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打通污水处理“最后一公里”,污泥要这样做!

来源:给水排水 作者:胡维杰 人气: 发布时间:2019-05-02 16:01:38

近年,污水处理厂污泥非法倾倒事件频发,反映出对污水处理厂污泥处理处置的重要性认识不足。废水与污水同网、源头废水污染物浓度超标纳网等问题客观存在,使得污水处理厂污泥在源头上具有“污染物”的特性。“重水轻泥”、责任主体不明、稳定化程度明显偏低、处置目标方向不清、部分技术标准不合理、规划缺失或不落地、部分工艺路线不合理等问题亦客观存在。为此,我国现阶段的污泥处理处置一定要充分注重污泥性质,坚持全流程绿色、低碳、合理循环的理念,提倡低碳、高性价比的厌氧消化工艺,在污泥尚存有机物污染、重金属污染等污染物特性的现状条件下规划并建设主要的处理路线即污泥的单独焚烧,切忌不遵循HSE原则的盲目化协同处理,避免再现“治污企业反致污”的陋象。

1 污水处理厂污泥处理处置的重要性

为切实加大水污染防治力度,保障国家水安全,2015年4月国务院发布的《水污染防治行动计划》(即“水十条”)指出“推进污泥处理处置。污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置,禁止处理处置不达标的污泥进入耕地。非法污泥堆放点一律予以取缔。现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上”。

“水十条”发布后,全国各地污水处理的提标与扩建工程如火如荼地开展,出水水质标准从《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准、一级B标准、一级A标准提高到多地先后推出的地表水准Ⅳ类标准、甚至部分指标准Ⅲ类标准。

随着污水处理的提标与扩建,污水处理厂产生的不同种类的污泥量随之增加,但与污水处理形成明显反差的是,污泥处理处置的实际情况不容乐观。仅以2018年为例,媒体公开报道了华南某环保公司非法大量倾倒污泥并严重污染环境的事件、华东某污水处理有限公司长江岸边违法倾倒数万吨污泥给周边环境和长江水质安全带来巨大威胁的事件、东北某污水处理厂将10余万吨污泥堆存嫩江行洪区严重威胁嫩江水环境安全的事件等。“治污企业反致污”的现象值得整个污泥处理处置行业的深思与有效行动。上述事件反映出该行业存在的问题:重污水处理轻污泥处理处置,污泥污染事件频发,污水处理成效严重打折,不可能从根本上实现整体环境的改善;部分企业违法排污,相关部门日常监管不严;众多污水处理厂“名负其实”,由于厂内污泥仅作简单的减量处理,污水处理厂几乎成了高耗能的“污水”的处理厂,全国很少有类似于国外先进污水处理厂中污泥进行有效处理并实现资源、能源化的绿色、低碳、能量合理循环的污水处理厂,全行业泥水同治的环保理念急需加强,方可维持整个污水处理行业的可持续发展。

2 污水处理厂污泥的“污染物”特性

厂外管网硬件低质、废水与污水同网、源头废水污染物浓度超标纳网、厂网管理分离等问题客观存在,污水处理厂进水水质及污水处理产生的污泥的泥质存在诸多不确定性,这可从某些城镇污水处理厂水质的重金属浓度超标中得以印证。据公开资料统计,目前水中污染物已达2 000多种,主要为有机化合物、金属物等,其中自来水中有765种(190种对人体有害、20种致癌、23种疑癌、18种促癌、56种致突变)。污泥作为污水处理的产物,源头上具有“污染物”的特性,为此,其从负资产转变为正资产的资源与能源客观上需要针对其不同性质进行有效处理。未经有效的处理,污染物不可能摇身一变就轻易成为资源化与能源化的“燃料”。

欧盟发达国家的污泥治理都是在20世纪80年代初首先从工业污泥开始的,到了90年代才进入市政领域。而我国则正好相反,首先面临的是大量的市政污泥。这一事实说明,我国的市政污水处理事实上还承担着工业废水的治理任务,从而造成市政污泥具有较为明显的工业污染特征。

