銅仁市生態(tài)環(huán)境局松桃分局固廢中心 馬應(yīng)瑞
城鎮(zhèn)生活污水處置設(shè)施是城鎮(zhèn)化進(jìn)程中必須建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和居民安全健康生活的重要保障,是大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),強(qiáng)化城鎮(zhèn)生活污染治理,改善水環(huán)境質(zhì)量的重要舉措。城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥,是由細(xì)菌、無(wú)機(jī)顆粒等要素組成,會(huì)污染生態(tài)環(huán)境和威脅人類健康[1],因此,科學(xué)有效的處置污泥至關(guān)重要。
截至2019年底,全國(guó)共建成運(yùn)行城鎮(zhèn)污水處理廠5476座,年污泥產(chǎn)量達(dá)3904萬(wàn)噸(含水率按80%計(jì))?!笆濉蹦┢谫F州省城鎮(zhèn)污水設(shè)施處理能力達(dá)268.76萬(wàn)立方米/日,“十三五”期間計(jì)劃新增污水處理設(shè)施規(guī)模152.90萬(wàn)立方米/日。城市污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥是污水體積的0.3%-0.5%[1],在全省城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施正常運(yùn)行的情況下,預(yù)計(jì)2020年年產(chǎn)生污泥約115萬(wàn)噸(以每萬(wàn)噸產(chǎn)生干泥1.5噸,污泥含水量80%計(jì)算)。如果對(duì)污水進(jìn)行更為深度的處理,其產(chǎn)生量會(huì)增加0.5-1倍[2],預(yù)計(jì)年污泥產(chǎn)生量達(dá)173萬(wàn)噸(以產(chǎn)量增加0.5倍,污泥含水量80%計(jì)算)。根據(jù)《貴州省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二O三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》,十四五時(shí)期,貴州省推動(dòng)城市黑臭水體清理工程,推進(jìn)城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)、處理等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),全省城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施規(guī)模將進(jìn)一步增大,隨著污水處理設(shè)施配套管網(wǎng)建設(shè)逐步完善,雨污分流管網(wǎng)改造進(jìn)一步推進(jìn),新建污水處理廠運(yùn)行效果逐步穩(wěn)定,污泥產(chǎn)生量將進(jìn)一步增大。
從目前污泥處理技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,世界上大多數(shù)國(guó)家主要采用土地(農(nóng)業(yè))利用、園林綠化、焚燒(熱能利用)、填埋和制作建筑材料等方式來(lái)處置污泥。根據(jù)魏亮亮等團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì)分析[3],發(fā)現(xiàn)2009年-2019年在中國(guó)7個(gè)行政區(qū)內(nèi)6種典型污泥處理技術(shù)(厭氧消化、好氧堆肥、焚燒、干燥、深度脫水、熱水解)的污泥處理能力呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì);2019年,我國(guó)市政污泥中約29.3%通過(guò)土地利用進(jìn)行處置,其次是焚燒(26.7%)和衛(wèi)生填埋(20.1%),而建筑材料利用(15.9%)和其他方式(8.0%)貢獻(xiàn)較小;其中,西南地區(qū)采用土地利用、焚燒、堆肥等方式處置污泥的處理能力較低。
(1)利用污泥制造有機(jī)肥。城市污水處理廠污泥的無(wú)害化處理技術(shù)中,輔助農(nóng)用技術(shù)最有效的是堆肥技術(shù),通過(guò)脫水技術(shù)將污泥中的水分去除,把脫水后的污泥按照比例添加經(jīng)過(guò)熟化的人畜糞便、其他無(wú)機(jī)肥料等物質(zhì)混合,放置在一定環(huán)境條件下堆肥完成有機(jī)物熟化[4]。
