污泥處理與處置技術研究進展

程芳

(淄博市輻射環境和危險物監督管理中心,山東淄博　255030)

污泥處理與處置技術研究進展

程芳

(淄博市輻射環境和危險物監督管理中心,山東淄博255030)

我國每年產生大量的污泥,污泥問題已經成為我國當前面臨的一個嚴重的環境問題。本文綜述了污泥處理與處置技術的現狀,總結了該領域內新技術的應用,展望了污泥處理與處置技術的發展趨勢,并提出了相關建議。

污泥處理填埋焚燒土地利用干餾

根據《中國污泥處理處置市場分析報告，2013版》，截止2013年三季度末，全國城鎮污水處理量達到1.47億立方米/日。預計到2015年末，污水處理廠濕污泥(含水率80%)全年產生量將達到3359萬噸，即日產污泥9.2萬噸。鑒于污泥中含有大量的有害成分如有機污染物、重金屬、病原菌、寄生蟲等，如此巨量的城市污泥，如果得不到妥善處置，將會對土地資源、水環境和城市衛生環境等帶來巨大的威脅。科學地處理處置污泥已成為一個亟待解決的環境問題。

根據調查分析，我國污泥處理處置的主要方法中，土地利用占44.8%、填埋占31%、其他處置占10.5%、還有13.7%的污泥沒有得到任何處置[1]。傳統的污泥處理與處置方法各有利弊，需要權衡使用。安全可靠、經濟合理的污泥處置方式是污泥產業必然的發展方向，具有重大的環境意義。

1　填埋的現狀及優缺點

污泥的衛生填埋始于20世紀60年代，是一項比較成熟的污泥處置技術。填埋的優點是處理容量大、見效快。但它也存在一些突出的問題。一是占用大量的土地資源，不少城市已經很難找到合適的場地建設新的填埋場;二是填埋污泥可能造成填埋場滲濾系統的堵塞，大大縮短了填埋場的壽命;三是填埋污泥產生大量的滲濾液，有害成分的滲漏可能對附近的土地和地下水造成污染;四是對填埋氣進行資源化利用的填埋場較少，填埋氣體不但污染大氣而且對附近居民的健康造成隱患;五是由于污泥的流動性和不穩定性，容易發生坍塌事故[2]。

調查還表明，建設完全規范的無害化污泥單獨填埋場，投資遠不如想象的節省。一個日填埋量1000噸的污泥單獨填埋場(20年的使用期)，需投資0.5到2億元。每噸污泥的處理成本(含投資成本)達15到30元，而且對污泥填埋的后續環境管理與處理成本還未考慮在內[1]。

填埋法處置污泥過去在發達國家采用的較多，但目前可供填埋的場地越來越少，因此其所占比例也越來越小。但是在發展中國家，由于監管要求松、技術門檻低、初期投資少，這種方式仍然是主要的處置方式。

2　土地施用的現狀及優缺點

目前我國的污泥農用比例約44.8%，是主要的處理方式之一。我國污泥農用起于1961年北京高碑店污水處理廠的污泥農用項目。在國外污泥處置方式中，農用的比例也在逐年攀升。

污泥農用可以改善土壤結構，提供植物需要的氮、磷、鉀等營養成分[3]。但在我國污泥農用仍然存在著隱患和風險。一是我國關于污泥農用風險的研究體系尚不健全，對于污泥處置的風險研究可用數據不充分，而且這些數據通常是基于短期(一到三年)的實驗獲得，長期(十年以上)的田間實驗數據較為缺乏。多數研究表明，污泥的有害成分進入土壤后，其不利影響一般不會立刻表現出來，但若長期大量使用，其負面效應就會明顯地表現出來[4];二是許多發達國家已對污泥的處置制定了詳細的法律法規，對污泥的標準、施用地點的選擇、水源的保護、病原菌的控制、重金屬的允許施入量、運輸等都作了相應規定，而我國相關規定遠不及國外的細致周全。目前比較有指導意義的標準僅有一個2008年制定的《城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質》;三是污泥土地利用，涉及到農業、園林、市政、衛生等多個部門資源分配、利益分配和管理權限分配，使得本來復雜的問題更加復雜，實施后問題也比較多。

3　焚燒的現狀及優缺點

污泥焚燒可以達到95%左右的減量率，是一種一勞永逸的方法。而其它的處理方法如土地利用、填埋、建材利用等后續問題比較多，如果在監管和污染控制方面存在漏洞，將會造成更加嚴重的二次污染[5]。雖然在價格上污泥焚燒成本是其他工藝的2～4倍，但如果綜合計算所有成本，將后續監測與管理等其它隱性費用計算在內，污泥焚燒的費用就不一定是最高的了。但是初期投資成本過高成為制約污泥焚燒的一個重要因素。

雖然焚燒法具有比較突出的優點，但是也要注意幾個問題。一是焚燒廢氣的控制。焚燒可能產生二噁英、氮氧化物、硫氫化物、稠環碳氫化合物等污染物。可以通過控制焚燒爐溫、利用煙氣凈化系統等方法做到焚燒廢氣達標排放[6]。二是焚燒飛灰和底渣的管理。污泥焚燒的飛灰屬于危險廢物，需要按照危險廢物進行處置。焚燒底渣需要按照相關規定進行鑒別，如果屬于危險廢物，按照危險廢物的標準進行處理。不屬于危險廢物，可按一般固體廢物處置或者綜合利用。

