杭州地区城镇污水厂污泥处置对策探讨
1 引言
随着杭州地区15座中心城镇污水厂的相继建成并投入运行，生活污水对水环境的影响得到有效的控制。作为污水厂副产品的污泥，由于其易腐败、有恶臭，主要成分含有机物、氮和磷等营养物质、重金属等有毒有害成分，极易带来严重的二次污染和生态环境破坏，污染土壤、水源甚至食物链，甚至使前期的污水处理失去意义[1,2]。杭州地区目前已建成并投入运行的城镇污水处理厂有15座，污水处理规模为196.9万t/d，每天污泥产生量约2461吨，每年产生量约898395吨。如何缓解污泥对环境污染及土地利用方面带来的负担，已经成为杭州市急需解决的问题。
2 杭州市城镇污水厂污泥处理处置现状及问题
根据杭州市建设部门和环保部门的统计，2008年全市污水处理厂污水处理量达到196.9万t/d，污水处理厂每天污泥产生量约2461.35t，每年产生量约898395.4t，其中污泥产生量以主城区、萧山区和富阳市为最大。杭州市污水处理厂基本情况详见表1。
表1 杭州污水处理厂基本概况
 |
目前，杭州市城镇污水处理厂产生的污泥出路主要是被运至垃圾填埋场填埋，其它主要处置方式为堆肥、焚烧、临时堆放、制砖和深度脱水后综合利用，具体的处置量和所占比例见表2。
表2 杭州市污泥处置现状
 |
目前杭州市城镇污水厂污泥处理处置存在的问题包括：杭州市现有污泥处置工程进展缓慢，无法满足现有污泥的处置要求；现有污泥处置技术不完善，现有处置工程运行不稳定；污泥处置缺乏专项规划指导整体工作；污泥填埋引发环境问题较多，现有填埋场已逐步拒绝接收污泥填埋；污泥焚烧存在大气污染问题，需尽快解决污染防治问题；污泥最终处置缺失有效管理，对污水处理厂污泥的最终出路或去向的管理严重缺位。
3 污泥处理处置技术
结合杭州市的地理特点、气候条件、经济发展、城市建设及土地利用情况，以及污水处理厂的分布特点、污泥特征，同时分析杭州市现有的污泥处置工程实际运行情况，提出杭州市城镇污水厂污泥最终处置的途径主要有以下几种。
3.1焚烧处理
污泥焚烧处置是一种彻底的污泥处理方法，可以使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，适合城市的主城区等土地资源稀缺的地区采用。污泥焚烧处置的建设和运行费用相对较高，处置过程产生的废灰、废渣、废水及净化处理废物必须按照现行国家标准进行鉴别后，再最终确定其处理方法，不能随意排放，焚烧烟气污染物排放也必须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485- 2001）有关规定[3]。目前杭州市萧山区城市污水处理厂与浙江环兴投资股份有限公司合作建设的污泥焚烧处置工程，设计日处置能力500吨，实际运行约200吨/日。该设施采用“干化+焚烧”的工艺路线，处置流程是：污泥（含水率大于80%）先进入喷雾干燥塔，在塔内将污泥雾化，并利用焚烧炉的高温烟气干化，干化后的污泥送入回转式焚烧炉进行焚烧处置，焚烧过程中需添加燃煤助燃。此外，富阳市污泥焚烧一期示范工程和浙江富春江环保热电股份有限公司污泥焚烧资源综合利用工程项目均采用干化焚烧的处置技术，目前已进入开工建设阶段。在土地资源越来越稀缺的趋势下，经济发达地区宜采用污泥干化焚烧的成熟处置技术[4]。
3.2建材利用
目前较常见的污泥建材利用方式主要是污泥制砖和污泥作为水泥窑原料。下面分别对两种处置方式结合杭州市的具体情况进行分析。
3.2.1污泥制砖
在污泥制砖过程中，污泥中的重金属会进入砖块中，因此，制成的砖块在应用上有一定的局限性。在高温制砖过程中，重金属易从污泥中游离到气相，附着在烟气的尘粒上，因而收集的飞灰需要妥善处理，因此污泥制砖过程中产生的烟气治理成本高。污泥在制砖厂的堆放过程以及制砖前的压滤脱水过程中产生的恶臭一般为无组织排放，对厂界周围有一定影响。此外，以脱水污泥为原料制出来的产品在销售上面存在一定的劣势，主要是公众心理上较难接受，同时砖块的质量会受到一些影响，难以应用到各种用途[5]。目前杭州市萧山区东片大型污水处理厂已采用污泥干化后配页岩烧结泥岩砖，进行污泥综合利用。工程建设规模为550吨/日，实际处理量约为137吨/日。此外，富阳市污泥制砖项目已建成，实际处置利用污泥可达到150吨/日。考虑到污泥制砖的污染和出路问题较难解决，未来杭州地区不宜大量采用污泥制砖的方式处置污泥。
3.2.2水泥窑处置污泥