(2)能源化利用。能源化利用的主要方式是焚燒,利用高溫使污泥中有機(jī)物分解的污泥處置方式,被認(rèn)為是最徹底的處理處置方式,焚燒產(chǎn)生的熱能可以進(jìn)行發(fā)電等[5]。我國(guó)污泥資源化主要利用的焚燒工藝是“干化+焚燒”組合,利用熱電廠和垃圾焚燒廠焚燒爐進(jìn)行摻燒也已有案例。該處置方式的主要優(yōu)點(diǎn):處置徹底,可利用焚燒產(chǎn)生的熱能進(jìn)行發(fā)電、集中供熱等,同時(shí)在焚燒后產(chǎn)生的灰渣中可以回收磷,磷作為一種不可再生資源,如果能夠回收將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大意義。主要缺點(diǎn):成本較高,焚燒對(duì)污泥含水率要求較高,焚燒會(huì)產(chǎn)生大量二噁英等二次污染物[6],污泥脫水和焚燒后的煙氣處理均需要大量的資金,還需要專業(yè)的人員進(jìn)行操作。
(3)好氧堆肥。好氧堆肥是一種利用好氧微生物降解污泥中有機(jī)質(zhì)的方式。目前,在污泥的高溫堆肥中均以秸稈、落葉等農(nóng)業(yè)廢棄物作為輔助材料混合后作為堆肥基質(zhì)進(jìn)行堆肥[7]。使大量的細(xì)菌、真菌和放線菌等微生物在基質(zhì)中大量生長(zhǎng)繁殖,污泥中有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下分解轉(zhuǎn)化,最終變成穩(wěn)定腐殖酸的過(guò)程[8]。主要優(yōu)點(diǎn):其產(chǎn)物可以作為土壤改良劑或作為農(nóng)用有機(jī)肥回歸土地。主要缺點(diǎn):在好氧堆肥中,重金屬、抗性基因等污染物并未得到有效的去除,甚至?xí)蚨逊屎筚|(zhì)量減少產(chǎn)生相對(duì)富集效應(yīng)使重金屬的濃度增加;而且在堆肥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生臭氣等問(wèn)題,阻礙了好氧堆肥技術(shù)的發(fā)展。
(4)土地利用。該方式是污水處理廠污泥資源化處置利用的有效方法之一,污泥農(nóng)用(直接施用或間接施用)不僅僅會(huì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,還對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)的提升有一定積極作用[9]。但是,對(duì)污泥施加量不做控制,則會(huì)造成相反的影響,當(dāng)污泥施加量超過(guò)一定值,就會(huì)引起土壤中重金屬的含量明顯增加,從而導(dǎo)致農(nóng)作物中重金屬的含量增加,不但會(huì)影響農(nóng)作物的品質(zhì),而且會(huì)影響其正常的生長(zhǎng)。因此,污水處理廠污泥土地利用過(guò)程中,重金屬是需重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面。如今,關(guān)于污水處理廠污泥土地利用過(guò)程中主要的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是重金屬對(duì)土壤環(huán)境、植物生長(zhǎng)和水體的影響等方面[10]。
(5)污泥建材利用。污泥轉(zhuǎn)化為建材是污泥資源化利用的方式之一,它不僅有效解決了污泥對(duì)環(huán)境造成危害的問(wèn)題,還實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、綜合利用的目的,有利地推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[11]。污泥可以轉(zhuǎn)化為建材的方法主要是通過(guò)制水泥、制磚、制輕骨料等,把污泥轉(zhuǎn)換成經(jīng)濟(jì)資源;利用干污泥制磚,相對(duì)開采黏土來(lái)制磚有利于緩解耕地資源的破壞,是經(jīng)濟(jì)環(huán)保生產(chǎn)模式。應(yīng)用污泥與黏土組成的相似性作為基礎(chǔ)材料,是我國(guó)建材行業(yè)發(fā)展的重大趨勢(shì)。
一是污水處理廠建設(shè)過(guò)程中存在“重水輕泥”現(xiàn)象,在污泥處置基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面存在不足。大多數(shù)污水處理廠只安裝污泥濃縮、脫水等基礎(chǔ)設(shè)備,未安裝污泥穩(wěn)定化和無(wú)害化等處理設(shè)備;污水處理運(yùn)維運(yùn)營(yíng)維護(hù)資金缺乏,處理廠大多有限滿足于污水處理設(shè)備設(shè)施運(yùn)營(yíng)維護(hù)資金,使得污泥處置設(shè)備設(shè)施不能正常運(yùn)行。
二是缺乏污泥資源化利用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及約束性指標(biāo)。在污泥穩(wěn)定化處理上面,污水處理廠建設(shè)和安裝污泥穩(wěn)定化處理的設(shè)備,沒(méi)有相關(guān)的規(guī)范要求和嚴(yán)格的工作考核指標(biāo),污泥穩(wěn)定化處理的積極性不足,大部分設(shè)備處于閑置狀態(tài)。
