
近几年,随着污水处理设施的覆盖率不断提高,污水处理能力也在大幅增加,城镇污水处理厂产生的污泥处理处置问题已经给环境污染治理带来了巨大的压力。污泥是污水处理过程中产生的不可避免的附属产物,主要由大量的水分、有机物残留成分以及无机物质所组成,还包含了部分有毒有害物质和病原生物,成分非常复杂。由于污泥中含有一些重金属,大量排放会对土壤、环境等产生严重的影响,污泥处理处置问题已经引起了政府部门和社会各界的广泛关注。
1 常见的污泥处理工艺
污泥处理主要的目的就是通过脱水来吧污泥当中所含有的水分去除掉,其次要降解污泥中所含有的有机污染物,实现污泥的稳定化。目前,我国在污泥处理处置方面常用的方式包括卫生填埋、制肥、焚烧、建材利用等方式。
1.1 卫生填埋
填埋是污泥处理处置传统、简单的方式,并且所需的费用较少。但是,填埋处置污泥的效果并不理想。由于污泥中所含有的水分缺乏稳定性,使得填埋后的污泥产生甲烷气体,易引起火灾和爆炸;同时也有液体渗出,容易污染地下水,也给填埋场的后续覆盖增加了操作难度。因此,用填埋方式处置污泥的污水处理厂必须对污泥进行一定的减量化、稳定化以及无害化处理,给污水处理厂也增加了费用成本,填埋方式处置污泥所占的比例已经逐步降低。
1.2 制肥及土地利用
污泥中含有大量的氮、磷、钾等有机物和金属元素,这些物质可以满足土壤对养分的需求,在一定程度上改善土壤,使土壤增加肥力。目前,已开发出好氧、厌氧等多种污泥消化处理方式。在厌氧消化处置的同时,厌氧菌群分解污泥中的有机物质,还可以生成以甲烷为主的可燃性气体,进一步资源化利用,但仍有大量的残余泥渣需要处置。虽然污泥制肥的成本相对低廉,对于许多小型污水处理厂来说,堆肥方式处置污泥可以就近利用场地,易于实现。但是,污泥中可能含有重金属等有害物质,并且这些物质不容易检出,这些成分会在土壤中长期累积,并进入人类的食物链。
1.3 焚烧
污泥中有机物质的含量在70%以上,焚烧是利用污泥中的有机物质所具有的热值来处置污泥的方式,焚烧方式处置污泥能够极大化地实现减量化,焚烧后的污泥体积只有原来的20%~30%。污泥经焚烧处置后,其中的臭味和病原生物也可以同时被消除掉。但由于污泥中含有大量的水分,对焚烧设备的要求相当严格,因此处置费用也相对较高。另外,焚烧过程中也会产生飞灰以及二恶英等剧毒空气污染物,对大气环境也产生二次污染。由于单独建设污泥焚烧系统成本过高,因此目前正在应用的案例大多采用了污泥与城市生活垃圾协同处置的焚烧方式,因为生活垃圾焚烧产生的飞灰属于危险废物,对其处置的要求仍然较高。
1.4 建材利用
近年来,一些利用污泥制作建筑材料的优势逐渐显现出来。烧制建材产品过程的温度控制要求相对焚烧温度低,产生的有毒有害气体较少。在烧制过程中,臭味和稳定性也可以得到去除和控制。烧制工艺过程中,污泥所含有的金属盐类可以起到矿化剂和助熔的作用,对水泥的易烧性也有改善。烧制过程对污泥含水率的要求可以降低到80%左右,也同时降低了污水处理厂在污泥脱水环节的标准要求。建材制品一般烧制的时间较长,对烧制过程二恶英等有毒气体的控制风险较小。建材利用可以消纳大量的污泥,处置更为安全彻底,这种新兴的处置方式正在迅速发展中。
2 污泥处理处置过程存在的问题
安全稳妥是污泥处置工艺比选首先要考虑的必要条件,一些现实存在的问题就必须要引起重视。
2.1 污泥中的有害成分难以确定
目前,我国的城镇污水处理厂所收纳的污水范围中,大部分都含有一定量的工业废水,工业废水成分复杂,其中的有毒有害成分随污水进入到污泥中,而污泥的检测只能抽样调查,无法确保泥质中的有害成分全部被检测到,因此污泥中的一些重金属和病原生物的成分难以确定。
2.2 运输过程要求严格
