中城市污水污泥處理處置問題探討

本文分析了城市污水處理中城市污泥處理、處置相關(guān)定義問題、污水處理與污泥處理的關(guān)系以及污泥的土地利用問題等。

1 前言

根據(jù)建設(shè)部《2003年城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)》統(tǒng)計(jì)，全國已建成各級(jí)城市污水處理廠612座，處理量達(dá)到96億m3/a，處理率到達(dá)27.4%。但是污水處理過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物污泥也隨之逐年增加，這些污泥的處理、處置問題基本沒有妥善解決，其環(huán)境污染問題日益突出。按污水處理廠總的污水處理量估算，2003年我國大約有960萬t/a濕污餅產(chǎn)生(含水率為80%)，約190萬t/a干污泥。如果把其他污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥量計(jì)算在內(nèi)，全國每年產(chǎn)生的濕污泥量為1480萬t/a(含水率為80%)，產(chǎn)生的干污泥296萬t/a。如果中國城鎮(zhèn)污水全部得到處理，污泥的產(chǎn)量將達(dá)到2000萬t/a。

據(jù)調(diào)查上海、北京、深圳等大城市每天都有千噸左右的濕污泥產(chǎn)生。北京2003年產(chǎn)生1479t/d濕污泥(含水率80%），每天產(chǎn)生干污泥296t/d。上海市每年產(chǎn)生的污泥量，如果按含水率為80%計(jì)算，總量為129萬t/年(含固率80%)，這還不包括自來水廠和下水道通溝污泥等。而其他省份，如山東省截至到2004年底已建成60多座城市污水處理廠，削減了大量污染負(fù)荷，但濕污泥產(chǎn)量巨大。2003年山東省污水處理廠污泥產(chǎn)生量為26.8萬t/a，其中處置量為20.8萬t(主要為填埋)，占77.6%，綜合利用量3.3萬t占12.3%，排放量2.7萬t，占10.1%。

在污水處理過程中，50%的有污染物都轉(zhuǎn)移到了污泥當(dāng)中。污泥問題卻沒有得到很好解決，在很大程度上影響了水污染控制的成效。能否解決好污泥處理處置問題，避免二次污染，是水環(huán)境治理成功與否的關(guān)鍵因素之一。城市污水處理廠的污泥得不到及時(shí)有效的處理處置，直接外運(yùn)、直接農(nóng)用或任意堆放和不規(guī)范的填埋都將使污泥成為新的環(huán)境污染源。可想而知，如此多的污泥如果肆意處置，將從空氣、地下水、食物鏈三方面威脅著人類生活。沒有妥善處理處置的污泥給城市造成環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)是巨大的，污泥如何安全合理的消納已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中亟待解決的問題。

2 城市污泥處理、處置相關(guān)定義問題

討論污泥處理處置問題，應(yīng)首先澄清有關(guān)污泥處理處置的術(shù)語和定義。從本質(zhì)上講污泥一詞也不是一個(gè)科學(xué)的定義，自然界中污泥的產(chǎn)生是與水體中固體物的沉積有關(guān)，所以一般稱為淤泥。從這個(gè)意義上講污泥是由可沉淀的顆粒物所構(gòu)成，因此只有沉淀下來的才成為污泥。在科學(xué)界對(duì)污泥的定義也是不同的，比如在化學(xué)上和工程上對(duì)水中污染物類型的定義是不同的?；瘜W(xué)家對(duì)水中有機(jī)物形態(tài)的定義是根據(jù)顆粒尺寸：溶解性(＜0.001μm)、膠體(0.001-1.0μm)，超膠體(1-100μm)和可沉(＞100μm)；工程上是通過可采用的分離方法來定義無機(jī)物的形態(tài)。例如用一定孔徑的濾紙(如1-4μm)或?yàn)V器過濾污水，來確定溶解性和懸浮物(污泥)濃度。因此，從工程操作上講污泥是大于過濾器孔徑(如1-4μm)的顆粒物質(zhì)，這包括化學(xué)家定義的部分超膠體和可沉物。

同樣，我國目前對(duì)污泥處理和污泥處置還沒有準(zhǔn)確的解釋，造成概念不清。處理、處置概念的混亂，導(dǎo)致污泥處理、污泥處置目標(biāo)不明，進(jìn)而影響到管理、技術(shù)路線選取和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。這兩個(gè)概念的混亂首先是表現(xiàn)在對(duì)污水處理、污泥處理和污泥處置的內(nèi)涵不清，導(dǎo)致管理部門認(rèn)為目前污水處理包括污泥處理和處置。其次，污泥處理和處置的界限以污水處理廠廠界為準(zhǔn)，廠內(nèi)為污泥處理，廠外為污泥處置。這導(dǎo)致了責(zé)任主體的不清。筆者認(rèn)為根據(jù)新頒布的固體廢棄物法，污泥處理處置的主體責(zé)任十分明確為污水處理廠。而根據(jù)科學(xué)性原則定義以下的概念。