水泥窑具有燃烧温度高和处理量大等特点，利用水泥窑处置污泥在最近几年来越来越受到广泛关注和应用。利用水泥窑焚烧污泥后制造出的水泥，与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、相对密度等各项指标上基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间上有更好的表现[6]。利用水泥回转窑处理城市污泥，不仅具有焚烧法的减容、减量化特征，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，不需要对焚烧灰进行填埋处置，因此在处置污水厂污泥方面具有设施充分利用、处置最彻底、没有二次污染的优点[7]。此外，该方式可以利用现有水泥厂的水泥窑改造实现污泥处置，投资小且实施时间短。在杭州市水泥工业较发达的地区如建德市可积极采用水泥窑处置污泥的技术。
3.3肥料利用
肥料利用是将脱水污泥通过堆肥转化为稳定腐殖土，作为肥料、土壤改良材料。污泥中重金属含量指标必须符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)的规定后才能够用于堆肥。目前，杭州市四堡污水处理厂和余杭区的城镇污水处理厂产生的污泥主要用于堆肥，主要采用污泥好氧发酵工艺，首先将含水率约60-80%的污泥与体积约为30-40%的添加物（菌种、谷壳灰、粉煤灰、秸秆破碎物等）进行混合，送至发酵仓发酵，对堆肥物料间歇式曝气，在1-2天内可升温至60℃以上，在60-65℃维持3-4天，再在堆肥仓停留10-12天后完成堆肥过程，经破碎后再与营养素混合后，经造粒机制成有机无机复混肥颗粒。但考虑到目前杭州市污水处理厂工业废水和生活废水混合处理的情况较为普遍，污泥中的重金属含量相对较高，采用肥料利用技术，污泥中的重金属通过土壤、地下水等途径进入食物链，危害人体健康的风险较大，此外堆肥过程恶臭污染治理投资较大。因此，肥料利用方式在杭州市推广应用比较困难。
3.4卫生填埋
卫生填埋是目前广泛应用的一项污泥处置技术。卫生填埋的优点是投资省、实施快、方法简单、处理规模大，缺点是对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基必须作防渗处理以防地下水污染等。目前在杭州市卫生填埋还是污泥处置的主要方式，填埋处置的污泥占到总量的46%。根据规定，用于污泥卫生填埋的设施应符合《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17－2004）的要求，同时进入填埋设施的污泥泥质需满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T249-2007）的要求。根据杭州市的实际情况，近期污泥产生量不大的地区仍可以在污泥达到CJ/T249-2007要求的条件下进行填埋处置。但考虑到常规填埋需要占用大面积的土地资源，产生的二次污染也比较严重，在远期污泥产生量不断增长的情况下，卫生填埋在污泥处置中的比例应逐渐减少。
3.5污泥深度脱水后综合利用
杭州市萧山东片污水处理厂已配套实施了污泥深度脱水试验项目，该项目采用污泥深度脱水与燃料化综合利用，将污泥中的胶态水、生物结合水等以液态形式分离，干化后的污泥进行制砖或用作热电厂燃料，建设规模为500吨/日，污泥经处理后含水率可降至40～60%。经测定，污泥脱水后高位热值在1800-2000大卡/kg，低位热值在900-1000大卡/kg，每吨干污泥相当于200kg电煤。脱水污泥可直接用于制砖、制水泥、直接进行焚烧或作为填埋场覆土。与传统的污泥脱水技术相比，该污泥深度脱水技术效果相当明显。但由于添加的药剂成分处于保密状态，后续的污泥最终处置单位对干化后的污泥性质存在一定的顾虑。目前杭州市主城区的污水处理厂也开展污泥深度脱水的试验项目。
4 杭州市污泥处置的对策和建议
4.1编制杭州市污泥处理处置专项规划
结合杭州市城市总体规划、污水处理设施规划等，尽快编制杭州市污泥处理处置专项规划，针对杭州市各地区的实际情况，因地制宜的提出合理的解决方法。在规划编制完成前，可制订近三年污泥处置的工作方案，提出推进污泥无害化处置的具体措施、工作任务和进度安排，明确污泥处置的技术路线。
4.2积极推进污泥处置技术攻关
