城市污泥處理處置及綜合利用

南昌市城市規劃設計研究總院 江西 南昌 330038

隨著我國社會經濟的發展,城市污水產量不斷增長,污泥產生量也越來越大,導致在處理污水的同時產生新的更為嚴重的污染。污泥處理處置是城鎮污水處理系統的主要組成部分,污泥處理處置應遵循從源頭消減和全過程控制的原則,鼓勵采用節能減排、適合地區特點的新技術、新工藝、新設備,妥善處理處置污泥,合理綜合利用具有重要的現實意義。

1 城市污泥簡介

污泥是污水處理過程中產生的半固態或固態物質,不包括柵渣、浮渣和沉沙,由多種微生物形成的菌膠團,少量病原微生物等綜合固體物質。污泥的成分很復雜,是由多種微生物形成的菌膠體與其吸附的有機物、無機物組成的集合,除大量的水分外污泥中含有大量氮、磷、鉀及有機質,此外還有重金屬、鹽類及病原微生物和寄生蟲等。污泥主要特征是含水率高,易腐化發臭,呈膠體液狀。

2 城市污泥處理處置的一般原則

①減量化原則。可通過濃縮和脫水的方法縮減污泥體積。

②無害化原則。采取強制分解、殺菌消毒的方式使處理后的污泥不會對環境產生毒害。

③穩定化原則。是根據生物厭氧或好氧的特點,采用消化工藝或者直接加入化學藥劑,使污泥中的有機物產生分解,最終形成無害的穩定的產物。

④資源化原則。對污泥中氮、磷、鉀等元素進行回收和處理,使之形成可以被利用的有用資源,在保護環境的同時還能變害為利。因此,資源化是對污泥處理處置的最終目標。

3 城市污泥處理處置技術

目前國內污泥處理處置的主要方法有:

①填埋法:類似于城市垃圾填埋。污泥可單獨或與其他固體廢物一起填埋,目前國家限制未經處理的污泥直接填埋,污泥準許填埋處置的基本條件是含水率低于60%。填埋需要侵占土地,填埋過程中防滲技術必須達標,若填埋不慎則會嚴重污染地下水及周邊環境。由于城市周邊土地資源有限,填埋的處置方法具有一定的局限性,且具有一定程度的潛在危害性,從而限制了城市污泥填埋處置方法的發展,我國越來越多的地區開始減少甚至限制垃圾填埋場的建設,填埋不會成為城市污泥最終處置的發展方向。

②焚燒法:一般是干化焚燒的聯用方法,污泥中的可燃性成分均能充分燃燒,有機物全部被碳化,有毒有機物熱分解徹底,最終成為穩定的灰渣,污泥焚燒后產生的灰量只有機械脫水污泥的10%,可以最大限度實現污泥減量化、無害化和衛生化。是一種快速有效地污泥處理處置手段。此外,干污泥熱值和褐煤相近,通過焚燒生物能源可回收利用。對于大城市,污水處理廠產生的污泥數量大,缺乏足夠的填埋場地,焚燒已逐漸成為更有吸引力的污泥處理方式,但其缺點在于是投資大,設備維護要求較高,易產生酸性氣體、重金屬揮發和二噁英等劇毒物質,環保風險大,這些缺點限制了污泥焚燒技術的廣泛應用。

③厭氧消化法:80年代以前大多數的活性污泥采用厭氧消化法處理,殺滅微生物病菌并生產部分可利用的沼氣。這也是一種有效的污泥處理資源化手段,但是依然存在著污泥后續處置問題。而且該方法普遍存在運行復雜,成本高,不穩定,安全隱患多等缺點。

④生物堆肥法:堆肥化是我國城市污泥達到穩定化、無害化及資源化的主要手段。引進好氧菌種和供氧,使污泥進行好氧生物高溫發酵,有機物分解,將污泥改良成穩定的腐殖質,用于施肥或土壤改良,以堆肥技術為核心的污泥綜合利用方式目前被認為是未來污泥處理處置中最適宜的方法之一,其優點是操作簡單,充分利用污泥中的有機物、氮、磷、鉀等資源,肥效較好,而且還可以達到改良土壤的效果,促進植物生長,但可能存在重金屬含量超標帶來二次污染的問題,若重金屬含量超標,此法將受到限制。

4 污泥的資源化利用

從環境、經濟發展等方面分析,污泥資源化利用是最理想的出路,避免城市生態環境污染,使其具有良好的生態效益,社會經濟效益,是城市可持續發展的必然要求。鼓勵回收利用污泥中的能源和資源,在安全、環保、經濟的前提下實現污泥綜合利用,達到節能減排和發展循環經濟的目的。污泥資源化利用方法有土地改良和園林綠化,制作建筑材料,制動物飼料等。

①土地改良和園林綠化。污泥中含有許多植物生長需要的元素,可以稱為一種物美價廉的有機肥料。但是將污泥用作肥料使用的條件是:達到規定的衛生標準,污泥中的營養元素和有機物均達到相關要求,重金屬符合標準要求。在滿足上述要求的前提下,污泥還是具有相當的可利用價值。據報道世界上12個發達國家對污泥處置45%為土地利用,38%為填埋,6%為排海。歐美等國家重視污泥土地處理。污泥土地處理投資少,運費低,有機部分可轉化為土壤改良劑成分。污泥應用于果林草地及擾動土地修復等,施用污泥堆肥植株生長狀況比不施肥好。施用污泥堆肥能改善土壤物理性質,如提高團粒水穩定性等。施用污泥堆肥可改善土壤化學性質,提高土壤有機質含量等。城市園林綠化中施用污泥堆肥效果顯著,相比施用商品有機肥效果更好,樹高,開花量等明顯增大。由于污泥中的營養成分和微量元素可促進樹木生長;且污泥綠化施用不會進入食物鏈,不會對人類健康造成危害,為此,國家鼓勵符合標準要求的污泥用于土地改良和園林綠化,并列入政府采購名錄。

②制作建筑材料。包括制陶粒,制取水泥材料,路基材料等。污泥含有大量灰分,是建材可用添加劑。輕質陶粒可作路基或花卉覆蓋材料使用。國家鼓勵有條件的地區積極推廣污泥建筑材料綜合利用,用于制作水泥添加料、制磚、制輕骨料、路基材料等。

③制動物飼料。污泥中含有大量有價值的物質,灰分占26．4－46%,脂肪酸占3．7%。污泥蛋白中含有家畜飼料所需氨基酸,可作為飼料蛋白利用。

結束語

綜上所述,對城市污泥的處理處置和綜合利用從技術角度,其關鍵是減量化、無害化、穩定化和資源化;從經濟學角度,受到處理成本、市場的雙重制約。應立足于本地區的實際情況,在兼顧環境生態效益、社會效益和經濟效益平衡的前提下,審慎地、全面地論證各種方案實施的可行性,從中選出最佳方案。