污泥的污染物特性至少体现出如下危害性。有机物污染:污泥中有机污染物主要有苯、氯酚、多氯联苯、多氯二苯并呋喃(PCDFs)和多氯二苯并二恶英(PCDDs)等,且有机污染物不易降解、毒性残留时间长,这些有毒有害物质进入环境中将造成环境污染。病原性微生物污染:污水中的病原性微生物和寄生虫卵经过处理进入污泥,污泥中的病原体对人类或动物的污染途径包括直接与污泥接触、通过空气与污泥接触、通过食物链与污泥接触、病原体污染水体、病原体先污染土壤而后污染水体等。重金属污染:重金属元素主要来源于工业废水(如汞、砷、镉、铬等),在污水处理过程中,大部分重金属元素会通过吸附或沉淀转移到污泥中。其他危害:污泥对环境的二次污染还包括污泥盐分的污染和氮、磷等组分的污染,污泥含盐量较高会明显提高土壤电导率,抑制植物对养分的吸收,破坏植物养分平衡,甚至对植物根系造成直接伤害;在降雨量较大地区且土质疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污泥之后,当有机物的分解速度大于植物对氮、磷的吸收速度时,氮、磷等组分则有可能随水流进入地表水体造成水体富营养化或进入地下而污染地下水。

3 污泥处理处置现状问题

(1)“重水轻泥”,建设投资严重不足。污水处理快速发展而污泥处理原地踏步,主要是由于行业参与多方对污泥处理处置的重视程度不足,从而使得污水处理厂项目投资出现偏颇。尤其是从20世纪90年代开始,国内污水处理设施建设迅猛,但污泥处理处置设施的投资明显未能与污水处理相匹配。我国城市污水处理厂建设过程中存在严重的“重水轻泥”现象,污泥处理的投资严重不足。发达国家污水处理厂的污泥处理投资占污水处理厂总投资的30%~50%,而我国污泥处理的投资占比仅为10%~20%,甚至更少。

如按《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,“十二五”期间我国新增污水处理及相关投资额约4 300亿元,其中污泥处理处置设施投资347亿元,占比仅为8%。

又如按《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,“十三五”期间我国新增污水处理及相关投资额约5 644亿元,其中新增或改造污泥无害化处理处置设施投资294亿元,占比仅为5%且呈下降趋势。

(2)污泥处理处置责任主体不明确。污水处理厂污泥的处理处置需要各相关管理部门之间的相关政策协调、配合和相互监督,涉及部门广、环节多,因此需要明确污泥处理处置的责任主体,但多地目前污泥处理处置的责任主体尚不明确。

(3)污泥处理稳定化程度明显偏低。国内绝大多数污水处理厂仅采取污泥浓缩、脱水工序,无视污泥稳定化、无害化处理的问题,根本没有实现国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918-2002)中污泥稳定化要求的约束性指标(4.3.1条)。即便是极少部分污水处理厂建设了污泥稳定化处理设施,也由于污水处理厂重水轻泥意识根深蒂固、工程建设存在缺陷、运行考核目标偏离等因素,大部分稳定化处理设施处于闲置状态。总体而言,我国绝大部分的污水处理厂仅完成了污泥的初步减容处理,并未完成标准要求的污泥稳定化处理。

(4)污泥处置目标方向不清,造成二次污染的可能性极大。在国外发达国家,污泥在实现安全处置的基础上已经开始向低碳与资源化的方向发展。而我国污泥的处置长期被视作污水处理的包袱,最终往往采用最简易、最廉价的手段处置污泥,不严谨的跨界处置、不妥善的跨区域处置现象普遍,同时存在处置环节对环境造成二次污染的很大风险。

(5)污泥处理处置部分技术标准不合理。我国这些年陆续出台了污泥处理处置相关的技术标准,为我国污泥处理处置技术的发展和提高、促进我国污泥处理处置行业的健康发展发挥了积极的作用,但不容回避的是其中个别技术标准的内容不尽科学合理。

(6)污泥处理处置规划缺失或不落地。其中,有些规划根本忽略污泥的性质,却盲目提出资源化利用路径,把原则上应该日产日清的污泥处置责任寄托于不确定的企业、不确定的产业。这些规划不仅没有很好地指导污水处理、污泥处理处置系统的科学建设,反而使其误入歧途。

(7)污泥处理处置部分工艺路线不合理。污泥处理处置全流程思维的缺失,使得污泥处理处置的工艺路线极具冒险性。某些污泥处理工艺的选择,对于其处置目标而言是不合适或者不合理的。如投加大量无机药剂的处理工艺对于后接焚烧处理的工艺而言显然是不合理的。

4 污泥处理处置技术标准问题

系统科学的污泥处理处置标准是引导污泥妥善处理处置、选取合理技术路线的重要前提。如前所述,近些年,我国制定了一些污泥处理处置相关标准,但众多标准内容尚值得探讨和研究。

如《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》(GB/T 24602-2009)规定了城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质要求,其中包括泥饼状的外观、理化指标及其限值、污染物指标及其限值等方面的具体要求,那么是否意味着不满足这些要求的污泥不能采用单独焚烧工艺?在该情况下,这类污泥又该如何处理处置呢?