污泥處理：城市污水處理廠在污水處理單元操作過程中產(chǎn)生的污泥通過減容化、減量化、穩(wěn)定化以及無害化的全過程稱為污泥處理。污泥處理主要包括污泥濃縮、脫水、消化（厭氧消化和好氧消化）、堆肥、干化等。

上述定義中污泥減容是通過降低污泥的含水率來減小污泥的體積，而污泥中生物固體量幾乎沒有改變的過程。減容主要包括濃縮、脫水和干化。污泥減容的概念容易與污泥減量相混淆，污泥減量一般包括污泥減容和污泥減量。污泥減量是指采用源頭和工藝等適當(dāng)?shù)目刂品椒?，使污泥產(chǎn)量減少的過程。而污泥污泥穩(wěn)定化過程也會(huì)使污泥減量，但是，污泥穩(wěn)定主要是針對(duì)污泥中有機(jī)質(zhì)而言，主要通過物理、化學(xué)或生化反應(yīng)，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生分解或降解為礦化程度較高的無機(jī)化合物的過程。穩(wěn)定方法包括堿（石灰）穩(wěn)定、厭氧消化、好氧消化、堆肥、化學(xué)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等。

一般非專業(yè)人士認(rèn)為污泥無害化是污泥安全處置過程，事實(shí)上在專業(yè)定義上污泥無害化是通過化學(xué)氧化、高溫分解等殺滅污泥中病原體和蠕蟲卵等的過程。而污泥處置的定義應(yīng)該為：為經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品以自然或人工方式使污泥能夠達(dá)到*穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的zui終消納方式。污泥處置主要包括土地利用、污泥農(nóng)用、填埋和焚燒以及綜合利用（建材利用）等。

3 污水處理與污泥處理的關(guān)系

3.1污水處理工藝和污泥處理的關(guān)系

污水處理部分投資和污泥處理工藝不同，對(duì)后續(xù)污泥處理處置工藝要求不同。按污泥產(chǎn)生和處理方法不同，可分為如下三種：

⑴帶預(yù)處理的污水處理工藝，如傳統(tǒng)活性污泥法、AB法、水解、化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理等。其污泥產(chǎn)量包括兩部分，預(yù)處理部分污泥量和好氧后處理污泥量。

⑵不帶預(yù)處理的工藝，如延時(shí)曝氣、氧化溝、SB等。一般為帶有污泥穩(wěn)定功能的延時(shí)曝氣傳統(tǒng)活性污泥法(包括氧化溝、SBR等)和帶有硝化功能的活性污泥工藝。

⑶帶污泥處理（穩(wěn)定化）工藝，如厭氧消化、好氧消化、堆肥等。

通過以上分析可知低負(fù)荷的延時(shí)曝氣池的池容和設(shè)備是中、高負(fù)荷活性污泥工藝的幾倍，所以相應(yīng)的投資要高數(shù)倍；其次，延時(shí)曝氣對(duì)污泥是采用好氧穩(wěn)定的方法，其能耗比中、高負(fù)荷活性污泥要高40～50%左右。但是，采用(高負(fù)荷)、低耗污水處理工藝的關(guān)鍵之一是解決城市污水處理廠污泥處理問題。可以講，今后中國城市污水工藝的進(jìn)步在很大程度上取決于污泥處理和利用技術(shù)的進(jìn)步。

中城市污水污泥處理處置問題探討

2004年底，對(duì)我國各省市污水處理廠開展了調(diào)查，在調(diào)查的573 個(gè)污水處理廠中，采用的污水處理工藝具體見圖1。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國大多數(shù)污水處理廠都采用活性污泥法處理污水，氧化溝工藝占24.76%，SBR占9.05%，而29.05%的活性污泥法中，由于所獲得資料沒有詳細(xì)說明，所以其中很可能有一部分是氧化溝或SBR法。

事實(shí)上，采用的是低負(fù)荷處理工藝，其池容和設(shè)備是中、高負(fù)荷工藝的幾倍，因此在建筑材料和土地資源上是高消耗的，相應(yīng)的投資要高數(shù)倍；其次，國外采用延時(shí)曝氣系統(tǒng)是以耗能的方式取得污泥的穩(wěn)定工藝，延時(shí)曝氣系統(tǒng)能耗比中、高負(fù)荷活性污泥要高40～50%左右。我國能源日益短缺，高能耗的方式是對(duì)的化石能源消耗為代價(jià)；同時(shí)，能耗增加會(huì)帶來了直接運(yùn)行費(fèi)的增加，能耗增加也會(huì)還要增加間接污染和投資。我國主要的能源來自燃煤，這會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染問題。據(jù)資料報(bào)道處理能力為1萬t的低負(fù)荷污水處理廠，比中、高負(fù)荷裝機(jī)容量增加部分的電廠間接投資是污水處理投資的50%以上。

