國內(nèi)外污泥研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

1、國內(nèi)外污泥研究現(xiàn)狀及進(jìn)展內(nèi)容摘要 ：本文主要闡述了國內(nèi)外污泥處理與處置的現(xiàn)狀與進(jìn)展，分析評價了各種污泥處置的方式，并提出了適合我國國情的農(nóng)用處置方式。污泥處理的目就是減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化，要達(dá)到這一目的，必通過各種機(jī)械和處理構(gòu)筑物的結(jié)合，組成污泥處理、處置系統(tǒng)。污泥處理、處置的基本步驟為：濃縮、脫水、干燥、焚燒等。 1國外污水處理廠污泥處理與處置現(xiàn)狀及進(jìn)展通常情況下國外的城市污泥處理系統(tǒng)工藝流程一般有下列四類： （1） 原污泥濃縮脫水處置脫水濾餅 （2） 原污泥濃縮脫水焚燒處置灰分 （3） 原污泥濃縮消化脫水處置脫水濾餅 （4） 原污泥濃縮消化脫水焚燒處置灰分 根據(jù)日本對318個污水

2、處理廠的統(tǒng)計1.2，污泥處理方式（1）占34%；方式（2）占8.8%；方式（3）占26%；方式（4）占5.7%；其它方式占25.5%。 在污泥處理過程中，影響污泥性質(zhì)穩(wěn)定的是污泥中的有機(jī)物量，這些有機(jī)物含大量不穩(wěn)定的腐殖質(zhì)組分，極不穩(wěn)定，在短時間內(nèi)就會散發(fā)難聞的氣味，因此需要進(jìn)行穩(wěn)定化處理，最終的脫水泥餅或者焚燒后的殘渣還需要進(jìn)一步處置。城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥量與每個國家、每個地區(qū)污水處理負(fù)荷、處理方法以及污水組成等有關(guān)。 據(jù)美國環(huán)保署估計，自從1972年政府頒布水凈化條例以來，污泥量逐年快速的增加，2010年將達(dá)到820萬噸。下表1是1998年以后美國污泥產(chǎn)量和處理狀況及預(yù)測3。 據(jù)資料4

3、.5統(tǒng)計，英國污泥最終處置的主要方法是農(nóng)用（46.6%），其次為污泥排海（33.5%）。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，歐共體在協(xié)定中規(guī)定污水污泥排海的最后期限為1998年12月31日，這意味著英國將有30%的污泥轉(zhuǎn)向陸地處置。目前英國42%的污泥厭氧消化后回用于農(nóng)田，填埋所占的比例較小，只占污泥處理量的8%，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，將經(jīng)過厭氧消化、化學(xué)或熱處理、長時間堆放等適當(dāng)處理后的污泥回用于農(nóng)田，是英國污泥處置的發(fā)展方向。 下面列出歐盟各國采用的污泥處理方法（表3）、世界主要國家污泥產(chǎn)量及其采用的處置方式6（表4） 目前世界范圍內(nèi)常用的污泥處置方法有農(nóng)用、填埋、投海、焚燒等，由前表可知：美國和英國以農(nóng)

4、用為主，西歐以污泥填埋為主，日本以焚燒為主，而澳大利亞以污泥填埋和投海為主。 歐盟國家對污泥處置的發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合分析，預(yù)計至2005年歐盟各國采用污泥處置方式的比例如下：回收利用占45%，焚燒占38%，填埋占17%。 2國內(nèi)污水處理廠污泥處理與處置現(xiàn)狀與進(jìn)展在我國，一些中小城市基本上沒有建造污水處理設(shè)施，即使有污水處理廠的大中城市，其污泥處理設(shè)施90%以上不配套。已經(jīng)建成的污水處理廠中，污泥未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用的占70%以上。即使在設(shè)有消化池的污水處理廠，消化后的污泥也只是稍加脫水后就直接農(nóng)用，很難符合污泥農(nóng)用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。污泥處置技術(shù)比發(fā)達(dá)國家較落后，大多未經(jīng)預(yù)處理或僅經(jīng)簡單處理后，就直接農(nóng)

5、用、填埋或送垃圾場處理，甚至有的隨意堆放。 2.1國內(nèi)污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀、進(jìn)展與存在的主要問題 2.1.1國內(nèi)污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀和進(jìn)展 從國內(nèi)已運(yùn)行的城市污水處理廠來看，污泥處理工藝包括污泥濃縮、穩(wěn)定、脫水、最終處置四個主要過程。 污泥濃縮主要包括重力濃縮法、氣浮濃縮法、離心濃縮法等，它們的處理性能如表5所示。 從表5可以看出，初沉污泥用重力濃縮法處理最為經(jīng)濟(jì)，對于剩余污泥來說，由于剩余污泥有機(jī)物含量高，濃縮困難，采用重力濃縮法效果不好，而采用氣浮濃縮、離心濃縮則設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用高，不適合中國國情。所以，目前國內(nèi)推行將剩余活性污泥送回初沉池與初沉污泥共同沉淀的重力濃縮工藝，試驗(yàn)研究表明這

