤肥力降低；據(jù)第二次全國土壤普查結(jié)果顯示，我國中低產(chǎn)更低土壤所占比例大，耕層薄、結(jié)構(gòu)差、缺乏有機質(zhì)的耕地3290.0 hm2，缺氮的耕地3305.0 hm2 。約占耕地面積的35 %；缺磷耕地6726.6 hm2，占耕地面積的70.7%。因此，在土壤質(zhì)量嚴重下降的形式下，如何解決用地與養(yǎng)地的矛盾，增加有機肥料, 維持土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)平衡，是農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的問題。近些年來國家實施了秸稈還田來彌補使用化肥帶來的副作用；現(xiàn)在作為富含有機質(zhì)的污泥如果能大量的土地利用，也必將對改善我國土壤的土質(zhì)起到一定作用。

此外, 我國相繼出臺了CJ 248-2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》、CJT 289-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》、CJT 291-2008《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》、CJ/ T 309-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》一系列標準，將推動污泥土地利用的進一步發(fā)展。

污泥土地利用要注意的問題

1.重金屬污染及其控制

2006年，中國地理科學與資源研究所從全國范圍內(nèi)選取了107個城市污水處理廠的污泥樣品，測定其重金屬含量。結(jié)果表明，中國城市污泥中As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 和Zn 的含量總體上呈下降趨勢, 與《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》相比，當超標率很低，絕大部分可以經(jīng)過無害化處理后進行土地利用。表3是我國污泥土地利用重金屬的控制和其他幾個國家的對比?？芍覈鴮κ┯梦勰嘀亟饘俚目刂七€是相對嚴格的。

為了減輕污泥中重金屬對植物生長的不利影響可從兩方面考慮，

1）使污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定形態(tài)，即將其固定或鈍化，

2）去除污泥中重金屬如重金屬瀝濾，主要通過降低污泥pH值將污泥中重金屬轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)，瀝濾到液相中，然后通過固液分離而去除。通過近些年研究發(fā)現(xiàn)堆肥處理可鈍化城市污泥中的重金屬，降低其土地利用中重金屬的污染風險。

2.有機污染物的控制

目前我國對于污泥中有機污染物的在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的研究主要集中在污泥中有機污染物種類及含量的分析以及關(guān)于堆肥對有機污染物的去除影響，對于污泥施入土壤后的毒性、轉(zhuǎn)化、去向生態(tài)效應和調(diào)控措施等方面缺乏研究。

污泥中含有的有機污染物, 有多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、可吸附有機鹵化物(AOX)、多氯代二苯并二惡英/呋喃(PCDD/Fs)、礦物油等，這些有機污染物主要工業(yè)廢水，因此控制污泥中的有機污染物有效、經(jīng)濟的策略是源頭控制，即生活污水和工業(yè)廢水嚴格分開，對其進行單獨處理 。

我國在污水污泥中重金屬與有機污染物這兩個領域的研究還有很多工作要做，包括其表現(xiàn)形式，以及污泥處理過程中的變化及對土壤-污泥系統(tǒng)的影響。

3.病原體的污染控制

污泥中含有大量的致病微生物和寄生蟲卵，如果不經(jīng)過有效的處理就使用到土地上會對環(huán)境和人的身體健康造成嚴重的影響。目前常用的滅菌方法有消化處理法(包括厭氧消化和耗氧消化)、石灰消毒法、輻射處理法、加熱干燥法、堆肥法等。

4.污泥中使用總量的控制

某塊土地施用污泥數(shù)量有一定限度，具體的污泥施用量應在調(diào)查研究的基礎上，根據(jù)氣候條件、地理環(huán)境、作物種類及土壤同化能力，制定適合本地區(qū)特點的污泥施用額定負荷量，以確保污泥的土地施用安全。歐共體污泥農(nóng)用準則規(guī)定了10年內(nèi)每公頃土地的污泥施用量。