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環境保護

城鎮污水廠污泥處理處置現狀分析及其工程方案論證

2018-06-05 16:54:45來源:凈水技術瀏覽:評論:0

  隨著我國城鎮化的快速推進,越來越多的人口向城鎮集中,城鎮化率不斷提高。同時,城鎮污水收集率不斷增加,處理量越來越大。根據《全國環境統計公報(2015年)》數據顯示,2015年,全國共調查統計6910座城鎮污水處理廠,設計處理能力合計18736萬m3/d,全年共處理廢水532.3億m3。

  與此同時,我國城鎮污水處理廠的污泥產生量隨之大幅增加。從2009年起,我國城鎮污泥產量以每年約6%的增長率增長,2015年污泥產量較2014年更是增長了7.7%,達到3015.9萬t。然而,污泥無害化處理處置的情況卻并不理想。

  有研究表明,2015年我國城鎮污水處理廠產生的污泥,僅有31%~36%左右經過了無害化處理處置。相對巨量的污泥總量,現狀無害化處理處置率并不令人滿意。因此在方案設計階段,必須重視和加強污泥處理處置方案的論證工作,提高污泥無害化處理處置率,從而真正實現城鎮污水處理廠的環境效益。

  1常用污泥處理處置技術路線

  污泥處理和污泥處置是相互影響、相互制約、密不可分的兩個環節。污泥如何處理、達到何種處理程度取決于污泥處置(污泥最終出路)的方式。可以這么說,處置決定處理,處理滿足處置,也可以說處置是目標,處理是途徑。

  目前污泥處理技術多樣,相對而言污泥處置的技術路線較為明確,《城鎮污水處理廠污泥處置分類》(GB/T23484—2009)中,明確給出了四類污泥處置出路,即:土地利用、填埋、建材利用以及焚燒。在該標準中,污泥焚燒被列為一種處置出路,但筆者認為,污泥焚燒同時也是污泥處理的一種方式。

  1.1土地利用

  污水處理廠污泥經無害化、穩定化處理后,在重金屬等有毒有害指標均符合相關標準要求的前提下,應用于農田、林地、園林綠化、土地改良等領域稱為土地利用。土地利用在歐美等發達國家也是一種常見的污泥處置方式。

  當然,這是在一整套從源頭到田頭的嚴格的檢測監管體系及法律法規約束下實現的。在我國,鑒于歷史的原因以及行政區劃和管理條線分割,雖然針對不同的土地利用用途,已經對應建立了對應的污泥泥質標準,但是污泥處理處置以及施用的檢測監管體系,包括配套的政策和法律法規,仍然處于逐步建立和完善過程之中。現實中,污泥土地利用的安全性備受質疑。

  如果沒有完善的配套檢測監管措施、可靠的土地利用消納途徑以及明確的支持政策,土地利用的二次污染風險較大。鑒于此,《農用土壤環境管理辦法(試行)》第十二條中明確規定:禁止在農用地排放、傾倒、使用污泥、清淤底泥、尾礦(渣)等可能對土壤造成污染的固體廢物,并同時明確,園地、草地、林地可參照該辦法。建議還是要向歐美發達國家學習,加快建立和完善一整套符合我國國情的從源頭到田頭的污泥土地利用的檢測監管體系和政策法律法規。

  1.2填埋

  填埋是我國至今污泥處置的最主要方式。據統計,2013年填埋的污泥占我國污泥總量的60%左右。然而,對于經濟發達、土地資源日漸稀缺的地區,污泥填埋的經濟性及可行性正變得越來越差。而且,由于填埋場大多為露天,沒有經過穩定化和無害化的污泥經過雨水淋浸后,會很快恢復原形,不但大大縮短了垃圾填埋場的使用壽命,而且對填埋場地的安全和周邊環境構成嚴重的危害。因此,在進入填埋場之前,應盡可能對污水廠污泥進行減量化、穩定化、無害化處理,不僅要降低污泥含水率,更重要的是要降低污泥有機質含量。我國《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》GB/T23485—2009規定,對污泥進入填埋場與垃圾混合填埋時,應符合包括8項重金屬指標在內的污染物指標,同時,要求含水率<60%,且混合比≤8%;污泥作為覆蓋土利用時,含水率<45%且橫向剪切強度>25kN/m3,但是對有機物含量指標沒有要求。國際上,發達國家對污泥進入填埋場處置的要求還是非常嚴格的。例如,荷蘭要求有機物含量小于污泥干重10%的焚燒灰渣可填埋處置,瑞典從2005年起填埋場不再接收有機污泥。

