城市污泥处理处置及综合利用

南昌市城市规划设计研究总院 江西 南昌 330038

随着我国社会经济的发展,城市污水产量不断增长,污泥产生量也越来越大,导致在处理污水的同时产生新的更为严重的污染。污泥处理处置是城镇污水处理系统的主要组成部分,污泥处理处置应遵循从源头消减和全过程控制的原则,鼓励采用节能减排、适合地区特点的新技术、新工艺、新设备,妥善处理处置污泥,合理综合利用具有重要的现实意义。

1 城市污泥简介

污泥是污水处理过程中产生的半固态或固态物质,不包括栅渣、浮渣和沉沙,由多种微生物形成的菌胶团,少量病原微生物等综合固体物质。污泥的成分很复杂,是由多种微生物形成的菌胶体与其吸附的有机物、无机物组成的集合,除大量的水分外污泥中含有大量氮、磷、钾及有机质,此外还有重金属、盐类及病原微生物和寄生虫等。污泥主要特征是含水率高,易腐化发臭,呈胶体液状。

2 城市污泥处理处置的一般原则

①减量化原则。可通过浓缩和脱水的方法缩减污泥体积。

②无害化原则。采取强制分解、杀菌消毒的方式使处理后的污泥不会对环境产生毒害。

③稳定化原则。是根据生物厌氧或好氧的特点,采用消化工艺或者直接加入化学药剂,使污泥中的有机物产生分解,最终形成无害的稳定的产物。

④资源化原则。对污泥中氮、磷、钾等元素进行回收和处理,使之形成可以被利用的有用资源,在保护环境的同时还能变害为利。因此,资源化是对污泥处理处置的最终目标。

3 城市污泥处理处置技术

目前国内污泥处理处置的主要方法有:

①填埋法:类似于城市垃圾填埋。污泥可单独或与其他固体废物一起填埋,目前国家限制未经处理的污泥直接填埋,污泥准许填埋处置的基本条件是含水率低于60%。填埋需要侵占土地,填埋过程中防渗技术必须达标,若填埋不慎则会严重污染地下水及周边环境。由于城市周边土地资源有限,填埋的处置方法具有一定的局限性,且具有一定程度的潜在危害性,从而限制了城市污泥填埋处置方法的发展,我国越来越多的地区开始减少甚至限制垃圾填埋场的建设,填埋不会成为城市污泥最终处置的发展方向。

②焚烧法:一般是干化焚烧的联用方法,污泥中的可燃性成分均能充分燃烧,有机物全部被碳化,有毒有机物热分解彻底,最终成为稳定的灰渣,污泥焚烧后产生的灰量只有机械脱水污泥的10%,可以最大限度实现污泥减量化、无害化和卫生化。是一种快速有效地污泥处理处置手段。此外,干污泥热值和褐煤相近,通过焚烧生物能源可回收利用。对于大城市,污水处理厂产生的污泥数量大,缺乏足够的填埋场地,焚烧已逐渐成为更有吸引力的污泥处理方式,但其缺点在于是投资大,设备维护要求较高,易产生酸性气体、重金属挥发和二噁英等剧毒物质,环保风险大,这些缺点限制了污泥焚烧技术的广泛应用。

③厌氧消化法:80年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理,杀灭微生物病菌并生产部分可利用的沼气。这也是一种有效的污泥处理资源化手段,但是依然存在着污泥后续处置问题。而且该方法普遍存在运行复杂,成本高,不稳定,安全隐患多等缺点。

④生物堆肥法:堆肥化是我国城市污泥达到稳定化、无害化及资源化的主要手段。引进好氧菌种和供氧,使污泥进行好氧生物高温发酵,有机物分解,将污泥改良成稳定的腐殖质,用于施肥或土壤改良,以堆肥技术为核心的污泥综合利用方式目前被认为是未来污泥处理处置中最适宜的方法之一,其优点是操作简单,充分利用污泥中的有机物、氮、磷、钾等资源,肥效较好,而且还可以达到改良土壤的效果,促进植物生长,但可能存在重金属含量超标带来二次污染的问题,若重金属含量超标,此法将受到限制。

4 污泥的资源化利用

从环境、经济发展等方面分析,污泥资源化利用是最理想的出路,避免城市生态环境污染,使其具有良好的生态效益,社会经济效益,是城市可持续发展的必然要求。鼓励回收利用污泥中的能源和资源,在安全、环保、经济的前提下实现污泥综合利用,达到节能减排和发展循环经济的目的。污泥资源化利用方法有土地改良和园林绿化,制作建筑材料,制动物饲料等。

①土地改良和园林绿化。污泥中含有许多植物生长需要的元素,可以称为一种物美价廉的有机肥料。但是将污泥用作肥料使用的条件是:达到规定的卫生标准,污泥中的营养元素和有机物均达到相关要求,重金属符合标准要求。在满足上述要求的前提下,污泥还是具有相当的可利用价值。据报道世界上12个发达国家对污泥处置45%为土地利用,38%为填埋,6%为排海。欧美等国家重视污泥土地处理。污泥土地处理投资少,运费低,有机部分可转化为土壤改良剂成分。污泥应用于果林草地及扰动土地修复等,施用污泥堆肥植株生长状况比不施肥好。施用污泥堆肥能改善土壤物理性质,如提高团粒水稳定性等。施用污泥堆肥可改善土壤化学性质,提高土壤有机质含量等。城市园林绿化中施用污泥堆肥效果显著,相比施用商品有机肥效果更好,树高,开花量等明显增大。由于污泥中的营养成分和微量元素可促进树木生长;且污泥绿化施用不会进入食物链,不会对人类健康造成危害,为此,国家鼓励符合标准要求的污泥用于土地改良和园林绿化,并列入政府采购名录。

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,是建材可用添加剂。轻质陶粒可作路基或花卉覆盖材料使用。国家鼓励有条件的地区积极推广污泥建筑材料综合利用,用于制作水泥添加料、制砖、制轻骨料、路基材料等。

③制动物饲料。污泥中含有大量有价值的物质,灰分占26．4－46%,脂肪酸占3．7%。污泥蛋白中含有家畜饲料所需氨基酸,可作为饲料蛋白利用。

结束语

综上所述,对城市污泥的处理处置和综合利用从技术角度,其关键是减量化、无害化、稳定化和资源化;从经济学角度,受到处理成本、市场的双重制约。应立足于本地区的实际情况,在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下,审慎地、全面地论证各种方案实施的可行性,从中选出最佳方案。