4　水泥窯協同處置

污泥的再利用技術中比較成熟的是利用污泥制造水泥。利用水泥回轉窯處理城市污泥，不僅能實現污泥的減容和減量，而且燃燒后的殘渣成為水泥熟料的一部分，不需要對焚燒灰進行處理，是一種兩全其美的水泥生產途徑[7，8]。

但是作為建材，污泥添加量過大會造成水泥品質的降低，形成新的資源浪費。因此這種方法能夠處理污泥的量是有限的，很難滿足工業化污水處理規模需求的處理量，不能作為一種主要的處理方法。

5　污泥處置的新技術

污泥處置的其他方法如制造纖維板[9]、生產陶粒[10]、渦流熔爐處理污泥等均有一定的研究，但是商業化應用還未成熟。目前商業化應用比較成熟的一項污泥處置新技術是干餾法處理污泥。

干餾是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態下進行的化學反應過程。將燃料的燃燒與污泥的干餾分別在兩個獨立的空間進行。通過氣體燃燒室的階段性升溫，將污泥中的水分蒸發，有機物轉化可利用的冷凝水、可燃氣體和生物碳，同時來自污泥的重金屬被鈍化并固定在灰分中[11]。

干餾法具有突出的優點:一是干餾處理污泥的過程是碳的還原過程，將有機碳元素轉變為無機碳元素，干餾法處理污泥產生的副產品即生物碳具有很高的附加值，其化學性能穩定，能夠長期保存，通常作為土壤改良劑用于園林、花卉、草原、農業等;二是干餾處理污泥全過程是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態下進行，避免了產生二噁英、氮氧化物和硫氧化物等有害物質;三是干餾處理污泥過程中產生的混合氣(水蒸汽、不凝可燃氣)經過凈化、分離處理后可以再利用;四是污泥在污水處理廠只要新建一個污泥干餾處理車間就能處理自身產生的污泥，擺脫了污水處理廠在進行污泥處理時，所受到的外部條件制約;五是干餾法將污水處理廠產生的污泥直接輸送到干餾機組內進行處理，避免了污泥在存放過程產生臭氣，污染大氣環境。

綜上所述，干餾法處置污泥投資相對節省、占地少、污染小、能實現資源的回收利用，具有傳統處置方法不可比擬的優勢。隨著技術的進一步成熟，必將得到更廣泛的應用。

6　展望

我國的污泥產量大、成分復雜，不是任何單一技術就可以解決的。從長遠的角度來看，污泥的處理技術應該與污水處理的工業化、規模化過程相匹配。把污水——污泥處置作為一條流水線上的兩個環節，污泥達到終端處置消耗的時間應當大體與污水處理速度相當。否則，水處理的高效率會造成污泥處置的遲滯，帶來一系列的二次污染問題。

污泥是個社會問題，涉及到環保部門、建設部門、農業部門、國土部門以及發改委等多個部門，一個部門無法單獨解決問題，各個部門要協調管理。從完善的政策法規到科學有效的監管，形成整體的管理鏈，污泥處理處置才能得到快速的發展。

[1]王凱軍,余杰.城市污水廠污泥處理與處置技術的思路調整[C].中國水網2008水業高級技術論壇論文集,2008:128-133.

[2]閆志彬,孫開.國外污泥處理發展概況[C].中國石油和化工勘察設計協會熱工專委會、全國化工熱工設計技術中心站201 0年年會論文集,2010:284-292.

[3]郭媚蘭.城市污泥和污泥與垃圾堆肥的農田施用對土壤性質的影響[J].農業環境保護,1994,1 3(5):204-209．

[4]Richard B,Stcenhuis T．Ef fect of sludge processing mode,soil texture and soil pH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading[J]．Enviornment Pollution, 2000,1 09:327-346．

[5]郭艷.污水污泥焚燒技術現狀分析[J].資源節約與環保,201 3, (1 0):67-67．

[6]楊海英,魏玉芹,陳小方,陳姍虹.污泥焚燒過程中污染物排放及控制分析[J].珠江水運,201 4(5):69-71．

[7]廖慶強,姚素瑩.水泥窯處置城市污水處理廠污泥工藝污染防治分析[J].中國資源綜合利用,201 0,28(9):48-50．

[8]施惠生.利用水泥窯處理污水廠污泥的應用研究水泥[J].2002, (7):8-1 0．

[9]周少奇.城市污泥處理處置與資源化[M].廣州:華南理工大學出版社,2002．

[1 0]楊小文,杜英豪.污泥熱干化在美國的應用[J].中國給水排水, 2002,1 9(1):90-92．

[11]郭立新,劉天元,羅景輝,李燕.污泥熱處理技術的研究進展[J].長春理工大學學報(自然科學版), 2008,3l(3):90-94．

A huge amount of sludge was produced annually in China. Sludge contam ination has become a serious problem. This paper review s the research developments and new methods applications in sludge disposal. Trends and perspectives of sludge disposal are also introduced. At last, suggestions about sludge problem were raised in this paper.

sludge disposal;sludge landfill;sludge incineration;agriculture use; destructive distillation

程芳(1984—),女,山東青島人,工程師,博士學位,主要從事環境污染的防治工作。