根据杭州市各污水处理厂污泥的特性，采用相适应的污泥处置技术路线，逐步淘汰就地堆置、原生污泥直接填埋或土法烧砖等不符合环保要求的处置方式。进一步加强污泥处置的技术攻关，积极研究推广城镇污水处理厂污泥减量化、稳定化、资源化和无害化的先进技术与工艺。
4.3提高污水处理费用，完善污泥处置的价格补偿机制
污水处理厂负有对其所产生的污泥进行合理处置的责任，污水处理费是污泥处置费用的主要来源，杭州市目前的污水处理费用过低，只能维持污水处理厂正常运营，无法承担污泥处置费用。近期需要地方财政对污泥处置费可以给予补助。远期，应建立污泥处置收费体系，适当提高杭州的污水处理费，从源头上解决污泥的无害化处置资金，支撑污泥处置公益事业，减轻政府财政负担。
4.4加大污泥处置的扶持政策。
统筹安排杭州市环境保护财政专项资金，加大对污泥处置设施建设方面的投入。杭州市应制定并落实污泥处置设施建设或运行的财政补助政策。积极落实污泥处置的优惠政策，各级经贸、环保、建设和科技等部门，应在循环经济、技术改造和环保补助等专项资金框架内，对污泥处置项目建设、适用技术和装备的推广应用等方面予以倾斜。以污泥为燃料的热电企业，污泥使用量不低于入炉燃料的80%（质量比）的，其上网电价参照资源综合利用发电的有关规定执行。进一步深化金融和环保部门之间的协作，加强对污泥处理项目的信贷支持和金融服务。
4.5加强污泥处置的监督管理。
进一步加强杭州市各污水处理厂的监督管理，督促其落实污泥稳定化处理、安全贮存和污染防治的各项措施，制定实施污泥产生和流向情况的定期上报制度。杭州市在新建污水处理厂时，其配套的污泥处置设施应与污水处理主体工程同时规划、同时设计、同时建设、同时验收。加强污泥处置过程中污染防治的监督管理，建立污泥处置企业污染物排放情况上报制度，全过程监控污泥的运输、贮存和处置等各个环节的二次污染防治情况。
5 结论与建议
（1）目前杭州市污泥处置存在的主要问题是污泥无害化处置率低。目前绝大多数污水处理厂污泥只是经浓缩机械脱水简单处理后，运往本辖区范围内的生活垃圾填埋场填埋，填埋量占污泥产生量的46%，还有14.6%的污泥临时存放在污水处理厂内未处置，仅39.4%左右的污泥得到比较有效的最终处置。
（2）杭州市本级和经济发达市县城镇宜采取以焚烧为主的污泥处置方式，有条件的地区可采用水泥窑处置污泥，经济欠发达市县城镇近期采取以填埋为主的污泥处置方式。
（3）结合杭州市城市总体规划、污水处理设施规划等，尽快编制杭州市污泥处理处置专项规划，针对杭州市各地区的实际情况，因地制宜的提出合理的解决方法。
（4）根据杭州市各污水处理厂污泥的特性，采用相适应的污泥处置技术路线，逐步淘汰就地堆置、原生污泥直接填埋或土法烧砖等不符合环保要求的处置方式。
（5）提高杭州市的污水处理费用，完善污泥处置的价格补偿机制.近期可由地方财政对污泥处置费可以给予补助。远期，适当提高污水处理费，从源头上解决污泥的无害化处置资金。统筹安排杭州市环境保护财政专项资金，加大对污泥处置设施建设方面的投入。
（6）加强杭州市各污水处理厂的监督管理，督促其落实污泥稳定化处理、安全贮存和污染防治的各项措施。加强污泥处置过程中污染防治的监督管理，建立污泥处置企业污染物排放情况上报制度，全过程监控污泥的运输、贮存和处置等各个环节的二次污染防治情况。
参考文献
[1] 谷晋川,蒋文举,雍毅. 城市污水厂污泥处理与资源化[M]. 北京:化学工业出版社, 2008.
[2] 陆树立. 我国城镇污水处理厂污泥处置问题研究[J]. 环境研究与监测,2009, 22(9):60-63.
[3] 张辰. 污泥处理处置技术与工程实例[M]. 北京:化学工业出版社, 2006.
[4] 甘海军,钱晓倩. 浙江省城市污水处理厂产泥现状与处置对策[J]. 中国给水排水, 2006,22(16):1-3.
[5] 俞锐,周水根,左 明,等. 污泥直接制砖的可行性再分析[J]. 浙江建筑, 2009,26(9):62-64.
[6] 马勇,卢波,刘加荣. 水泥厂协同利用城镇污水处理厂污泥的探索[J]. 上海建材,2009,（4）:10-13.
[7] 马培东,王里奥,周在江,等. 水泥旋窑并行处理城市污水厂污泥的污染物排放研究[J]. 环境工程学报,2009,3(9):1683-1686.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
