十一五以来,我国城市化进程不断加快。为解决城市发展带来的水污染问题,我国大力发展城镇污水厂的建设和运营。体量巨大的城镇污水处理厂也带来了数量巨大的副产物污泥。污泥作为水处理产业链的末端,污泥问题难以向产业下游推进,污泥问题的爆发,体现了城市发展的深层次矛盾。文章就污泥处置及利用途径加以重点研究。
一、污泥的处置目标
(1)减量化:由于污泥中含有大量水分,污泥处置的减量化就是通过各种脱水措施将污泥中的水分有效分离,从而减小污泥体积,便于运输和处理。
(2)稳定化:污泥处置的稳定化,就是通过热解、堆肥、填埋和固化等方式,使污泥中的恶臭、病原菌、持续性有机物等污染物不再进一步扩散,达到稳定的状态。
(3)无害化:污泥处置的无害化,就是通过固化、焚烧、好氧堆肥、厌氧发酵等无害化处理,使污泥对环境的危害降到最低或者不再对环境产生危害。
(4)资源化:污泥的资源化利用,就是将污泥进行适当的处理后,使其从废弃物变为可利用资源,一般包括焚烧发电,制成肥料等。
二、污泥的处置方法
当前,我国污泥的处置技术多种多样,主要都是以实现污泥的减量、无害、稳定和资源化为目标,目前使用较多的主要指填埋、焚烧和资源化利用。文章就较流行的深度脱水+填埋、干化焚烧+填埋/再利用、好氧发酵+土地利用和厌氧消化+干化+土地利用4项主要技术进行详细说明。
2.1 深度脱水+填埋技术
深度脱水+填埋技术是我国污泥行业应用最多的技术,其技术关键部分在于脱水技术的选择和填埋防渗的处理。此种处理方法具有前期建设费用低、技术简单的优势,但存在占地面积大,渗滤液二次污染的问题,正被越来越多的城市所禁止。
2.2 干化焚烧+填埋/再利用
污泥干化焚烧是目前较为成熟的技术,越来越多地被应用于污泥的处置工程。首先,污泥中含有大量可燃烧的有机物和定量纤维木质素,热值满足焚烧发电。焚烧后,灰渣中含有灰为SiO2,CaO,Al2O3和Fe2O3等普通硅酸盐水泥的组分,可用于建筑材料生产。其次,污泥干化焚烧可在短时间内处理大量污泥,并能回收焚烧热量,清洁无污染。在一些人口密集、污泥产量集中而无害化处置压力大、经济发达、土地资源紧缺的沿海城市,往往倾向于选择该技术。但由于我国污泥有机质含量低、含水率高,往往焚烧成本较高,同时缺乏技术衔接标准,邻避效应严重,成为污泥干化焚烧的限制因素。
2.3 好氧发酵+土地利用
对污泥进行测试分析,发现污泥中含有大量可持续性有机物、多种微生物菌群和大量氮磷钾等营养元素,非常适合好氧堆肥后用于肥料生产。首先,污泥经好氧发酵,有机物经好氧菌群生物降解,腐熟后污泥可改善土壤理化性质,提高土壤肥效;其次,腐熟污泥含有大量矿物质和腐殖质,可提高土壤对酸碱的缓冲能力,提高土壤的保水、保肥和通透性。最后,污泥经高温发酵,可杀死污泥中的病原体,实现污泥的无害化。但此技术实施道路也是障碍重重,首先,污泥肥料一旦进入土地,就属于农业部和林业部的监管范围,各部监管范围和执行方式不同,造成土地利用困难。其次,污泥肥料永远绕不开的重金属问题,一直是困扰污泥土地利用的重要难题。
2.4 厌氧消化+干化+土地利用
厌氧消化是污泥处置的另一重要消纳方式。污泥通过厌氧消化后,产生大量沼气,可用于照明、做饭、供暖等;沼液沼渣可作为肥料用于土壤改良。污泥的厌氧消化技术同好氧堆肥技术一样,存在部门间没有切实可行的衔接标准,上下游配合不到位,符合土地利用标准的污泥未得到真正有效的资源化利用等问题。
三、污泥现实问题和发展趋势
3.1 百亿市场现实情况不如预期
根据相关数据计算,2020年我国城镇污水厂污泥产量将攀升至约5300万t,按污泥无害化处置率60%,处置成本300元计算,我国污泥市场处理费用将达到约350亿元。百亿市场虽好,但污泥处理处置的现实情况不如预期。“十二五”末,我国城镇污泥无害化处理率仅为31%~35%左右,不及目标的一半。
3.2 价费机制不明确
首先,污泥处置成本高昂,由于长期的“重水轻泥”,导致污泥处置费占污水运行费用的20%~30%,比例始终较小。其次,虽然近年政策一再调整,强调污泥处置费用应纳入污水处理费,以保障污泥运营的合理盈余。但相关数据表明,我国对污泥的固定资产投资仍较小,仅完成了31.7%的指标,资金落实成为一大难题。
3.3 污泥未来的资源化道路
近年来,各界一直探索污泥的资源化道路,业内也逐步达成共识,鼓励污泥回归土地。2019年6月1日,《农用污泥污染物控制标准》正式实施,这是国家第一次更新污泥入耕的标准,污泥的使用标准划分为种植食物的耕地和非种植食物的耕地,对污泥农用具有一定的推动作用。
四、结语
总之,污泥处置问题是影响我国生态环境治理的“硬骨头”,是必须要面对的障碍。但是污泥处置市场也在不断完善和发展,随着监管力度日趋严格,行业标准逐步规范,污泥处置利用技术将走向更高的发展阶段。(>
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