歐洲、日本及國內(nèi)污泥處理處置的現(xiàn)狀和問題分析
摘要：隨著城市的快速發(fā)展，污水量不斷增加，污水廠提標(biāo)改造進(jìn)度持續(xù)加快，導(dǎo)致污泥產(chǎn)量大大增加，污泥處理處置的問題必須引起重視。本文探討了歐洲和日本的污泥處理處置方法，分析了我國污泥處理處置的現(xiàn)狀和問題，并結(jié)合國外經(jīng)驗，提出了未來的發(fā)展趨勢。
前言
污水廠的建設(shè)運(yùn)行伴隨著大量剩余污泥的產(chǎn)生，污泥中通常含有人類致病菌、重金屬等有害物質(zhì)，將對環(huán)境造成二次污染并威脅人類健康。2016 年底，全國處理污水量達(dá)到 1.5 億 m3/d，污泥產(chǎn)生量以含水率 80%計，總量近 3000 萬噸，隨著水量增加和污水廠提標(biāo)改造，預(yù)計 2020 年我國的污泥產(chǎn)量將突破 6000 萬噸（含水率 80%）[1]。因此必須采用對環(huán)境安全的方式進(jìn)行污泥的處理處置。
1、 國外污泥處理處置
目前日本的污泥處理方法一般有濃縮、脫水、厭氧消化、堆肥、焚燒和熔融等。焚燒指在 800—900℃的高溫下燃燒污泥。污泥焚燒技術(shù)實現(xiàn)了污泥最大程度的減量化，但弊端主要有兩點(diǎn)，一是焚燒過程中會產(chǎn)生二惡英，呋喃和重金屬等害物質(zhì)；二是能耗較高，投資運(yùn)行成本高。
但是為了有效減輕填埋場的壓力，干化焚燒是日本最普遍的污泥處理方式。熔融則是在 1300—1800℃下燃燒污泥。相比而言，熔融的優(yōu)勢在于以下幾點(diǎn)：1）由于在高溫下結(jié)晶，因此 產(chǎn)生較少的二惡英；2）爐渣可循環(huán)利用；3）大量減少了干物質(zhì)體積。但是由于熔融法建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用較高，近年來主要應(yīng)用于工業(yè)廢棄物含量較高的污泥。詳見圖 1[2]。
由圖 1 可知，焚燒是日本最主要的污泥處理方式。
日本的污泥處置方式有填埋、農(nóng)田和綠化利用、焚燒后的灰渣生產(chǎn)水泥或制造其他建筑材料如混凝土骨材、道路基材等。其中填埋所占的比重逐年下降，絕大多數(shù)作為建材利用，其次為土地利用等。從日本的經(jīng)濟(jì)實力、技術(shù)水平和空間資源的限制性來看，焚燒處理后灰渣處置的技術(shù)路線是合適的。而水泥窯內(nèi)溫度超過 1000℃，加之窯內(nèi)的堿性環(huán)境，可以有效抑制表面二惡英的產(chǎn)生，因此日本政府鼓勵污泥和焚燒灰渣進(jìn)入水泥廠系統(tǒng)焚燒 [3]。
歐洲污泥處理方法有厭氧消化、好氧消化、脫水、干化等。目前德國基本實現(xiàn)污泥全部經(jīng)厭氧消化處理，不但降低了近一半的污泥體積，使污泥達(dá)到穩(wěn)定化，消除惡臭并可產(chǎn)生沼氣作為能源循環(huán)利用。大多數(shù)的歐洲污水處理廠采用機(jī)械脫水的方式，最常用的依次為離心脫水，帶式壓濾和板框壓濾。污泥干化場的數(shù)量已從 1995 年的 110 座增長到1999 年的 370 座，到 2009 年已有 450 座 [4]。從歐洲目前的污泥處置方式及未來的預(yù)測來看，填埋所占的比重將繼續(xù)下降，而焚燒后資源利用則呈現(xiàn)上升趨勢。土地利用（直接利用或堆肥后利用）及焚燒后資源利用將是未來兩種主要的處置方式。詳見圖 2。
2 、我國污泥處理處置
2.1 我國的污泥處理方式
我國目前主要的污泥處理方式包括濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、干化等。尤其以濃縮、調(diào)理和脫水為主，干化率很低。
濃縮，主要有重力濃縮、浮選濃縮和機(jī)械濃縮等。濃縮后污泥的含水率通常在 95% 左右，還需要進(jìn)一步脫水。為了提高污泥的脫水性能，需要添加化學(xué)藥劑進(jìn)行調(diào)理，最常用的有無機(jī)絮凝劑或有機(jī)聚合物電解質(zhì)，如聚丙烯酰胺、鋁鹽、亞鐵鹽和石灰等。大中型污水廠多采用帶式應(yīng)用技術(shù)脫水，隨著中國對脫水污泥含水率的要求越來越嚴(yán)，板框脫水及新型高干度污泥脫水的比例逐年上升。目前，我國污泥穩(wěn)定化程度還處在較低水平，到 2010 年全國正常運(yùn)行的厭氧消化設(shè)施僅有不到 20 座。
2.2 我國的污泥處置方式
污泥處置是指污泥經(jīng)處理后的最終去向。中國目前主要的污泥處置方法有衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒后建材利用等，其中衛(wèi)生填埋是最常用的方式，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，比如要求進(jìn)填埋場的污泥含水率不能超過 60%。
