國(guó)內(nèi)外污泥處置技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展,城市污水處理廠正如雨后春筍般的在全國(guó)各城市建成并投入運(yùn)行,這固然對(duì)防治我國(guó)的水污染問(wèn)題起到了積極作用,但一個(gè)潛在的問(wèn)題隨之產(chǎn)生,即污泥的處置與處理問(wèn)題。污泥是污水處理后的附屬品,由于污水處理量的增加,必然導(dǎo)致污泥數(shù)量的增加,而污泥處理和處置技術(shù)在我國(guó)還剛剛起步,并且污泥中含有大量的有害物質(zhì)(重金屬)及細(xì)菌、各種寄生蟲(chóng)卵、大量的病原微生物等。因此,了解國(guó)內(nèi)外污泥研究現(xiàn)狀及進(jìn)展,對(duì)尋找合理的污泥處理、處置方式,并充分利用污泥中的資源,使之達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。?1污泥處理與處置技術(shù)從目前國(guó)際上已建成運(yùn)行的污泥處理處置項(xiàng)目來(lái)看，常見(jiàn)的污泥處理方式有好氧發(fā)酵(堆肥)、厭氧消化、干化、焚燒。污泥處置方式有土地利用、填埋、綜合利用。由于國(guó)情不同，各國(guó)采用的處理方式和技術(shù)也各不相同。1.1好氧發(fā)酵污泥好氧發(fā)酵技術(shù)是利用污泥中的微生物進(jìn)行發(fā)酵的一項(xiàng)新的生物處理技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到無(wú)害化、減量化、資源化的效果，并且具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用不需外加能源、不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者針對(duì)堆肥過(guò)程中的條件控制、重金屬控制、保氮技術(shù)以及技術(shù)工藝方面進(jìn)行了大量的研究，取得了很多有價(jià)值的成果。污泥好氧發(fā)酵技術(shù)經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，取得了很大的進(jìn)步，但在技術(shù)理論和工藝上還存在一些瓶頸，如需要大量輔料、臭氣控制難、存在人畜健康安全風(fēng)險(xiǎn)等，好氧發(fā)酵技術(shù)仍有很大的提高潛力。1.2厭氧消化污泥厭氧消化是指在無(wú)氧條件下，由兼性菌和厭氧菌將污泥中可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等穩(wěn)定物質(zhì)，同時(shí)減小污泥體積，去除臭味，殺死寄生蟲(chóng)卵，回收利用消化過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣的過(guò)程。污泥厭氧消化以其高效的能量回收和較低的環(huán)境影響是目前國(guó)際上應(yīng)用廣泛的污泥穩(wěn)定化和資源化的處理方法。國(guó)際上眾多學(xué)者一直致力于厭氧消化技術(shù)的研究，并使其獲得了廣泛的應(yīng)用和長(zhǎng)足的發(fā)展?？傮w來(lái)說(shuō)，污泥厭氧消化技術(shù)在我國(guó)尚未取得突破性進(jìn)展，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備主要依靠進(jìn)口，投資相對(duì)較高，運(yùn)行效果較差，沼氣利用環(huán)節(jié)存在障礙，共同構(gòu)成了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用的限制因素。1.3干化焚燒污泥焚燒是指在空氣供給過(guò)量的條件下，將污泥加熱，并在高溫(850～1100℃)下氧化、熱解并徹底破壞其中的有機(jī)物和病原體等物質(zhì)的方式。焚燒裝置有多種型式，目前使用較多的有豎式多級(jí)焚燒爐、轉(zhuǎn)筒式焚燒爐、流化焚燒爐等。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，需要將污泥先干化，大幅降低其含水率后再進(jìn)行焚燒。因此，目前的污泥焚燒工程一般采用干化和焚燒聯(lián)用的處理工藝。1.4土地利用土地利用是指將污泥直接或間接(經(jīng)過(guò)好氧發(fā)酵或厭氧消化后)用于農(nóng)田、菜地、果園、草坪、綠化以及土壤改良，或?qū)⑦_(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的污泥用作填埋場(chǎng)的覆蓋土。近年來(lái)，美國(guó)、加拿大及一些歐盟國(guó)家鼓勵(lì)采用土地利用技術(shù)將符合泥質(zhì)要求的污泥直接或好氧發(fā)酵后用于綠化、土地修復(fù)等。研究?jī)?nèi)容主要集中在污泥的穩(wěn)定化和無(wú)害化土地利用方法、污泥的肥效和對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)價(jià)值等方面，在污泥對(duì)土壤質(zhì)量、植物等的潛在影響以及污染控制方面也進(jìn)行了相關(guān)研究。1.5海洋傾倒海洋傾倒操作簡(jiǎn)單，對(duì)于沿海城市來(lái)說(shuō)其處理費(fèi)用較低，但是，隨著生態(tài)環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注污泥海洋傾倒對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境可能存在的影響。