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城市污泥處置技術及資源化應用進展

文章出處:未知 人氣:發表時間:2019-04-24

一、國内外城市污泥常用處置技術

目前污泥處置技術主要有3種:衛生填埋、污泥焚燒、土地利用。城市污泥處置技術因各國經濟、社會發展水平不同而有所差異:西方發達國家工業化較早,污泥處置技術較為完善,其污泥土地利用占相當大的比例,例如美國污泥土地利用占污泥産出總量的33%,英國占55%,法國占50%,葡萄牙高達80%。根據住建部統計數據,截至2014年底,我國通過建材、焚燒、堆肥化、衛生填埋等無害化處置的污泥約占56%,未能達到國務院《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中要求的80%的處置目标。

二、城市污泥處置技術綜述

1.衛生填埋

污泥衛生填埋技術開始于20世紀60年代,分為混合填埋和單獨填埋。混合填埋指污泥與生活垃圾充分混合、平展、壓實,最後填埋處置;單獨填埋指污泥經過簡單滅菌處理,在專門填埋場地進行填埋處置,在其上覆以惰性、黏性土壤,種植綠色植物進行生态修複,分為溝填、掩埋和堤壩式填埋三種類型。衛生填埋技術操作簡單、污泥無需高度脫水(自然幹化)、無毒無害化成本較低。但同時衛生填埋技術自身也存在許多問題,如處理周期過長(污泥穩定化時間為2-7年),侵占土地嚴重,填埋坑的滲濾液可能導緻土壤和地下水污染等。

由于土地資源有限、滲濾液對土壤及地下水的潛在污染風險,使填埋技術進一步發展受到限制。近年來發達國家污泥衛生填埋處置所占比例越來越低,英國城市污泥衛生填埋比例由1980年的27%下降到2005年的6%,并征收污泥衛生填埋處置稅;法國自2005年起禁止污泥填埋;2009年後美國關閉大多數污泥填埋場。我國在2009年發布的《城鎮污泥處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策(試行)》明确規定,不具備土地利用和建築材料綜合利用條件的污泥才可以采用衛生填埋處置,同時越來越多的地區開始減少甚至限制填埋場的建設。

2.污泥焚燒

污泥焚燒技術是在有氧條件下對污泥高溫熱處理的技術,常用于處置毒性強、危害大的有機污泥和剩餘污泥。城市污泥中含有大量有機物和纖維木質素,脫水幹化後直接焚燒,有機物全部碳化,同時徹底殺死污泥中病原菌與蟲卵,最大限度地減少污泥體積,最終成為更加穩定的灰渣。

污泥焚燒技術處理速度快,無害化徹底,無需長時間儲存,處置占地面積小,同時餘熱可用于發電或供熱等。污泥焚燒設備主要有立式多段爐、同轉窯焚燒爐和流化床焚燒爐。目前污泥焚燒技術在西歐和日本己得到廣泛應用,日本的污泥焚燒量己占污泥處理總量的6O%以上,歐盟也在1O%以上。我國第一座大型污泥焚燒處理設施——深圳市市政環衛綜合處理廠于1988年11月投産,己運行約2O年,為污泥焚燒發電積累了許多經驗;2005年建立的青島污泥焚燒發電工程,日處理污泥量可達26t,每小時可發電700多度。

污泥焚燒技術也存在一些問題。首先污泥含水率較高(多在60%以上),燃燒要求高,導緻處理設施投資大,能耗高,處理及維護費用高;其次,污泥焚燒易産生有毒有害氣體例如酸性氣體、二噁英等,容易産生二次污染。據日本國土交通省統計,污泥焚燒過程中産生的N2O的量占污水處理行業溫室氣體排放總量21%;另外,污泥中含有大量有價值的生物資源,焚燒後此類資源未得到充分利用,不符合可持續發展需求,因此這些問題限制了污泥焚燒技術的進一步推廣。

3.土地利用

城市污泥含有豐富的有機質、氮、磷、鉀等有益成分,同時具有強黏性與強吸水性,能明顯改善土壤的物化性質,有利于形成土壤團粒、提高團粒的水穩定性和保水能力,減少水土流失,顯著提高土壤肥力與生物活性,實現農業生态環境的良性循環。因此土地利用也是城市污泥處置的重要潛在途徑之一。

雖然污泥可以用于鹽堿地、沙地及受損土壤的修複改良,但由于城市污泥中也含有某些有毒有害物質和病原體、寄生蟲卵等,若污泥未經預處理直接土地利用,濃度過高的氮、磷物質會導緻地下水污染;重金屬(汞、鋅、鉻、鉛、鎳等)可能造成土壤的二次污染,并有可能通過食物鍊進入人體;另外,病原體、寄生蟲卵會對環境和公共衛生造成影響。這些都是污泥土地利用在實際應用中亟需解決的問題。

三、城市污泥的資源化利用

從經濟發展、資源開發利用、城市生态環境保護等方面來看,城市污泥處置的理想出路是資源化利用。城市污泥資源化利用應遵循“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠”的基本原則。其中安全環保是必須堅持的基本要求;循環利用是努力實現的重要目标;節能降耗是充分考慮的重要因素;因地制宜是方案比選決策的基本前提;穩妥可靠是貫穿始終的必需條件。目前幾種主要的污泥資源化技術如下。

1.城市污泥農用資源化

(1)城市污泥堆肥化

污泥堆肥化技術是從20世紀60年代迅速發展的一項新興生物處理技術,其屬于污泥土地利用的一種資源化技術,被認為是最有發展潛力的一種處置技術。污泥堆肥化的主要機理是:污泥中不穩定的有機質在微生物發酵作用下,降解和轉化為腐殖質,病原菌與蟲卵被殺死,同時一定程度上消除惡臭。

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污泥堆肥化的工藝流程一般為前處理——次發酵——二次發酵——後處理,其優點是投資少、能耗低、運行費用低,堆肥産品便于儲存、運輸和使用。日本在20世紀90年代末己建35座污泥堆肥廠;目前英國、法國、瑞士、瑞典和荷蘭等國家城市污泥的農用資源化達污泥總量的50%左右,盧森堡達80%以上。

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