如同样在《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》中,规定了污泥焚烧炉大气污染物排放标准,而涵盖污水处理厂污泥的《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2014)却规定了完全不相一致的排放烟气的污染物限值标准。

再如在《城镇污水处理厂污泥焚烧处理工程技术规范》(JB/T 11826-2014)中规定除尘设备收集的飞灰应按危险废物处理,为何除尘设备收集的飞灰就肯定是危险废物呢?不投加活性炭吸附的预除尘飞灰从理论及实践两方面验证,通常均属一般固废。如遵循该规范,则势必不必要地提高了污泥处理处置的运行成本。

又如在《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》中要求“污水处理厂以贮存 (即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的必须将污泥脱水至含水率50%以下”与《城镇污水处理厂污染物排放标准》中要求的“城镇污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理,脱水后污泥含水率应小于80%”有何区别?前者要求脱水至50%这个处于污泥粘滞区的含水率指标的技术合理性如何?

综上,现行污泥处理处置标准一定程度上割裂了污泥处理与污泥处置环节,“一刀切”规定了污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理,而没有基于污泥处理、输送与处理处置的全流程思维,没有贯彻污泥处置决定污泥处理的思想。如果污泥处置是安全、可靠、可持续的,在这个条件下,污泥处理及其输送与储存环节只要是绿色、低碳、能量合理循环和可持续的,根本没有必要对污水处理厂污泥的处理环节进行“一刀切”的约束。

目前的现状是污泥处理处置技术标准不但割裂了污泥处理与污泥处置环节,而且标准的重点还偏于污泥处理,而非污泥处置。在轻处置、相对重处理的模式下,某些地方出台文件规定要求污水处理厂出厂污泥的含水率小于60%、40%等。但从污泥处理处置的全流程而言,鉴于污泥处置的不确定性,这些未经系统性研究而确定的对中间处理环节指标的约束很有可能是不科学、不合理的。无论是含水率小于60%、40%,还是极易处于粘滞相的50%,污水处理厂污泥要达到这些含水率指标,均要采用化学法或热法处理,从整个污泥处理处置的全流程来看,这些处理可能是非常不环保、不节能或者不低碳的。如采用投加大量化学药剂的方法,显然是不值得倡导的;又如采用热干化工艺将污泥脱水率降到如此含水率,但仅在厂内进行污泥热干化,若后接异地的焚烧处理或协同焚烧处理,则割裂了污泥的干化处理系统与焚烧处理系统,破坏了干化需能与焚烧产能之间的能量循环与能量平衡,从而势必引起能耗的显著增加。此外,如此污泥含水率的规定要求同时还很有可能给后续污泥的输送及储存带来焖烧、板结、粉尘等诸多问题。

5 污泥处理处置规划问题

在城市高速发展的今天,某些城市污泥围城,众多污水处理厂污泥需长途跋涉方可运至最终处置点。从这些城市目前遇到的污泥围城现象来看,不但污泥处置出路风险巨大,而且出厂污泥长距离输送环节还存在异臭外溢的二次污染风险或高干度污泥焖烧的安全风险。在缺乏前瞻性规划的情况下,城市道路下很少有污水污泥的管道系统,在很多城市的道路中,人流、车流、物流等势必将与污泥装载车久伴而行。

但凡存在污泥围城现象的城市,该城市要么无污泥处理处置规划,抑或虽有污泥处理处置规划,但规划中没有明确具体的污泥处理处置方案、或者是方案无法落地。一个没有落地的污泥处理处置方案,意味着对应污水处理厂的污泥处理必然是盲目且不确定的,同时意味着该污水处理厂的污水处理不管达到了多高的出水水质标准,但相对于污泥处理与处置而言,污水处理全流程中工艺设计环节的合理性由于污泥性质的问题而存疑,因为不同的污泥处理处置方式对污泥的性质有不同的要求,包括物理要求、化学要求及工业分析要求等。而现状却是,在污泥处置尚未确定可持续的情况下,在污泥处理环节中投加了大量的PAC、三氯化铁等无机药剂,在污水处理环节中为了片面追求诸如节地目标而投加了金属磁粉等不利于后续污泥处理处置的药剂。

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