三是污泥前期減量化、穩(wěn)定化不到位,嚴(yán)重影響后續(xù)資源化利用。如,污泥含水率是污泥能源化利用的重要制約因素,重金屬含量是污泥進(jìn)行有機(jī)肥加工利用的重要制約因素之一。
四是未對(duì)污泥處置利用進(jìn)行系統(tǒng)的指標(biāo)分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。不同地區(qū)污泥中各指標(biāo)因子含量不同,對(duì)污泥指標(biāo)缺乏認(rèn)識(shí),盲目采取資源化利用的方式,不但影響資源化利用效果,同時(shí)可能產(chǎn)生新的環(huán)境污染因素。
五是缺少成體系的污泥處置設(shè)備、工藝。污泥處置工藝多,缺少引領(lǐng)工藝,處理設(shè)備參差不齊,缺乏相關(guān)設(shè)備設(shè)施的約束性指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系,導(dǎo)致目前國(guó)產(chǎn)污泥處理設(shè)備存在質(zhì)量差、種類多、能耗高,缺少成體系的設(shè)備清單,影響污泥資源化利用。
六是資源化處置終端產(chǎn)品的最終出路限制資源化利用發(fā)展。最終產(chǎn)品沒(méi)有出路或者出路比較局限,收益回報(bào)不明顯,不能有效引入市場(chǎng)資本,處置污泥的潛力不能很好地挖掘,因此,污泥處置中對(duì)政府補(bǔ)貼過(guò)度依賴的局面得不到有效改善。
為了保證污泥減量化、資源化利用的健康發(fā)展,需要多部門聯(lián)動(dòng),在項(xiàng)目審批、用地、環(huán)評(píng)、資金補(bǔ)助、稅收政策等方面給予支持。加強(qiáng)政府引導(dǎo)和市場(chǎng)運(yùn)作,建立企業(yè)投入為主、政府適當(dāng)支持、社會(huì)資本積極參與的運(yùn)營(yíng)機(jī)制,充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用。
(1)資源化利用相關(guān)法律、政策、規(guī)劃。2020年9月1日,新修訂實(shí)施的《中華人民共和國(guó)固體廢物污染防治法》將“國(guó)家對(duì)固體廢物污染環(huán)境的防治,實(shí)行減少固體廢物的產(chǎn)生量和危害性、充分合理利用固體廢物和無(wú)害化處置固體廢物的原則”修改為“固體廢物污染環(huán)境防治堅(jiān)持減量化、資源化和無(wú)害化的原則”?!端廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》(即“水十條”)明確提出,強(qiáng)化城鎮(zhèn)生活污染治理,加快推進(jìn)污泥資源化利用;為了推進(jìn)我國(guó)污泥無(wú)害化處理與資源化利用,先后出臺(tái)了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》等政策文件,加強(qiáng)監(jiān)督和嚴(yán)格監(jiān)管城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)一律不得使用、堆放在耕地中。
(2)污泥處理處置項(xiàng)目享受的相關(guān)優(yōu)惠政策。為了推進(jìn)污泥的資源化處理和利用,政府出臺(tái)了一系列關(guān)于污泥處理處置的政策。對(duì)嚴(yán)格落實(shí)污泥處理處置標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè),給予一定額度的企業(yè)所得稅減免;在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,污泥處理處置企業(yè)產(chǎn)生損失,政府在能力范圍內(nèi)會(huì)給予一定的資金支持;政府對(duì)污水處理處置企業(yè)在用地方面優(yōu)先保障,土地使用給予一定額度的優(yōu)惠;政府依據(jù)市場(chǎng)情況,提升污水、污泥處理處置費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)和加大財(cái)政經(jīng)費(fèi)投入,保障污水、污泥處理處置企業(yè)的運(yùn)行;在城市綠化建設(shè)中,價(jià)格相等條件下,優(yōu)先采購(gòu)污水處理處置產(chǎn)生的合格的污泥。
