IWA專家組最新報(bào)告之污泥處置與管理
IWA在2016年10月10日第十屆世界水大會(huì)上發(fā)布了專家組(IWA Specialist Groups, SGs)的最新報(bào)告Global Trends & Challenges in Water Science, Research and Management。這份報(bào)告的第一版于2012年出版，由IWA的25個(gè)專家組對(duì)其所在領(lǐng)域的新興熱點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。今年發(fā)布的最新版報(bào)告，延續(xù)了其對(duì)水行業(yè)不同領(lǐng)域最新話題和前沿趨勢(shì)的探討，參與報(bào)告編寫的專家組也上升到了36個(gè)，所關(guān)注的方面更加全面和深入。
這份報(bào)告包含38篇不限形式的簡(jiǎn)報(bào)，每篇文章除了水科研和管理方面的愿景和挑戰(zhàn)之外，還有各種技術(shù)細(xì)節(jié)和綜合性的解決方案，可謂是融合了IWA專家組成員智慧和熱情的集體成果。IWA微信公眾號(hào)將用連載的方式向大家介紹幾個(gè)跟中國水處理現(xiàn)狀密切相關(guān)的熱點(diǎn)話題。本期要關(guān)注的話題是污泥處置與管理。
第三期：污泥處置與管理
污泥的成本約占了污水處理總成本的一半，污泥處置和管理是全球水行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)之一。隨著人口和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，未來會(huì)興建更多的新污水廠以及對(duì)現(xiàn)有污水廠進(jìn)行擴(kuò)建，污泥總量繼續(xù)增加，而污泥處理標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)越發(fā)嚴(yán)格。在發(fā)展中國家，糞便和污泥的管理在保護(hù)公眾健康和環(huán)境衛(wèi)生中扮演著重要角色。
根據(jù)WEF2011年和EuroStat2012年的數(shù)據(jù)，美國和歐洲每年的污泥產(chǎn)量約在700萬噸和1000萬噸。但實(shí)際中，不同地區(qū)的污泥產(chǎn)量差別較大，例如馬耳他的污泥產(chǎn)量是歐洲最低的，單位人口當(dāng)量每天的干污泥產(chǎn)量為僅為0.5g，而奧地利的這個(gè)數(shù)值則高達(dá)97g。污泥產(chǎn)量取決于各國的處理標(biāo)準(zhǔn)以及污水/污泥處理工藝。EuroStat2012年的報(bào)告數(shù)據(jù)顯示德國的污泥年產(chǎn)量從250萬噸降至200萬。但在過去十年里，除了德國，歐洲其他國家的污泥產(chǎn)量成逐年上升的趨勢(shì)。
歐洲
歐盟污水污泥指令(Sewage SludgeDirective 86/278/EEC) 自1986年生效至今已經(jīng)沿用了30年，它對(duì)污泥農(nóng)用制定了最低條件，例如污泥中重金屬的限值。新的污泥管理指令預(yù)計(jì)會(huì)在不久的將來頒布，到時(shí)會(huì)提出更高的要求，尤其是在病原體和有機(jī)污染物的控制方面。
在歐盟的大管理框架之下，歐洲許多國家都有自己的污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)重金屬、病原體和微量污染物有著更加嚴(yán)格的限值。例如奧地利、捷克、丹麥、法國、德國和瑞典如今對(duì)有機(jī)微量污染物都有明確的標(biāo)準(zhǔn)限定，其中的一些考核指標(biāo)包括可吸收有機(jī)鹵化物 (Adsorbable organohalogen-AOX)、鄰苯二甲酸二己酯(DEHP)、直鏈烷基苯磺酸鹽(linear alkylbenzene sulfonate - LAS)、 壬基酚(NP/NPE)、多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCB)、多氯代二惡英(PCDD)、多氯代苯并呋喃(PCDF)。而奧地利、比利時(shí)、荷蘭、德國等依靠焚燒和其他熱處理工藝的國家，則對(duì)重金屬的濃度設(shè)定了非常低的閾值。德國的標(biāo)準(zhǔn)如下:
這些標(biāo)準(zhǔn)上的差異最終導(dǎo)致在污泥土地利用和最終處置方式的不同：