一般污水处理厂对出厂污泥的脱水处理可以将含水率降低到80%,而含水率为80%的污泥仍然具有一定的流动性,容易洒落、滴漏,对运输车辆的封闭要求较高,尤其是远距离运输风险更大。
2.3 减量化程度低
现阶段污泥处置方式仍以卫生填埋和土地利用为主,这两种处置方式的减量化程度较焚烧和建材利用都低,有些地区制肥的污泥由于受到土地利用方面的限制,大量堆存在厂区周边,对环境造成了污染。
2.4 处置成本高昂
污泥的脱水处理存在较大难度,脱水、药剂、运输以及处置都使得污泥的处置费用占污水处理费用的比例在逐步提高。而现行的污水处理费用仅仅能够支撑污水处理厂的运行,污泥处置费一向要靠政府补贴,运转难以形成良性循环。
3 对策措施
3.1 开展污染物调查分析
在污泥处理处置前,首先应该进行采样分析,确保污泥中所含有的各项污染物指标满足达标排放的控制要求,如果城镇污水处理厂排放污泥中含有重金属或某些特征污染物,则需要对污水处理厂的污水收纳范围开展污染源调查与分析,准确判断出污泥中所含有的污染物指标,明确污泥处置与利用的局限性。
3.2 改进污水处理工艺
随着 对污水处理厂出水水质标准的提高,一些污水处理厂面临着工艺改造和设备更新,将出水水质不满足排放标准要求、运行稳定性差、污泥产生量大的工艺进行调整和改进。在污水处理工艺比选时,优先选用膜处理法等产泥量低的处理工艺。对污泥脱水环节的相应设备进行调整和替换,降低污泥出厂含水率和产生总量。
3.3 推广污泥建材利用
通过对比几种常见的污泥处置方式发现,污泥在建材方面的利用相对于其他利用方式更能体现出无害化、减量化和资源化的优势,且产生的二次污染少,同时收获环境效益和经济效益。另外,根据目前各地的建材生产企业布局情况看,很多城市周边已经布局了成熟的建材生产企业,不需重复进行大规模的基建投资,建材生产工艺改造相对简单,易于实现处置全过程的良性循环。因此,还应研究制定污泥建材利用方面的鼓励政策,进一步推广建材利用。
3.4 谨慎实施土地利用
污泥制肥在进行土地利用之前,首先应调查可利用地区的基本情况,调查应当包括当地土质状况、土壤性质、适宜种植物种等。在大规模利用之前,应先选择小块土壤进行试验,确保污泥土地利用后,土壤的营养状况、微量元素及矿物质含量对土壤起到改良作用,并确定合理的使用量。
3.5 加强污泥处理处置全过程管理
对城镇污水处理厂产生的污泥,要严格执行从产生到运输、再到处置的全过程管理。污泥产生环节留存台账,定期核量。污泥运输环节过磅称重,闭环管理。污泥处置环节存档备案,执行联单制度。污泥暂存和中转场地也要同样执行全过程封闭管理。污泥运输必须采用专用车辆,运输路线固定,并且不得经过人员密集地区,有条件的地区应安装卫星定位系统,确保每吨污泥的去向可查询、可追溯,避免因污泥随意排放产生的二次污染。
3.6 统筹规划污泥处置设施
污泥集中处置进一步突破城市界限,以区域为中心加强区域统筹管理和处置,对于地理位置适宜、处置成本低廉的集中处置中心,鼓励更大范围地接收污泥处置量,在一定范围内实现污泥的优化处置。
4 结语
污泥处理处置是污水处理厂运行过程中不可忽视的重要环节,也是一项复杂的系统工程,必须让污泥的合理处理处置与污泥的产生速度相匹配,不能在污水高效处理的同时却带来了污泥的处置迟滞。在选择污泥处置方式时,首先应该测定污泥中的各项指标是否满足排放的污染控制标准,在确保安全的前提下进行处理和处置。由于污泥的成分十分复杂,处理处置工艺的选择必须参考污泥中营养物质成分、重金属含量、热值等指标,科学决策。此外,各地还应该结合技术水平、地理位置、处置成本等多方面因素综合考虑处置方式,在保护生态环境的同时,充分考虑资源化利用,逐步改变过去以填埋方式为主的处置路线,向优化处置方式转变,同时确保监管到位,协调发展。