總之對(duì)我國這樣一個(gè)資源不足、能源日益短缺、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、人口眾多的發(fā)展中國家從可持續(xù)發(fā)展角度講，采用延時(shí)曝氣這種高資源占用和能源消耗的低負(fù)荷工藝，并以耗能的方式取得污泥的穩(wěn)定工藝是不符合可持續(xù)發(fā)展的基本原則，也是不適合中國國情的。我國應(yīng)該開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的城市污水處理技術(shù)。但是，在中國僅有的十幾座污泥消化池中能夠正常運(yùn)行的為數(shù)不多，有些池子根本就沒有運(yùn)行，這也是導(dǎo)致中國近年大量采用帶有延時(shí)曝氣功能的氧化溝等技術(shù)的原因。

3.2污泥處理和處置的關(guān)系

大部分的污水處理廠污泥處理的不到位在很大程度廠影響了污泥的zui終處置。通過調(diào)查污水處理廠采用的污泥處置方法見圖2。從圖2可以看出，中國大約有63%的污泥進(jìn)行土地填埋。污泥堆肥農(nóng)用約占13.5%，污泥自然干化綜合利用占5.4%，污泥焚燒約占1.8%。而污泥露天堆放和外運(yùn)各占1.8%和14.4%。在14.42%外運(yùn)的污水處理廠中都沒有交待污泥外運(yùn)后的去向，可想而知如果這部污泥沒有妥善處置，對(duì)環(huán)境的危害是不言而喻的。

從上述的分析不難發(fā)現(xiàn)，在中國目前污泥主要的處置方法是土地填埋，其次是污泥土地利用。污泥填埋在中國占了相當(dāng)大的比例，但是由于填埋場大多為露天，經(jīng)過雨水淋濾后，對(duì)填埋場地的安全構(gòu)成嚴(yán)重的危害。處理不到位的污泥還造成填埋場滲濾系統(tǒng)的嚴(yán)重堵塞，嚴(yán)重污染附近的地下水。尤其是污泥和垃圾混合填埋時(shí)，使得不少垃圾填埋場的壽命大大縮短，給城市垃圾處置帶來很大的麻煩。以重慶三峽庫區(qū)污水處理廠產(chǎn)生的污泥，而且在處置前，大部分污泥含水率過高（大部分為80%），污泥無法壓實(shí)，并且污泥進(jìn)入填埋場會(huì)造成滲濾系統(tǒng)的堵塞。三峽庫區(qū)內(nèi)的垃圾填埋場也強(qiáng)烈表示不愿接受污水處理廠的污泥，成千上萬噸沒法處理處置的污泥成為三峽庫區(qū)水環(huán)境安全的*污染源，直接影響三峽庫區(qū)污水的有效治理，污泥問題成三峽庫區(qū)必須解決的問題。

污泥處理和污泥處置的關(guān)系是緊密相關(guān)的。污泥處理的效果直接影響污泥的zui終處置。考慮污泥處理和處置問題時(shí)，污水處理工藝與污泥處理和zui終處置方式有關(guān)：

1)如果污水處理廠污泥采用消化處理，則污水處理工藝不宜采用低負(fù)荷污泥已經(jīng)穩(wěn)定的處理工藝；

2)如果污水處理廠污泥進(jìn)行填埋，由于對(duì)填埋場或垃圾填埋場的有機(jī)物成分有一定的限制性要求，所以污水處理廠不宜采用污泥產(chǎn)量較多的高負(fù)荷污水處理工藝；

3)如果污水處理廠污泥進(jìn)行焚燒，需要利用污泥中的熱值，則污水處理廠不宜采用低負(fù)荷對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化的污水處理工藝。

4、土地利用問題

我國污泥目前主要的出路是直接或間接的農(nóng)用，污泥中含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)元素以及植物生長所必需的各種微量元素，具有作為作物生長肥料的可能性。但是，在我國由于沒有系統(tǒng)、科學(xué)的管理辦法和農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)，使得污泥中有效成分不能被充分有效地利用，在很多地區(qū)污泥反而成為了污染源。過去我國有多個(gè)農(nóng)業(yè)污灌區(qū)，過去幾十年間常年利用污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，同時(shí)使用未經(jīng)處理的污泥作為農(nóng)肥，產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題。污灌區(qū)有些村莊甚至十幾年都沒有年輕人能夠通過義務(wù)兵的體檢。直到現(xiàn)在當(dāng)?shù)厥卟恕⑺绒r(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)持續(xù)下降，農(nóng)民甚至不敢吃自己種的農(nóng)產(chǎn)品。*的污水灌溉歷史和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，污泥不能得到安全、有控制的利用，很可能會(huì)重蹈污水農(nóng)業(yè)灌溉的覆轍，破壞農(nóng)業(yè)環(huán)境。同時(shí)污泥會(huì)在一定程度上加速農(nóng)作物病蟲害的傳播，影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，降低了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。