  1.3建材利用

  建材利用是將污泥作為制作建材的部分原材料的處置方式,包括將污泥作為制磚、骨料或陶粒等的部分原料。但是,由于制磚等建材生產企業往往規模較小,將污泥作為部分原材料后,生產工藝流程往往未進行必要的改造,污泥在這些生產企業發生污染擴散轉移的風險沒有得到有效控制。若一旦進行改造,針對污泥摻入后的污染控制措施所帶來的建設運行費用,企業勢必難以承擔。

  因此在缺乏監管的情況下,這些企業能否長期堅持良好地承擔起環境保護的社會責任成疑。更重要的是,無論磚、骨料還是陶粒,都是商品。只有當這些商品被銷售,并被應用于工程,回歸到自然界且呈現長期穩定、不影響生態環境的狀態,才算完成了污泥的處置。

  否則的話,這個處置就沒有完成。特別需要避免的是,所生產的建材由于銷路不暢或者沒有銷路大量堆積,對庫存形成極大壓力,甚至導致企業停產,最終導致污水處理廠污泥處置出路不能落實。因此,污泥建材利用,要注意運輸及生產環節的污染控制,更重要的是落實此類建材產品有持續穩定的市場空間,能夠以長期穩定的狀態回歸到環境中去,不僅需要依靠市場經濟,還需要政府一定的政策扶持和市場保障。

  1.4焚燒

  污泥焚燒是指利用焚燒爐將污水處理廠污泥完全礦化為少量灰燼的處理處置方式。與其他處置方式相比,污泥焚燒可以迅速以及大幅度地使污泥達到減量化的目的。隨著科學技術水平提高以及先進制造業、現代建造業發展,污泥處理技術及焚燒技術也逐步得到改進提高,相關設施設計建造日趨完善,并能滿足越來越嚴格的環境要求,并可以充分處理不適用于資源化利用的污泥。

  特別對于經濟發達、人口密集、土地資源緊張的地區,焚燒被認為是一種經濟有效的污泥處理處置方式。城鎮污水處理廠污泥焚燒主要有協同焚燒和單獨焚燒兩種方式。在協同焚燒中,目前比較廣泛的是利用熱電廠焚燒系統進行污泥的焚燒。但是,自2013年9月10日國務院發布《大氣污染防治行動計劃》起,各地陸續出臺大氣污染治理相關政策。其中,重點是整改燃煤鍋爐和煤改氣,削減燃煤量,大力推廣發展清潔能源。城鎮污水處理廠污泥送燃煤電廠協同焚燒,將面臨可供協同焚燒的電廠越來越少、運距越來越長,經濟性越來越差的局面。

  2城鎮污水處理廠污泥處理處置存在的問題

  2.1重水輕泥

  過去多年來無論是政策制定還是工程實施,無論是標準制定還是運行監管,都存在著嚴重的重水輕泥現象。隨著各級政府對污水治理的投入,城鎮污水的收集處理率不斷提高。據住建部2016年城鄉建設統計公報,截止2016年底,我國城市污水處理率達到93.44%,縣城的污水處理率也達到了87.38%。同時,污水處理廠出水標準也在不斷提高,從二級排放標準,到一級B,又到一級A,現在很多地方又提高到了準地表四類水標準。

  對污水中主要污染物的排放,有很多強制性約束指標,也有硬性的減排指標考核要求,同時嚴格監管污水處理廠污染物排放,并且做到了實時在線監測。可以說,在污水處理方面,政策制定、標準體系、監管體系、建設程序包括設計建造技術都日臻成熟。然而,本該泥水同步的污泥處理處置,現在從各方面來看,都遠遠滯后于污水處理。

  2.2歷史欠賬多

  歷史欠賬也是由于長期以來重水輕泥帶來的后果。在面對大量新產生的污泥的同時,還需要面對未被合理處理處置的老污泥。目前還有不少地區對污泥處理處置沒有引起足夠的重視,沒有從長計議,沒有從根本上解決污泥處理處置,老賬未清,又形成新的欠賬。

  2.3管理體系不夠完善

  各政府部門對于污泥處理處置及出路的管理體系尚不夠完善,尤其是還沒有建立完善的污泥全過程監測監管體系。各行業部門各自為政,未形成聯動機制,導致污泥的最終去向沒有得到有效監管。

