漳州城镇污泥可持续处理处置技术路线研究

2015-06-12高剑平黄建峰

长春工业大学学报 2015年2期

高剑平，黄建峰，张梁

（1.漳州职业技术学院，福建漳州 363000；2.漳州市西区金峰污水处理有限公司，福建漳州 363000；3.江南大学生物工程学院，江苏无锡 214122）

0 引言

我国污水处理规模在2010年达到了12 476万m3／d，规划到2015年将达到20 805万m3／d［1］。按每处理1万m3污水产生5～8m3湿污泥（含水率80%左右）的经验值计算［2］，则到2015年我国因处理污水而产生的湿污泥量将达到10～16万m3／d。污泥中含有病原菌、重金属、持久性有机污染物等，若随意处置将造成严重的二次污染。能否成功解决污泥处理处置问题已成为污水处理净化环境成功与否的关键因素之一。

中央政府高度重视污泥问题。2010年11月环境保护部下发《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》明确要求各地加快污泥处理处置设施建设。2011年3月，住房和城乡建设部、国家发改委共同编制并发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》（试行）为我国污泥处理处置提供了技术与方案的选择依据和技术标准。但一直到2014年，各地污泥处理处置设施真正投入运营的很少，大量污泥仍然是通过“填埋”随意处置。业内普遍认为，出现这一问题的根源在于各地缺少一个比较明晰的符合本地区实际的污泥可持续处理处置技术路线。基于此，文中就如何设计地区污泥处理处置技术路线提出了相应原则，并依据这一原则制定了3条技术上可行、经济上可承受的技术路线，以期为今后其它地区制定相应技术路线提供理论参考。

1 设计地区污泥可持续处理处置技术路线的原则

国内已有专家对污泥处理处置技术路线的选择提出了思路，如唐建国［3］等提出的“处置决定处理、处理满足处置、处置方式多样、处理适当集约”这一思路对业内影响较大。然而具体到某一地区污泥可持续处理处置技术路线的设计时，这一思路仍显得较为宏观。笔者提出，地区污泥可持续处理处置技术路线可考虑按照“污水来源决定污泥泥质特征、污泥泥质特征决定处置方式选择、处置方式决定处理方式、处理方式应可持续”这一原则进行设计。

1.1 污水来源决定污泥泥质特征

什么样的污水决定什么样的污泥。污水净化过程实际上是污染物从污水向污泥的转移过程。一般而言，我国城镇污水厂污水来源有3种情况：

1）单一城镇生活污水；

2）工业废水；

3）城镇生活污水和预处理后的工业废水混合。

其对应的污泥泥质特征见表1。

表1 污水来源与对应污泥泥质特征

1.2 污泥泥质特征决定处置方式选择

《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》（试行）明确提出我国污泥3种主要处置方式：土地利用、焚烧及建材利用、填埋。国家鼓励优先研究土地利用的可行性；当不具备土地利用条件时，可考虑采用焚烧及建材利用；当不具备以上两种处置方式条件时，可考虑污泥安全填埋［4］。我国城镇污泥处理处置主要方式见表2。

综合表1和表2可以看出，若污泥泥质表现出污染物含量低、养分含量高的特征，建议考虑采用土地利用处置方式。若污泥泥质表现出污染物含量高，则无论养分含量高低，从安全处置角度，建议考虑焚烧后建材利用或安全填埋的处置方式。

1.3 处置方式决定处理方式

在初步确定污泥处置方式之后，就要根据处置方式进行污泥处理工艺路线的选择。对于采用土地利用处置方式，建议考虑“混合堆肥（好氧发酵或厌氧消化）＋土地利用”路线；对于采用焚烧处置方式，建议考虑“污泥干化＋焚烧＋灰渣填埋或建材利用”路线；对于采用填埋处置方式，建议考虑“深度脱水＋稳定化无害化处理＋深度填埋”路线。

1.4 处理方式应可持续

在按照上述原则确定污泥处理处置技术路线后，要实现污泥处理的可持续，需要注意两个方面的问题：

1）处理要适度集约。建议成立专门的污泥处理厂进行污泥处理，这样既有利于降低成本，也有利于政府监管。如美国，650座厌氧消化设施和750座好氧发酵设施消纳了16 000多座污水处理厂年产污泥的80%［5］。

2）政府监管必须到位。这里的监管更多的应体现在对污水源头的严格控制（特别是工业废水）以及定期的安全评估。

表2 我国城镇污泥处理处置主要方式

2 漳州城镇污泥处理处置现状及存在问题

近年来，随着漳州市社会经济发展和城市化进程的加快，城镇污水处理率不断提高，污泥的数量也在不断增长，成分日趋复杂。2013年，全市13座城镇污水处理厂只有3座实现污泥安全处理处置。污泥的不规范处置已成为该市土壤和水环境一个新的环境污染源，部分抵消了污水处理厂净化环境的功效，严重制约了污水处理事业健康发展。

目前漳州城市污泥处理处置存在的问题主要体现在以下5个方面：

1）污泥产量分布不均。污泥集中在几座兴建较早、规模较大的污水厂，而多数新建污水处理厂因为管网配套相对滞后、进水污染物浓度较低且水量较少，微生物营养不够致使污泥产量低甚至不产泥。

2）污泥成分日益复杂。随着经济社会的持续快速发展特别是工业化进程的加快，进入各污水厂处理的污水成分日趋复杂，其结果必然导致产生的污泥成分也日趋复杂，从而提高了污泥后续处理处置的难度。