6、種工藝的初沉池出水水質(zhì)好于傳統(tǒng)工藝7。我國污泥重力濃縮方法占71.5%，機(jī)械濃縮占21.4%，氣浮濃縮占7.1%。由于國內(nèi)資金短缺，且污泥中有機(jī)物含量低，所以重力濃縮仍將是國內(nèi)今后重要污泥減量手段。 污泥穩(wěn)定，國內(nèi)目前常用的污泥穩(wěn)定方法是厭氧消化，好氧消化和污泥堆肥，并且污泥堆肥正處于不斷研究階段，而熱解和化學(xué)穩(wěn)定方法或者是由于技術(shù)的原因或者是由于經(jīng)濟(jì)、能耗的原因而很少被采用8。國內(nèi)污泥穩(wěn)定方法所占的比例：無污泥穩(wěn)定占55.70%，厭氧消化占38.04%，污泥堆肥占3.45%，好氧消化占2.81%。 污泥脫水，國內(nèi)現(xiàn)有的污泥脫水措施主要是機(jī)械脫水，而干化場由于受到地區(qū)、氣候條件的限制很少被采用

7、，污泥脫水技術(shù)在國內(nèi)所占的比例為：無污泥脫水占48.65%，滾壓、帶式脫水占37.84%，干化場占10.81%，壓濾脫水占1.35%，真空吸濾脫水占1.35%。 2.1.2國內(nèi)城市污水污泥處理中存在的問題 （1）污泥處理率低，工藝不完善 我國城市污水污泥處理率低，污泥處理工藝是不完善。污泥經(jīng)過濃縮、消化穩(wěn)定和干化脫水處理的污水處理廠僅占25.68%，這說明我國70%以上的污水處理廠不具備有完整的污泥處理工藝。不具有污泥穩(wěn)定處理的污水處理廠占55.70%，不具有污泥干化脫水處理的污水處理廠約占48.65%。 （2）污泥處理技術(shù)設(shè)備落后 當(dāng)前我國有些正在使用污泥處理技術(shù)已是發(fā)達(dá)國家所擯棄的技術(shù)，而

8、且有些污泥處理技術(shù)根本不合乎國內(nèi)的污泥特性，對所采用的技術(shù)缺乏必要的調(diào)查研究。污泥處理設(shè)備也比較落后，性能差、效率低、能耗高、專用設(shè)備少，未能形成標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，限制了我國污泥處理技術(shù)的提高和發(fā)展。 （3）污泥處理管理水平低 很多已建成的污泥處理設(shè)施不能正常運(yùn)行，除技術(shù)水平外，管理水平也是重要因素，大部分污水處理廠的管理人員和操作人員缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，不能有效地組織生產(chǎn)，加上技術(shù)人員少，各個專業(yè)不配套，所以有的污泥處理系統(tǒng)只好長期閑置。 （4）污泥處理設(shè)計水平低 在污泥處理方面，我國缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，尤其是污泥處理系統(tǒng)的整體水平還比較低。從已建成的污水處理廠的污泥處理裝置看，運(yùn)行工況不佳，不

9、能保證長期運(yùn)行，很多廠的裝置建成后，又進(jìn)行較大的技術(shù)改造，造成人力和財力的極大浪費(fèi)。 （5）污泥處理投資低 國內(nèi)污泥處理投資只占污水處理廠總投資的20%-50%，而發(fā)達(dá)國家污泥處理投資要占總投資的50%-70%。 2.2國內(nèi)污水處理廠污泥處置現(xiàn)狀與分析 我國第一座污水處理廠天津紀(jì)莊子污水處理廠建成投產(chǎn)后，污泥即由附近郊區(qū)農(nóng)民用于農(nóng)田，其后北京高碑店等污水處理廠的污泥也均用于農(nóng)田。隨著城市污水污泥產(chǎn)量和污水處理廠的逐漸增多，目前我國已開始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化，并將污泥作基質(zhì)，制作復(fù)合肥用于農(nóng)業(yè)等。但在國內(nèi)，總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主，將污泥用于農(nóng)業(yè)?？捎捎趪鴥?nèi)在污泥管

10、理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機(jī)物等理化指標(biāo)及臭氣等感官指標(biāo)控制的重視程度還不夠高，因此限制了對污泥的進(jìn)一步處置利用，目前污泥處置技術(shù)在國內(nèi)所占的比例如下：農(nóng)業(yè)利用占44.83%，土地填埋占31.03%，無污泥處置占13.79%，綠化占3.45%，焚燒占3.45%，與垃圾混合填埋占3.45%。 國內(nèi)的污泥處置存在嚴(yán)重問題，有13.79%的污泥沒有任何處置，這將對環(huán)境帶來巨大危害。污泥散發(fā)的臭氣污染嚴(yán)重，病原菌對人類健康產(chǎn)生潛在威脅，重金屬和有毒有害有機(jī)物污染地表和地下水系統(tǒng)。造成這種現(xiàn)象的原因可以歸納如下：由于國內(nèi)污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規(guī)劃，造成

