
污泥作为城市污水处理厂的附加产物,大量污泥难以处理的问题引起了越来越多人的关注。这些污泥主要是来自初沉池污泥和二沉池污泥(或称生物污泥),在一些特殊的废水处理过程中投加的化学药剂也可能产生化学污泥。随着城市污水处理厂工艺的优化,污水进水浓度和负荷率不断增加,污水处理厂的污泥量也将快速增加。而且,污泥处理与处置不当的话不仅会产生二次环境污染,还会抵消污水处理减排效果并对当地生态环境构成威胁。污泥不应当完全被看作废弃物,因为污泥中含有大量的氮磷钾和可利用的有机物,如果能把这些资源回收并加以利用,将会带来巨大的经济和环境效益,造福人类。
国内已有成功的工程实践案例,如襄阳市对污泥的处理,该市利用污泥发酵产生的沼气供车辆使用,同时将剩下的污泥做成生物质炭土实现了污泥的清洁处置。国外在实现污泥安全处置的基础上,已经开始结合各国的国情向低碳与资源化的方向发展,美国污泥处置方式倾向于土地利用,英国污泥处置方式中土地化利用的比例一直处于较高水平,日本也由注重污泥焚烧逐渐偏向土地化利用。由于我国污泥处理与处置技术发展起步较晚,污泥的处置目标正面临着安全处置和资源化利用的双重选择。从长远趋势来看,污泥的去向必将是资源化利用。因此,通过了解我国污泥处理与处置方式的发展状况和趋势,同时结合青岛市污泥处理与处置现状和青岛市自身特点,分析青岛市污水处理厂污泥较佳的处理与处置方式,对青岛市污泥的处理与处置具有一定的指导意义。
1 污泥处理与处置发展现状
污泥的处理与处置是污泥进入环境之前和进入环境之后的两个不同阶段。污泥处理是指为了满足污泥产物被环境消纳要求,而采取的必要措施,以使其在处置时不会对环境产生有害的影响,该过程一般在污水处理厂完成;污泥处置是指处理后的污泥产物(而非原生污泥)在环境中的消纳措施。污泥在处理厂的处理是后续污泥处置的基础,后续污泥处置也反过来需要污泥的预处理。
污泥处理是在污水处理厂完成的,包括污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水、污泥混合、污泥储存以及污泥调理等。由于目前我国对污泥处理与处置的概念及重要性认识不足,“重水轻泥”的现象十分普遍,污泥处理与处置现状存在标准体系不健全,监管体系不完善,处理与处置技术落后等问题。因此,造成我国污泥处理现状不容乐观。而污泥厌氧消化处理技术在国外广泛普及,不仅经济性好,而且在实现污泥稳定化及卫生化的同时还可以产生清洁能源甲烷。
目前,我国污泥的处置方式有污泥卫生填埋、土地利用和污泥堆肥等。污泥卫生填埋分为单独土地填埋和生活垃圾混合土地填埋两种方式,我国一般采用第二种。土地填埋具有成本低、处理量大和效果明显的优点。土地利用可以利用污泥良好的土地改良性,用于土地修复、农地利用、林地利用、园林绿化和治理土地荒漠化等。它的不足是污泥成分非常复杂,存在一定量的有毒有害物质和难降解的有机污染物。所以土地利用要严格遵循相应的规范标准,做到土地安全利用,防止污泥二次污染。污泥堆肥是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术,将不稳定的有机质降解和转化成稳定的有机质。高温堆肥还可以杀死堆料中的病原菌、虫卵和草籽,使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源。此外,污泥处置方法还有水体消纳、污泥低温热解油、污泥制动物饲料和污泥改性制吸剂等。
国内也出现了污泥处理和处置相结合的方法:污泥干化焚烧、污泥消化-土地利用、污泥作为建筑材料利用等,有的在工程实践中已经取得良好的效果,如温州市污泥干化焚烧处理工程及上海市竹园污泥干化焚烧工程等。
污泥干化焚烧有脱水直接焚烧,或者脱水、干化再焚烧。污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维木质素,含有一定的热值,可以用来焚烧发电。污泥焚烧的产物为含固率99%以上的无机灰烬,具有吸水性和凝固性,不仅可以较大限度地减少污泥体积,还可以用来改良土壤、筑路和作为建筑材料等。这种方法充分利用了污泥所含的热能,实现了污泥的资源化利用。但是污泥焚烧时会产生二氧化硫和二恶英等气体造成空气污染,污染中的重金属也会随烟尘的扩散污染空气,因此需要配置相应的尾气处理装置,但污泥焚烧的投资和运行成本较高。污泥消化-土地利用:污泥厌氧消化把污泥中的有机物转化为沼气和二氧化碳,稳定了污泥的泥性,方便污泥的后续处理。沼气是一种高品质的清洁能源,消化处理后的污泥经过进一步加工处理可用于土地利用,同样实现污泥的资源化利用。