土地利用的定義較為寬泛，包括園林綠化、土壤改良修復(fù)使用、農(nóng)業(yè)利用等。目前我國有關(guān)污泥土地利用的政策法規(guī)還不夠完善，真正意義上的土地利用比例很低。然而隨著我國耕地土壤有機(jī)質(zhì)的不斷下降，怎樣將處理后的污泥作為有機(jī)土回歸土地，是需要繼續(xù)探索的一個課題。
污泥焚燒的方式包括利用現(xiàn)有垃圾焚燒爐焚燒，利用工業(yè)用爐焚燒，利用火力發(fā)電廠焚燒爐焚燒，利用水泥窯摻燒和單獨(dú)焚燒等。其優(yōu)點(diǎn)主要有較大程度地實現(xiàn)污泥減量化、安全穩(wěn)定化和無害化。在水泥窯焚燒的產(chǎn)物可以直接以水泥的形式被利用，而以其他方式焚燒產(chǎn)生的灰渣可作為建材的補(bǔ)充。
2.3 我國的污泥處理處置路線
目前普遍采用的處理處置路線有 4 種。詳見表 1：
綜合以上 4 種處理處置路線，由于我國的農(nóng)業(yè)準(zhǔn)入許可十分嚴(yán)格，且周邊輔料供應(yīng)存在不穩(wěn)定性，脫水污泥作為農(nóng)用的可能性不大，土地利用主要考慮園林綠化利用等方式，還需注重產(chǎn)銷平衡等問題。衛(wèi)生填埋的方式不可持續(xù)，不受政策鼓勵，目前填埋廠對污泥進(jìn)場的要求也越來越高，我國土地資源的嚴(yán)重緊缺也限制了其未來的發(fā)展。污泥焚燒后建材利用如灰渣制磚、制水泥等實現(xiàn)了污泥處置的資源化，是一種相對安全穩(wěn)定的出路。
目前，上海市的污泥處理處置路線以深度脫水后衛(wèi)生填埋為主。截止到 2016 年底，全市日均處理污水量達(dá) 712.22 萬 m3，污泥產(chǎn)量為 856.3噸干泥 / 日，其中約有 65.7% 衛(wèi)生填埋，焚燒僅占約 15.8%（包括單獨(dú)焚燒和混燒等）絕大部分灰渣也進(jìn)入到填埋場填埋，建材和土地利用比例很低，僅有約 8%。到 2040 年，全市規(guī)劃污水量約為 1075-1150 萬 m3/d，考慮到污水廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提升及設(shè)備維修護(hù)檢修，預(yù)測 2040 年全市污泥產(chǎn)量約為 2200 噸干泥 / 日。上海市土地資源緊缺，填埋廠的建造空間極為有限，長期將衛(wèi)生填埋作為主要的污泥處置方式是不科學(xué)也不現(xiàn)實的。而作為人口密度高，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市，上海與日本的污泥處理處置條件十分類似，因此適用的污泥處理處置路線為干化焚燒后建材利用為主，好氧發(fā)酵后土地利用為輔，深度脫水后衛(wèi)生填埋將作為應(yīng)急保底。這樣的處置路線與日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家是相吻合的。
3 、結(jié)論
從日本和歐洲等發(fā)達(dá)國家的污泥處理處置情況來看，污泥的資源化利用是未來的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。尤其是在上海、北京等人口密集的大型城市，衛(wèi)生填埋已無法滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，應(yīng)積極吸取好的經(jīng)驗，結(jié)合實際情況，實現(xiàn)污泥的資源化利用，而非僅僅做到污泥的減量。與此同時，應(yīng)明確污泥處置方式，而污泥處理方案必須滿足污泥處置的要求。目前，我國許多污水廠在建設(shè)污泥處理設(shè)施時并未考慮完善日后的處置路線，造成處理后的產(chǎn)物無處可去或無法得到有效利用。在今后的規(guī)劃建設(shè)中，應(yīng)在充分考慮處置路線的基礎(chǔ)上選擇處理工藝，最終實現(xiàn)污泥的減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化。
參考文獻(xiàn)：
[1] 戴 曉 虎 . 我 國 城 鎮(zhèn) 污 泥 處 理 處 置 現(xiàn) 狀 及 思 考 [J]. 給水排水 ,2012,(02):103.
[2] 水落元之等 . 日本生活污水污泥處理處置的 現(xiàn)狀及特征分析 [J].給水排水 ,2015,(11):210.
[3] 唐 建 國 . 日 本 下 水 污 泥 處 理 處 置 情 況 介 紹 [J]. 給 水 排水 ,2012,(11):38.
[4]Alexandros Kelessidis.Comparative study of the methodsused for treatment and final disposal of sewage sludge in Europeanries. Waste Management, Volume 32, Issue 6, 2012, (6):1186-1195