11、很多污水處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所；我國污泥利用的基礎(chǔ)薄弱，人們對污泥利用的認(rèn)識存在嚴(yán)重不足，對污泥的最終處置問題缺乏關(guān)注，給一些有害污泥的最終處置留下了隱患；污泥利用率不是很高，仍有一部分的污水處理廠污泥只經(jīng)儲存即由環(huán)衛(wèi)部門外運(yùn)市郊直接堆放。污泥的隨意堆放很容易產(chǎn)生二次污染，并造成污泥資源的浪費(fèi)。因此我國當(dāng)前面臨的問題是應(yīng)盡快發(fā)展污泥處置技術(shù)來解決不斷增長的污水污泥。 3國內(nèi)外污泥處理與處置的評價 3.1污泥在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 污泥中含有機(jī)質(zhì)和植物生長所需要的各種微量元素，典型的污水處理廠污泥中含有氮4%，磷2.5%和鉀0.5%左右（以重量計）。因此污泥作為農(nóng)肥用于農(nóng)作物或園

12、林既可改善土壤結(jié)構(gòu)，又能為作物提供養(yǎng)分。但污泥中含有一定量的重金屬元素和病毒、病原菌、寄生蟲卵等有害物質(zhì)，重金屬含量較高的污泥施于農(nóng)田，會對植物和動物，并通過食物鏈與生物鏈的傳遞而對人類產(chǎn)生毒害作用9.10。 3.2污泥填埋 由于污泥填埋方法簡單，費(fèi)用低廉，因此在有些國家填埋是一種主要的處置方式。但填埋一方面侵占大量土地，另一方面由于污泥含有一定的有毒物質(zhì)，填埋不當(dāng)有可能由于瀝濾液的浸出而污染地下水。為此，在選擇填埋場地時，要綜合考慮水文地質(zhì)條件、土壤條件、交通條件以及對人群可能產(chǎn)生的影響，并與土地規(guī)劃相結(jié)合。 3.3污泥投海 利用海洋的自凈能力，投海處理污泥一直被許多國家所采用。但由于這一處

13、置方式對海洋生態(tài)、環(huán)境衛(wèi)生及水體污染所造成的嚴(yán)重后果，美國、日本、歐洲共同體委員會國家及組織對污泥投海均作了嚴(yán)格的規(guī)定，該方法已于1998年12月30日終止使用。 3.4污泥焚燒 污泥焚燒可以迅速將污泥氧化并釋放出一定的能量。但由于焚燒過程能耗高，消耗大量能源，運(yùn)行成本高。例如2：日本以焚燒處理污泥為主（占72%），每年耗重油達(dá)3.9×105m3。同時污泥焚燒會產(chǎn)生大量廢氣容易造成二次污染。 此外，從污泥綜合利用角度出發(fā)，人們還進(jìn)行污泥制動物飼料、污泥熱解產(chǎn)油、污泥制水泥質(zhì)材料、污泥改性制活性炭等嘗試。但其經(jīng)濟(jì)性、安全性、實(shí)用性尚待深入研究。 綜合所述，城市污水污泥的處置途徑包括土地

14、利用、衛(wèi)生填埋、焚燒處理和水體消納等方法，這些方法都能夠容納大量的城市污水污泥，但因國家不同而應(yīng)用情況有所不同。我國作為發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還不夠高，污泥成分也不完全和國外相同，因此必須尋找適合國情的處理方法。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，但土地資源嚴(yán)重不足，世界上沒有哪個國家遭遇的環(huán)境問題、土地資源問題、人口問題有中國那么嚴(yán)重，那么負(fù)擔(dān)沉重，壓力巨大。因此可以說，世界上沒有哪個國家對肥料的需求像中國這樣迫切，這就決定了我國必須認(rèn)真考慮污泥的農(nóng)用資源化問題。在安全、可靠、避免二次污染的前提下將污泥農(nóng)用，既消除城市污染，又能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此污泥農(nóng)用是符合我國國情的處置方法。 參考文獻(xiàn) 1 深掘政喜

15、：污泥處理.課題與展望.再生與利用：18（67），66-69，1995 2 李國鼎，金琦，楊基宏等：固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)出版社，120-158，1990 3 U.SEPS：Biosolids Generation，Use，and Disposal in the United States.September 1999 4 趙亞乾，R.D.Davis：英國污泥處置現(xiàn)狀及其發(fā)展概述.給水排水，24(9)，25-29，1998 5 R.D.Davis, J.E.Hall：Production,Treatoment and Disposal of Wastewater Sludge in Europe from a UK Perspectire，European Water Pollution Control，7(2)，67-71，1997 6 張建頻：上海市城市污泥處理與處置方法探討，中國土木工程學(xué)會排水委員會，3，82-83，2003 7 丁亞蘭：國內(nèi)外廢水處理工程工程設(shè)計實(shí)例，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，43，2000 8 王凱軍，賈立敏：城市污水生物處理新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，484，2001