減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化推動(dòng)污泥處理,是為了實(shí)現(xiàn)污泥的價(jià)值;污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化能夠避免對(duì)環(huán)境的二次污染,通過(guò)污泥資源化處理,能夠有效地利用污泥中所含的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。污泥穩(wěn)定化主要是通過(guò)殺死病原菌,減少易生物降解有機(jī)質(zhì)的含量,能夠降低污泥在運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)及處理過(guò)程中二次污染的風(fēng)險(xiǎn),使得后續(xù)處理處置成本明顯減少,環(huán)境壓力得到緩解[12]。以污泥資源化利用為最終目標(biāo),在減量化處理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行穩(wěn)定化處理。堅(jiān)持“泥水并重”,嚴(yán)格按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn),加快污泥處理處置基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提升污泥處置能力,推進(jìn)污泥資源化利用處理。
因城市規(guī)劃、人民生活習(xí)慣及污水處理廠工藝的不同,各地區(qū)的生活污水處理廠污泥的成分存在差異。為了能夠更好實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用,需要對(duì)污泥進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)省內(nèi)不同地區(qū)生活污水污泥重金屬含量進(jìn)行調(diào)查、評(píng)估土地利用風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)估資源化處置利用能力等,為污泥資源化利用提供有力的支撐。在污泥處理過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)重金屬的含量進(jìn)行分析,一般是測(cè)定污泥的理化性質(zhì);根據(jù)污泥中的重金屬含量和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,對(duì)污泥利用的土地風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估;通過(guò)對(duì)污泥重金屬浸出液濃度分析,對(duì)不適于土地利用的污水處理廠污泥進(jìn)行分析,找到最適合的資源化利用處置方法;評(píng)估污泥資源化處置利用能力,為提升資源化處置利用能力建設(shè)提供依據(jù);污水處理廠污泥中病毒的調(diào)查研究,為提高病毒防控能力提供理論支持。
根據(jù)國(guó)家及相關(guān)部門的政策,堅(jiān)持無(wú)害化和資源化原則,根據(jù)處理污水污泥實(shí)際情況,選擇運(yùn)用成熟可靠的污泥處理技術(shù),效益最大化處置污泥,將廢物轉(zhuǎn)化為資源。污泥處置設(shè)施建設(shè)應(yīng)按照“集散結(jié)合,適當(dāng)集中”的原則建設(shè),形成規(guī)模效應(yīng)。因此,項(xiàng)目在建設(shè)初期,規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)充分考慮從污水處理到污泥減量化、穩(wěn)定化、資源化及后續(xù)產(chǎn)品出路等各個(gè)環(huán)節(jié),做好調(diào)研、資料收集、各影響因素分析等工作,統(tǒng)籌規(guī)劃,做好項(xiàng)目總體布局,選擇適合本地區(qū)實(shí)際情況的最優(yōu)的減量化、資源化利用方式。
針對(duì)污泥處置相關(guān)設(shè)備設(shè)施質(zhì)量差、種類多、能耗高等問(wèn)題,完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法律體系,制定相關(guān)約束性指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系,規(guī)范污泥設(shè)備市場(chǎng)。處置工藝及設(shè)備研發(fā)過(guò)程中,各科研團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)加強(qiáng)合作,在進(jìn)一步優(yōu)化單元處置工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上,同時(shí)做好單元與整體的協(xié)調(diào)銜接工作,研發(fā)出成體系的工藝和設(shè)備,補(bǔ)齊處置過(guò)程中的“短板”,從而提高污泥資源化的效率。
隨著生活污水處理廠污泥產(chǎn)量的逐漸增加,污泥的有效處置為固體廢物污染防治工作帶來(lái)極大挑戰(zhàn),減少傳統(tǒng)的填埋方式,實(shí)施資源化利用方式是有效處置污泥的必然選擇,這就需要做好污泥處置項(xiàng)目的總體規(guī)劃布局,加大污泥資源化利用的政策、資金的扶持力度,做好環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作,加大污泥資源化利用前端處置力度,同時(shí)加強(qiáng)污泥處置各單元工藝、設(shè)備設(shè)施的組合研發(fā)。