污泥治理的良性循环需要污泥资源化利用,污泥资源化利用是污泥治理良性循环的推进剂。污泥处理与处置方式的选择要遵循因地制宜的准则,源头控制是前提,处置接纳量也需要考虑。各地区对于污泥处理与处置方法应该与本地区相适宜,目前适用于我国的污泥处置方式主要有土地利用、建材利用和填埋。
2 青岛市污水处理厂污泥处理与处置现状及建议
城市污水处理厂污泥量决定于排水体制、进水浓度、污水和污泥处理与处置工艺等因素,一般其产生量约为(按含水率80%计算)5~10t/万m³。
2010年~2015年青岛市的污水量年均增长率约为5.7%。截至2016年,该市(六区四市)污水处理厂有24家,污水处理总设计处理能力为192.32万m³/d。2016年该市污水处理厂处理污水总量为5.67亿t,约产生污泥28.35~56.7万t。目前,该市总污水处理率高达98.95%,污泥日产量约为1700t,年产污泥量约为62.05万t。预计未来几年该市污泥量还将持续增长,如何合理处理如此多的污泥量的问题已经迫在眉睫。
目前,该市一部分规模大些的污水处理厂采用污泥热电联产技术,将污泥厌氧消化产生的沼气用于发电自用,每年可节省一笔可观的电费,如青岛光大水务运营有限公司(海泊河污水处理厂);也有部分污水处理厂将污泥厌氧消化产生的沼气发电并将所发电量并入电网,享受 发电并网补贴,从而增加污水处理厂的经济收益,如青岛市团岛污水处理厂。至今,这些污水处理厂有几十家,大部分污水处理厂的污泥处理结果不甚理想。由于污泥在污水处理厂的处理较粗糙,这给污泥的后续处理带来困难,因此,污泥的处置大多只进行稳定化和无害化处理。目前,青岛市污泥处理与处置方式主要有厌氧消化、干化焚烧、土地利用、堆肥、焚烧和建材利用等。
污泥卫生填埋可以作为短期污泥处置方式,但是青岛周边缺少填埋场地,不宜长期采用。污泥堆肥会占用较大的面积,而且产生的臭气等会污染周边大气环境,影响周边居民生活,因此也不宜采用。水体消纳虽然成本极低,但是对水体环境影响恶劣,考虑长远发展,尽可能不采用该种处置方式。
青岛市污水处理水平位居全国 ,可以充分利用自身技术优势,以污泥资源化利用为目标,选择适宜的污泥处理与处置方式。效防国内外污泥处理与处置成功案例,采用污泥厌氧消化作为主要的处理方式,确保污泥在污水处理厂内实现稳定化、无害化、减量化和处理过程中的资源化,为后续的处置过程奠定基础。规模小或者无良好处理技术的污水处理厂应加快技术更新,同时做好污泥储存并把污泥运输至有处理能力的污水处理厂,做到资源配置较优化;各相关部门需要做好协调和监督监管工作。污泥的处置方式应逐渐增加污泥焚烧的比重,不断增加污泥焚烧发电量,同时进行余热回收,提高能源综合利用率,并且积极利用焚烧的污泥产物用于建材生产,实现资源利用较大化。污泥处置方式也应逐步增加土地利用的比重,土地利用包括土地修复、林业利用、城市绿化和农田利用,严格遵守 对于污泥土地利用的相关指标要求,并且逐渐减少或严禁采用污泥填埋,水体消纳和污泥堆肥等处置方式。
因此,青岛市应该结合该市污水厂及自身技术和资金等条件,积极采用污泥厌氧消化+土地利用和污泥厌氧消化和污泥热干化焚烧(协同焚烧)+建筑建材利用的污泥处理与处置方法。前一种污泥处理与处置方法技术复杂并且消纳污泥的能力有限,但是运行成本低。而后一种污泥处理与处置方法投资较高,焚烧产生的烟气会造成空气污染的风险,但是污泥处理与处置彻底,且燃烧灰烬可用于建材生产等。上述两种污泥处理与处置方法均可实现对处理产物的资源化利用,具有良好的经济和环境效益。
3 结语
污泥处理与处置的目的是实现污泥减量、稳定、无害和资源化。把污泥看作一种特殊的资源,做到污泥资源利用较大化,必将成为污泥处理与处置的长远发展趋势。各地区应因地制宜,采用适宜自身的污泥处理与处置方式,还应考虑短期目标与长期目标的渐进衔接。文中从青岛市自身出发,结合其经济发展水平,环境发展要求,技术水平等因素,建议采用两种较佳的污泥处理与处置的方式:污泥厌氧消化+土地利用和污泥热干化焚烧(协同焚烧)+建筑建材利用。
我国污泥处理与处置技术发展相对于国外起步晚,应加速相关技术研发从而缩短与国外的差距。青岛市可以利用自身经济优势和对外技术交流优势,对污泥处理与处置技术进行探索,如加强污泥土地利用标准规范制定,污泥焚烧烟气处理技术的优化改进等,突破污泥处理与处置技术瓶颈,更好地实现污泥处理与处置的四化和污泥资源利用较大化,促进污泥处理与处置形成良性循环。