美國(guó)于1988年已禁止污泥海洋傾倒，從1998年底，歐共體城市廢水處理法令（91/271/EC）已經(jīng)禁止其成員國(guó)向海洋傾倒污泥。中國(guó)政府于1994年初接受3項(xiàng)國(guó)際協(xié)議，承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業(yè)廢物和污水污泥。1.6衛(wèi)生填埋污泥衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，填埋操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、適應(yīng)性強(qiáng)污泥可單獨(dú)或與其他固體廢棄物（如城市垃圾等）一起填埋。但存在這樣一些問(wèn)題：因污泥含水量高，且滲瀝水屬高濃度有機(jī)污水，必須收集處理以防止二次污染；填埋場(chǎng)壓實(shí)機(jī)械工作難度加大；填埋場(chǎng)的衛(wèi)生狀況惡劣。2國(guó)內(nèi)外污泥處理現(xiàn)狀2.1國(guó)外污泥處理與處置現(xiàn)狀國(guó)外的城市污水污泥處理與處置已經(jīng)有近100a的歷史,無(wú)論是進(jìn)行有效利用還是進(jìn)行填埋處置,污泥處理的目的與其他廢棄物的處理一樣,皆是以減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化為目的。要達(dá)到這一目的,必須通過(guò)各種機(jī)械和各種處理構(gòu)筑物的有機(jī)結(jié)合,組成污泥處理、處置系統(tǒng)。污泥處置的基本步驟為:濃縮、脫水、干燥、焚燒等,這些操作均能起到濃縮污泥的作用。通常情況下國(guó)外城市污泥處理系統(tǒng)工藝流程一般有下列4類(lèi):(1)原污泥→濃縮→脫水→處置脫水濾餅;(2)原污泥→濃縮→脫水→焚燒→處置灰分;(3)原污泥→濃縮→消化→脫水→處置脫水濾餅;(4)原污泥→濃縮→消化→脫水→焚燒→處置灰分。根據(jù)日本對(duì)318個(gè)污水處理廠的統(tǒng)計(jì),污泥處理方式(1)占34%;方式(2)占8.8%;方式(3)占26%;方式(4)占5.7%。日本污泥終處置主要方法是焚燒,約占污泥處置總量的55%。據(jù)美國(guó)環(huán)保署估計(jì),自從1972年政府頒布水凈化條例以來(lái),污泥量逐年快速地增加,2010年達(dá)到820萬(wàn)t。在英國(guó),根據(jù)資料,污水處理產(chǎn)生的污泥年產(chǎn)量為110.7萬(wàn)t干污泥英國(guó)污泥終處置的主要方法是農(nóng)用(占46.6%),其次為污泥排海(占33.5%)。隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重,歐共體在協(xié)定中規(guī)定污水污泥排海的期限為1998年12月31日,這意味著英國(guó)將有33.5%的污泥轉(zhuǎn)向陸地處置。目前英國(guó)用于填埋所占比例較小,只占污泥處理量的8%,從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看,將經(jīng)過(guò)厭氧消化、化學(xué)或熱處理、長(zhǎng)時(shí)間堆放等處理后的污泥回用于農(nóng)田,是英國(guó)污泥處置的發(fā)展方向。目前,世界范圍內(nèi)常用的污泥處置方法有農(nóng)用、填埋、投海、焚燒等。美國(guó)和英國(guó)以農(nóng)用為主,西歐以污泥填埋為主,日本以焚燒為主,而澳大利亞以污泥填埋和投海為主。歐盟國(guó)家對(duì)污泥處置的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合分析,由于可使用土地面積、處理成本、越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)以及資源回收政策的普及,同時(shí)考慮到未來(lái)10a到20a間污泥性質(zhì)的巨大變化等因素,2005年歐盟各國(guó)采用污泥處置方式的比例為:回收利用占45%,焚燒占38%,填埋占17%。2.2國(guó)內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀我國(guó)一些中小城市基本上沒(méi)有建造污水處理設(shè)施,即使有污水處理廠的大中城市,其污泥處理設(shè)施90%以上不配套。已建成的污水處理廠中,污泥未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用的占70%以上。既使在設(shè)有消化池的污水處理廠,消化后的污泥也只是稍加脫水后就直接農(nóng)用,很難符合污泥農(nóng)用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),污泥處置技術(shù)比發(fā)達(dá)國(guó)家較落后。污泥處理工藝從國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的城市污水處理廠來(lái)看,污泥處理工藝包括污泥濃縮、穩(wěn)定、脫水、處置4個(gè)主要過(guò)程。目前,我國(guó)已開(kāi)始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化,并將污泥作基質(zhì),制作復(fù)合肥用于農(nóng)業(yè)等。