  2.4污泥處理處置的規劃滯后

  很多地區至今仍沒有對污泥處理處置的整體規劃。污泥處理處置是個系統工程,需要統籌考慮。從規劃層面,應當先確定處置方向,再反過來影響到污泥的處理工藝選擇。而污泥在處理和處置過程中,還存在收集轉運的問題。因此,污泥的處理處置要盡早規劃,要與城市規劃同步,與污水處理設施的布置統籌考慮。

  2.5技術路線合理性的后評價難度大

  污泥處理處置方式的技術路線多,與比污水處理技術路線的選擇相比,更要復雜也更容易受到干擾。而且,污水處理廠尾水的排放量、排放方式和水質達標情況較為直觀,能直觀反應技術路線的選擇是否合理。而污泥處理處置的效果并不能馬上顯現,對技術路線合理性的評價較難且相對滯后。

  3城鎮污水處理廠污泥處理處置方案論證的建議

  3.1方案論證的原則要求

  城鎮污水處理廠污泥處理處置方案論證,需要經歷一個從宏觀到微觀,從系統到具體,從面到點,有一個逐步聚焦的過程。這項工作在現行建設程序下,主要在項目建議書和工程可行性研究階段完成。大方向明確以后,具體工藝路線進一步的設計和技術經濟分析,在初步設計階段完成。

  城鎮污水處理廠污泥處理處置應該遵循減量化、無害化、穩定化和資源化的原則。需要注意的是,針對污泥的處理與處置是兩個不同的概念。通常處理是指對污水處理廠污水處理單元運行過程中產生的污泥通過減容、減量、穩定和無害化等手段,提高污泥的可儲存性和運輸性,提高污泥處置的可操作性以及降低污泥對環境的影響,降低污泥處置的成本。

  而污泥處置是指經處理后的污泥或污泥產品以自然或人工方式使其能夠達到長期穩定并對生態環境無不良影響的最終消納方式,需要解決的是污泥或者污泥處理后的產品的最終去向。但是,在實際工作中,不同的方案設計,會使污泥處理與處置的內容和界面發生變化,因此,在論證污泥處理處置方案時,應將不同污泥處理工藝流程與處置出路進行全過程的技術及經濟的論證比選,厘清不同方案處理與處置的內涵和邊界。推薦方案整體上應能達到污泥減量化、無害化、穩定化和資源化的目標,核心關鍵是落實污泥的最終處置出路,切忌掐頭去尾,以局部與整體比,以過程與全程比。

  3.2方案論證階段需要注意的問題及建議

  基于上述現狀,結合實踐經驗,對污泥處理處置方案論證工作提出以下建議。

  (1)對資料的收集整理工作很重要。包括有關自然環境的資料、城市規劃資料、污泥現狀產量和泥質、規劃污泥產量和泥質、地方有關污泥處理處置政策法規資料,以及其他可能影響到污泥最終處理處置出路的資料等。

  (2)要以開放的態度,結合污泥量、質,以及當地污泥處理處置環境條件、政策法規條件、經濟技術條件、現有設施條件等等,綜合考慮污泥最終處理處置出路,不應先入為主。

  (3)通盤考慮、長遠規劃、對癥下藥、分步實施,研究決定當前污泥處理處置規模及工藝路線以及污泥處理處置設施選址的問題。

  (4)項目建議書、工程可行性研究應包括污泥處理工藝路線及污泥處置最終出路的論證。在可行性研究評審前,應取得污泥處置最終出路的意向協議。可行性研究報告批復需要明確污泥處理處置出路。且處置出路,應該是污泥回歸到環境中的最終出路,而不是過程中的半成品。特別需要注意的是,在污泥經過處理轉化為商品以后,對商品的市場分析、消納以及最終回歸到環境中的方式和形態應要有交代。對于不能全過程有效檢測、監督、監管的處理處置方式,都需要非常慎重對待。

  (5)初步設計應包括污泥處理以及污泥最終處置出路的全過程的設計內容及技術經濟評價。建議在初設批復前,應取得污泥最終處置出路的正式合同協議,可以明確調價機制,但承諾接受污泥處理后產品(堆肥、消化污泥、干化污泥、灰渣等)。初步設計評審應評估污泥最終處置出路的長期可行性以及全過程的經濟性,依據充分、數據準確。

  (6)建議環境影響評價應包括污泥處理及最終處置出路全過程的評價內容。

  (7)結合方案論證調查研究中發現的問題,對完善管理體系建設,加強法律法規制度建設,加強全過程檢測、監督、監管等,提出有益的意見和建議。

 

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