3）污泥处理处置简单化。多数污水处理厂对产生的污泥只经过单一脱水处理后就直接填埋，由于污泥具有含水率高、流动性强的特点，大量污泥对垃圾填埋场产生不利影响，一些填埋场开始拒收来自城镇污水处理厂的污泥，导致部分城镇污水处理厂产生的污泥随意堆放，严重影响环境［6］。

4）污水处理企业管理不到位，污泥出路问题突出。全市大部分污水处理厂至今尚未建立污泥管理台帐和污泥危害化管理的规章制度。部分产泥量大的污水厂，污泥不能被全部妥善处理处置；少数污水处理厂设计不合理，缺少健全的污泥贮存场地，出现了污泥没地方去的现象。

5）缺乏政府层面统一管理和规划，总体解决思路不明确。地方政府目前仍把重点放在新建污水处理厂以解决城市生活污水污染问题，没有系统规划、建设相关污泥集中处理处置设施［7］。

3 漳州城镇污泥可持续处理处置技术路线研究

3.1 单一处理城镇生活污水产生的污泥可持续处理处置技术路线

漳州地处亚热带，农业和食品加工工业较为发达，具有丰富的农业废弃物资源。因此，对于单一处理城镇生活污水而产生的污泥，可以考虑将污泥处理与农业废弃物资源综合利用结合起来，堆肥后进行土地利用的处置方式。理由如下：

1）经检测分析，单一处理城镇生活污水产生的污泥不仅含有丰富的有机质及氮、磷、钾等植物生长需要的养分，而且污染物含量很低，适合作为堆肥原料，见表3。

表3 漳州部分城镇污水厂污泥污染物及养分含量

2）农业废弃物（如菌菇渣）不仅含有丰富的粗纤维、粗脂肪、粗灰分等营养物质，而且数量庞大、价格低廉，适宜作为堆肥辅料［8］。

3）漳州建设“田园都市、生态之城”，无论是城市绿化还是沿海沙化土地的改良，都可大量吸纳堆肥产品。

图1 漳州单一处理城镇生活污水产生的污泥可持续处理处置技术路线图

4）从经济效益角度看，若制成有机肥销售，则目前污泥处理后可产生约150元／t净效益；若制成土壤修复原料，则目前污泥处理后也可产生约50元／t净效益，市场前景广阔。

基于以上分析，结合各地污泥堆肥处理后进行土地利用相关实例，提出漳州单一处理城镇生活污水产生的污泥可持续处理处置技术路线，如图1所示。

从图1可以看出，该技术路线能顺利实施的关键点有3个：

1）要保证污水来源为单一城镇生活污水，为此政府必须强化源头控制与管理，严格杜绝有毒有害工业废水进入；

2）堆肥工艺技术要成熟，确保堆成的熟肥符合要求；

3）后续的环境风险监控要到位，确保不因污泥土地利用造成新的环境问题。

同时，鉴于漳州部分县区新建的城镇污水厂存在管网建设滞后、污水来源不足导致污泥产量少等问题，可以考虑污泥处理适度集约。如沿海临近的东山、诏安、漳浦三县城镇污水厂污泥可集中统一堆肥处理，堆成熟肥用于沿海沙化土地的土壤改良及绿化用肥。

3.2 处理工业废水产生的污泥可持续处理处置技术路线

工业废水排入市政污水管网前必须按规定进行厂内预处理，使有毒有害物质达到国家、地方或行业的排放标准。不同工业产生的废水成分差别很大，其厂内预处理产生的污泥如何处理处置需具体情况具体分析。就漳州而言，食品工业企业废水处理后产生的污泥可考虑进行土地利用处置，其它行业如造纸、印染、电镀等企业废水处理后产生的污泥只能考虑焚烧后进行建材利用或者填埋。其具体可持续处理处置技术路线如图2所示。

图2 漳州处理工业废水产生的污泥可持续处理处置技术路线图

从图2可以看出，该技术路线能顺利实施的关键点有二：一是污泥泥质分析时要特别对污染物含量进行全面检测，严格控制土地利用处置方式；二是对于污泥焚烧，从节约能耗角度，应考虑就近充分利用工业窑炉或集约处理。如港尾开发区、台商投资区的工业污泥可就近运至华阳电厂进行焚烧处理；其它县区可一县建一座工业污泥焚烧设施，集中处理本区工业污泥。

从经济角度看，按目前技术水平每焚烧处置1t污泥成本大约为260～280元，这笔支出应由产生污泥的企业承担。

3.3 处理城镇生活污水和工业废水混合产生的污泥可持续处理处置技术路线

漳州各工业区配套污水厂污水来源一般为工业区生活污水以及经过预处理的工业废水，如漳州西区污水处理厂主要处理金峰开发区生活污水和工业废水。对于处置这一类型污水产生的污泥，应采用立足审慎土地利用、辅以焚烧填埋的方式。其具体可持续处理处置技术路线如图3所示。

图3 漳州处理城镇生活污水和工业废水混合产生的污泥可持续处理处置技术路线图

从图3可以看出，该技术路线能顺利实施的关键点有二：一是工业废水必须在厂内预处理达标后才能排入市政管网，政府必须加强监管和惩处力度；二是因为预处理后的工业废水多少还含有一些污染物，为稳妥起见，采用土地利用方式处置时只能用于土壤改良及林用，不进行农用，并进行严格事后的环境风险监测。同时，对于偷排未达标工业废水进入管网的企业，应承担该批次污泥处理焚烧填埋处置的全部费用。