另一方面，丹麥、法國、芬蘭、意大利、盧森堡和波蘭在一些指示細(xì)菌和病原體，如沙門氏菌(Salmonella)、大腸桿菌(Escherichiacoli)、 糞鏈球菌(faecal streptococci)、腸病毒(enteroviruses)、蠕蟲卵(helminth eggs)、腸細(xì)菌(enterobacteria)等指標(biāo)上有更高的標(biāo)準(zhǔn)。
西班牙(65%)、英國(65%)、法國(50%)是主要依靠污泥農(nóng)用的國家，而希臘和冰島則只作填埋。但是1999年歐洲頒布的填埋指令(1999/31/EC)要求用填埋方式對(duì)污泥作處置，可生物降解的物質(zhì)含量從2009年的50%減少到2016年的35%。有人預(yù)期除非其他方式都不可行，否則填埋這種處置方式將最終在歐洲被摒棄。因此，那些主要使用填埋方式的國家需要尋找替代方案。
結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)的焚燒發(fā)電的處理方式在歐洲愈發(fā)被采用，目前荷蘭和瑞士超過90%的污泥都被焚燒處理。在經(jīng)過了10年的過渡期后，德國在2015年頒布了污泥法令，否決了污泥農(nóng)用的可能性，并要求對(duì)污泥中的磷進(jìn)行回收;這個(gè)法令同時(shí)也要求在2026年后，所有市政污泥都作焚燒處理。而瑞典則是一個(gè)例外，他們鼓勵(lì)污泥的農(nóng)業(yè)回用，40%的磷和10%的氮通過土地利用得到回收。
Eurostat統(tǒng)計(jì)的2009年歐洲各國城市污水處理廠對(duì)產(chǎn)生污泥的處置方式
美國
美國環(huán)境保護(hù)署EPA的聯(lián)邦法規(guī)40CFRPart 503中規(guī)定了污泥管理要求以及促進(jìn)污泥有效回用的鼓勵(lì)性措施。在過去幾年，有些州已經(jīng)在它們的污泥土地利用標(biāo)準(zhǔn)上作出了修改，而例如德克薩斯州和佛羅里達(dá)州針對(duì)B級(jí)(Class B)污泥的土地利用限制條件更加嚴(yán)格，這一措施大大減少了污泥土地利用的面積和數(shù)量。WEF2011年的數(shù)據(jù)顯示，德克薩斯州的污泥土地利用者數(shù)量驟減75%，處理量減少25%。而佛羅里達(dá)州更是對(duì)磷回收和病原體的去除提出了新的要求，并對(duì)石灰穩(wěn)定污泥法采取了限制。其他州也正考慮采用類似的規(guī)定。
另外，EPA已經(jīng)識(shí)別了9種污染物(鋇、鈹、4-氯苯胺、熒蒽、錳、硝酸鹽、亞硝酸鹽、芘和銀)和其他一些有機(jī)污染物，并將其納入日后的法規(guī)考慮范圍。同時(shí)，由于公眾對(duì)污泥反對(duì)態(tài)度的增強(qiáng)，美國東岸、加州、佐治亞州等地區(qū)正考慮禁止污泥的土地利用。而最近，EPA也對(duì)固體廢物的定義做出修訂，把污水廠污泥也納入其中，并且尋求針對(duì)污水污泥焚燒廠的最大化可控標(biāo)準(zhǔn)(maximum achievable control threshold - MACT)。這樣一來，一些不能達(dá)標(biāo)的焚燒廠可能會(huì)轉(zhuǎn)而使用更便宜的處理方式，例如填埋。
污泥的資源化利用如今，人們已經(jīng)意識(shí)到污泥不是一種廢物，而是一種資源，從中可以回收能源、營養(yǎng)鹽、有機(jī)物和水。資源回收依舊是污泥處理的中心，其中的重點(diǎn)包括了通過厭氧消化和熱水解回收能源回收，與餐廚和其他有機(jī)廢物一起協(xié)同消化增加沼氣產(chǎn)量、磷回收和有益的農(nóng)業(yè)回用。但是，由于法規(guī)會(huì)對(duì)重金屬、新型污染物和病原體有更嚴(yán)格的要求，污泥農(nóng)用在未來會(huì)遇到更多的挑戰(zhàn)。
另一個(gè)變化預(yù)計(jì)是在污水處理工藝方面，產(chǎn)泥量更少的工藝將被更多地應(yīng)用，例如通過預(yù)處理技術(shù)回收有機(jī)物，或者使用厭氧處理工藝等。另外，我們也需要在污泥濃縮和脫水技術(shù)上有所創(chuàng)新。畢竟，污泥中95-99%都是水，污泥的含水率決定了污泥的體積、相應(yīng)的后續(xù)處理設(shè)計(jì)以及處置方式(土地利用、焚燒或者填埋)。
關(guān)于作者
Banu Ormeci，Carleton University，Canada