但總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主,將污泥用于農(nóng)業(yè)。由于國(guó)內(nèi)在污泥管理方面對(duì)污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機(jī)物等理化指標(biāo)及臭氣等感官指標(biāo)控制的重視程度還不夠高,因此限制了對(duì)污泥的進(jìn)一步處置利用。國(guó)內(nèi)污泥處置技術(shù)所占的比例為:農(nóng)業(yè)利用占44.83%,土地填埋占31.03%,無(wú)污泥處置占13.79%,綠化占3.45%,焚燒占3.45%,與垃圾混合填埋占3.45%。國(guó)內(nèi)的污泥有13.79%沒(méi)有作任何處置,這將對(duì)環(huán)境帶來(lái)巨大危害。污泥散發(fā)的臭氣污染嚴(yán)重,病原菌對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在威脅,重金屬和有毒有害有機(jī)物污染地表和地下水系統(tǒng)。造成這種現(xiàn)象的原因有:由于國(guó)內(nèi)污泥處、理處置的起步較晚,許多城市沒(méi)有將污泥處置場(chǎng)所納入城市總體規(guī)劃,造成很多污水處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場(chǎng)所；我國(guó)污泥利用的基礎(chǔ)薄弱,人們對(duì)污泥利用的認(rèn)識(shí)存在嚴(yán)重不足,對(duì)污泥的終處置問(wèn)題缺乏關(guān)注,給一些有害污泥的終處置留下了隱患；污泥利用率不是很高,仍有一部分的污水處理廠污泥只經(jīng)儲(chǔ)存即由環(huán)衛(wèi)部門(mén)外運(yùn)市郊直接堆放。污泥的隨意堆放很容易產(chǎn)生二次污染,并造成污泥資源的浪費(fèi)。因此我國(guó)當(dāng)前面臨的問(wèn)題是應(yīng)盡快發(fā)展污泥處置技術(shù)來(lái)解決不斷增長(zhǎng)的污水污泥。3污泥處理與處置技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，還出現(xiàn)了一些新興技術(shù)，如污泥的等離子體處理技術(shù)正逐漸應(yīng)用于城市有機(jī)廢棄物的處理，瑞典、美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)已建起了一定規(guī)模的等離子體處理廠，近年來(lái)在我國(guó)也有所發(fā)展。新發(fā)展起來(lái)的超聲波污泥處理技術(shù)，由于聲能利用效率和能耗的問(wèn)題而沒(méi)有大規(guī)模使用，但與其他污泥處理工藝聯(lián)合使用具有廣闊的前景。污泥作為建材利用的多項(xiàng)技術(shù)在世界先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)相對(duì)成熟，其中建筑磚塊、輕質(zhì)材料以及水泥材料等技術(shù)，已經(jīng)在日本、德國(guó)等國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用或正在計(jì)劃大規(guī)模生產(chǎn)再利用。污泥的其他處理處置方法如污泥改性制吸附劑、制活性炭、用作粘結(jié)劑、污泥油化、降解氯代化合物都有一定的研究，但還處于探索研究階段。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已形成了相對(duì)完善的污泥處理處置技術(shù)路線[22]，相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用也趨于成熟，相關(guān)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已比較完善。近年來(lái)，日本對(duì)污泥處理處置技術(shù)路線進(jìn)行了戰(zhàn)略調(diào)整，逐漸轉(zhuǎn)向了污泥資源化利用，污泥焚燒灰分也用于生產(chǎn)建筑材料。綜上，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家污泥處理處置的總體思路是污泥的資源化利用，并將土地利用作為污泥處置的主要方式和鼓勵(lì)方向。因此，厭氧消化、好氧發(fā)酵、土地利用、建材制造等資源化處理處置技術(shù)將會(huì)是國(guó)際上污泥處理處置的研究重點(diǎn)，在保證污泥無(wú)害化的前提下，實(shí)現(xiàn)污泥的較大程度的利用已經(jīng)成為了國(guó)際污泥處理處置領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。4結(jié)語(yǔ)目前，我國(guó)產(chǎn)生的污泥約48.28%為土地利用、填埋34.48%、焚燒3.45%、13.79%未進(jìn)行合理處置，總體狀況以土地利用形式為主，大部分用于農(nóng)業(yè)。仍有大部分的污泥沒(méi)有得到合理的處置，這將會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)潛在的危害。結(jié)合我國(guó)人口眾多、資源和能源相對(duì)匱乏的基本國(guó)情，污泥的再利用技術(shù)非常具有開(kāi)發(fā)價(jià)值?？梢?jiàn)污泥的資源化和能源化利用將是國(guó)內(nèi)污泥行業(yè)未來(lái)重要的發(fā)展方向。