在土地利用方面，其安全性正在受到人們重視，要求建立我國的污泥管理體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。系統(tǒng)、科學(xué)的管理和控制農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)污泥土地利用中政府管理、監(jiān)督和控制職能。因此，首先必須明確城市污水處理廠是城市污水污泥處理和處置的責(zé)任人，須對(duì)污泥的產(chǎn)生、處理和安全處置全過程負(fù)責(zé)，城市污水處理廠以合同方式對(duì)污泥的運(yùn)輸、處理處置進(jìn)行委托從而產(chǎn)生責(zé)任轉(zhuǎn)移時(shí)，由受委托方負(fù)責(zé)相應(yīng)的責(zé)任，但是，城市污水處理廠需保證污泥處理費(fèi)用。當(dāng)污泥農(nóng)用時(shí)，由于農(nóng)民處于弱勢，其在信息獲取、檢測手段和監(jiān)控措施等等方面都處于，為了保障農(nóng)民利益，需要要求城市污水處理廠仍需對(duì)污泥全過程負(fù)責(zé)。為了保證土地利用和農(nóng)用安全性。需要考慮如下要求：

1、在對(duì)污泥進(jìn)行土地利用時(shí)，必須注意對(duì)水源地的保護(hù)，禁止在水源保護(hù)地一級(jí)區(qū)內(nèi)以任何形式施用污泥。防止污泥造成的面源污染和地下水污染。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和環(huán)境保護(hù)等部門須根據(jù)農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)選取適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測項(xiàng)目對(duì)污泥和施用污泥的土壤、地下水和作物進(jìn)行*定點(diǎn)監(jiān)測。

2、經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品進(jìn)行農(nóng)用時(shí)，必須進(jìn)行場地評(píng)價(jià)，提出土壤本底、容量和污泥施用率確保污泥安全利用的具體要求，并經(jīng)相關(guān)環(huán)保部門審批通過后方可執(zhí)行。將農(nóng)用作為污泥的處置方式時(shí)，污泥產(chǎn)生單位須和污泥施用者簽訂相關(guān)合同，為保護(hù)農(nóng)民利用和食品安全，合同中須明確污泥農(nóng)用產(chǎn)生的短期或*負(fù)面影響全部由污泥產(chǎn)生方負(fù)責(zé)。

3、污泥農(nóng)用時(shí)，相關(guān)主管部門應(yīng)根據(jù)土地承受能力，植物的敏感程度，食物鏈風(fēng)險(xiǎn)，作物需肥量(主要是氮、磷)等因素，即要保證施用的污泥不污染環(huán)境，又要充分利用污泥的營養(yǎng)成分，以使其不超過土地的承載能力污染環(huán)境。嚴(yán)格規(guī)范管理，定向監(jiān)督污泥施用的數(shù)量和頻率，嚴(yán)密監(jiān)視土壤中重金屬等有害物質(zhì)的積累和氮的轉(zhuǎn)化情況。 4、農(nóng)業(yè)利用應(yīng)控制使用，同時(shí)整個(gè)利用區(qū)應(yīng)該建立嚴(yán)密的使用、管理、監(jiān)測和監(jiān)控體系。定期對(duì)區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)發(fā)生的變化做出相應(yīng)的調(diào)整，使得污泥的農(nóng)用更加安全有效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

中城市污水污泥處理處置問題探討

5 結(jié)束語

對(duì)于我國的污泥問題，我們一方面要加大立法工作力度，通過立法加強(qiáng)污泥污染治理和管理，促進(jìn)污水污泥治理事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，另一方面充分考慮污水處理工藝和污泥處理處置的關(guān)系，審慎選擇污泥處理和處置工藝和方法，使污泥治理走上健康發(fā)展的道路。總而言之，我國的污泥到了不得不重視的程度，大量的污泥如果沒有得到合理處置，生存空間將被大量的污泥所占據(jù)，生存環(huán)境將逐年惡化。所以，需要制定污泥處理處置技術(shù)政策，引導(dǎo)并規(guī)范我國污泥處理處置技術(shù)，為相關(guān)部門提供安全處置污泥的依據(jù)，逐步解決我國污泥污染問題。此外，我國各級(jí)政府也應(yīng)高度重視，相關(guān)部門應(yīng)該密切配合，充分調(diào)動(dòng)社會(huì)各方面的力量，加強(qiáng)政策引導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)扶持，技術(shù)上創(chuàng)新，管理上科學(xué)，走一條適合我國國情的污泥處理處置道路。