國內(nèi)外污泥處置技術(shù)及未來發(fā)展趨勢
隨著我國社會經(jīng)濟和城市化的發(fā)展,城市污水處理廠正如雨后春筍般的在全國各城市建成并投入運行,這固然對防治我國的水污染問題起到了積極作用,但一個潛在的問題隨之產(chǎn)生,即污泥的處置與處理問題。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)及細菌、各種寄生蟲卵、大量的病原微生物等。因此,了解國內(nèi)外污泥研究現(xiàn)狀及進展,對尋找合理的污泥處理、處置方式,并充分利用污泥中的資源,使之達到減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化具有重要的現(xiàn)實意義。?1污泥處理與處置技術(shù)從目前國際上已建成運行的污泥處理處置項目來看，常見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。由于國情不同，各國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行發(fā)酵的一項新的生物處理技術(shù)，在實際應(yīng)用中可以達到無害化、減量化、資源化的效果，并且具有經(jīng)濟、實用不需外加能源、不產(chǎn)生二次污染等特點。目前，國內(nèi)外研究學(xué)者針對堆肥過程中的條件控制、重金屬控制、保氮技術(shù)以及技術(shù)工藝方面進行了大量的研究，取得了很多有價值的成果。污泥好氧發(fā)酵技術(shù)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，取得了很大的進步，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氧條件下，由兼性菌和厭氧菌將污泥中可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等穩(wěn)定物質(zhì)，同時減小污泥體積，去除臭味，殺死寄生蟲卵，回收利用消化過程中產(chǎn)生的沼氣的過程。污泥厭氧消化以其高效的能量回收和較低的環(huán)境影響是目前國際上應(yīng)用廣泛的污泥穩(wěn)定化和資源化的處理方法。國際上眾多學(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)用和長足的發(fā)展。總體來說，污泥厭氧消化技術(shù)在我國尚未取得突破性進展，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備主要依靠進口，投資相對較高，運行效果較差，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焚燒爐、轉(zhuǎn)筒式焚燒爐、流化焚燒爐等。為了實現(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_到一定標準的污泥用作填埋場的覆蓋土。近年來，美國、加拿大及一些歐盟國家鼓勵采用土地利用技術(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。研究內(nèi)容主要集中在污泥的穩(wěn)定化和無害化土地利用方法、污泥的肥效和對農(nóng)作物的增產(chǎn)價值等方面，在污泥對土壤質(zhì)量、植物等的潛在影響以及污染控制方面也進行了相關(guān)研究。1.5海洋傾倒海洋傾倒操作簡單，對于沿海城市來說其處理費用較低，但是，隨著生態(tài)環(huán)境意識的加強，人們越來越多地關(guān)注污泥海洋傾倒對海洋生態(tài)環(huán)境可能存在的影響。美國于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)禁止其成員國向海洋傾倒污泥。中國政府于1994年初接受3項國際協(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60年代，填埋操作簡單、費用低、適應(yīng)性強污泥可單獨或與其他固體廢棄物（如城市垃圾等）一起填埋。但存在這樣一些問題：因污泥含水量高，且滲瀝水屬高濃度有機污水，必須收集處理以防止二次污染；填埋場壓實機械工作難度加大；填埋場的衛(wèi)生狀況惡劣。2國內(nèi)外污泥處理現(xiàn)狀2.1國外污泥處理與處置現(xiàn)狀國外的城市污水污泥處理與處置已經(jīng)有近100a的歷史,無論是進行有效利用還是進行填埋處置,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、無害化和資源化為目的。要達到這一目的,必須通過各種機械和各種處理構(gòu)筑物的有機結(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。通常情況下國外城市污泥處理系統(tǒng)工藝流程一般有下列4類:(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318個污水處理廠的統(tǒng)計,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)美國環(huán)保署估計,自從1972年政府頒布水凈化條例以來,污泥量逐年快速地增加,2010年達到820萬t。在英國,根據(jù)資料,污水處理產(chǎn)生的污泥年產(chǎn)量為110.7萬t干污泥英國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)境問題的日益嚴重,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,這意味著英國將有33.5%的污泥轉(zhuǎn)向陸地處置。目前英國用于填埋所占比例較小,只占污泥處理量的8%,從長遠的觀點來看,將經(jīng)過厭氧消化、化學(xué)或熱處理、長時間堆放等處理后的污泥回用于農(nóng)田,是英國污泥處置的發(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。美國和英國以農(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。歐盟國家對污泥處置的發(fā)展趨勢進行綜合分析,由于可使用土地面積、處理成本、越來越嚴格的環(huán)境標準以及資源回收政策的普及,同時考慮到未來10a到20a間污泥性質(zhì)的巨大變化等因素,2005年歐盟各國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國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀我國一些中小城市基本上沒有建造污水處理設(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)生標準,污泥處置技術(shù)比發(fā)達國家較落后。污泥處理工藝從國內(nèi)已運行的城市污水處理廠來看,污泥處理工藝包括污泥濃縮、穩(wěn)定、脫水、處置4個主要過程。目前,我國已開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)。由于國內(nèi)在污泥管理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機物等理化指標及臭氣等感官指標控制的重視程度還不夠高,因此限制了對污泥的進一步處置利用。國內(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%。國內(nèi)的污泥有13.79%沒有作任何處置,這將對環(huán)境帶來巨大危害。污泥散發(fā)的臭氣污染嚴重,病原菌對人類健康產(chǎn)生潛在威脅,重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統(tǒng)。造成這種現(xiàn)象的原因有:由于國內(nèi)污泥處、理處置的起步較晚,許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規(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所；我國污泥利用的基礎(chǔ)薄弱,人們對污泥利用的認識存在嚴重不足,對污泥的終處置問題缺乏關(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)儲存即由環(huán)衛(wèi)部門外運市郊直接堆放。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。因此我國當(dāng)前面臨的問題是應(yīng)盡快發(fā)展污泥處置技術(shù)來解決不斷增長的污水污泥。3污泥處理與處置技術(shù)發(fā)展趨勢近年來，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)用于城市有機廢棄物的處理，瑞典、美國、德國、日本等國已建起了一定規(guī)模的等離子體處理廠，近年來在我國也有所發(fā)展。新發(fā)展起來的超聲波污泥處理技術(shù)，由于聲能利用效率和能耗的問題而沒有大規(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技術(shù)在世界先進國家已經(jīng)相對成熟，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、德國等國家開始進行規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用或正在計劃大規(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)過幾十年的發(fā)展，歐美、日本等發(fā)達國家已形成了相對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)及標準規(guī)范已比較完善。近年來，日本對污泥處理處置技術(shù)路線進行了戰(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)達國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)將會是國際上污泥處理處置的研究重點，在保證污泥無害化的前提下，實現(xiàn)污泥的較大程度的利用已經(jīng)成為了國際污泥處理處置領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。4結(jié)語目前，我國產(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有得到合理的處置，這將會對環(huán)境帶來潛在的危害。結(jié)合我國人口眾多、資源和能源相對匱乏的基本國情，污泥的再利用技術(shù)非常具有開發(fā)價值?？梢娢勰嗟馁Y源化和能源化利用將是國內(nèi)污泥行業(yè)未來重要的發(fā)展方向。
