一、污泥的產(chǎn)生及危害
污水變污泥,污染大轉移,治水不治泥,等于白治理
在能源、化工、紡織印染、造紙、市政、環(huán)保等領(lǐng)域,通常會(huì )產(chǎn)生大量含濕量較高的污泥。污泥是污水處理過(guò)程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì),主要特性是含水率高,有機物含量高,容易腐化發(fā)臭,并且顆粒較細,呈膠狀液態(tài)。
污泥的成分非常復雜,除含有大量的水分外,還含有大量的有機質(zhì)、難降解的有機物、多種微量元素、病原微生物和寄生蟲(chóng)卵、重金屬等成分,并伴有惡臭。污泥中含有大量的有機物和豐富的氮、磷等營(yíng)養物質(zhì),造成水質(zhì)的富營(yíng)養化,導致水質(zhì)惡化,同時(shí)污泥中的重金屬,有毒物質(zhì),致病菌等也將給人類(lèi)健康帶來(lái)極大危害。污泥不經(jīng)妥善處理而任意排放和堆置,將對周?chē)h(huán)境大氣、土壤、地下水源造成嚴重的污染,使已建成的污水廠(chǎng)不能充分發(fā)揮其消除環(huán)境污染的作用, 相當于花費巨量資金分離出的污染物又回到了環(huán)境中,等于白處理了。。
遺憾的是,我國正面臨著(zhù)由于八成污泥未處理,數千億元的污水處理費可能打水漂的尷尬局面。資料顯示,近年來(lái)我國污水處理僅政府投資部分就達5000億元以上,污水處理廠(chǎng)運營(yíng)費用每年也要約500億元。同時(shí),80%的污泥并未得到有效處理,甚至被直接丟棄在農田、河流等公共環(huán)境中,變成新的污染源。
每天巨量的污泥去哪兒了?
據統計,截至2014年3月底,全國市、縣累計建成污水處理廠(chǎng)3622座,污水處理能力每日約1.53億立方米。清華大學(xué)水政策研究中心主任傅濤預測,到2015年,全國全年城鎮污水處理廠(chǎng)濕污泥(含水率80%)產(chǎn)生量將達到3359萬(wàn)噸。
在大部分地區既無(wú)足夠滿(mǎn)足相關(guān)標準的填埋場(chǎng)進(jìn)行衛生填埋、多數城市又沒(méi)有污泥專(zhuān)業(yè)處理機構的情況下,巨量污泥卻人間蒸發(fā)不知所蹤,到哪里去了?
與此同時(shí),非法偷排污泥的案例在全國各地層出不窮。2009年,京城環(huán)保第一案”震驚全國。承包北京市清河、酒仙橋污水處理廠(chǎng)污泥無(wú)害化處置的北京環(huán)興園環(huán)??萍加邢薰痉ㄈ撕螡热?,將6500噸含有多種重金屬和細菌的污泥,倒進(jìn)北京地下水水源保護區的永定河舊河床沙坑內,造成重大污染事故。今年3月,北京附近又有污泥偷排的事件被媒體曝光。
污泥處理是污水處理廠(chǎng)的‘老大難’,很多污水處理廠(chǎng)為了省事,就把這塊業(yè)務(wù)外包出去,不管你承包商有沒(méi)有相關(guān)技術(shù)能力,只要你能把污泥拉走,怎么處理我不管。在一些中西部省區,污泥處理處置則更加粗放野蠻”,直接就傾倒在河道或者農田里。
在北方某省,一些人從污水處理廠(chǎng)承接污泥清運業(yè)務(wù),在邊遠的地方找塊荒地,然后挖坑填上污泥,之后在泥坑表面注上水。從外表來(lái)看,就是一個(gè)大的臭水坑,殊不知臭水下面就是污染物的集中營(yíng)”。
種種亂象,在一些機構的調研中得到證實(shí)?!吨袊勰嗵幚硖幹檬袌?chǎng)分析報告(2013)》表明,我國污泥處置中填埋占比67%,堆肥12%,近18%去向不明,相當于超過(guò)80%的污泥并未得到無(wú)害化處理。
污泥之中危機多少?
作為污染物的精華,污泥隱患的長(cháng)期存在,污染了環(huán)境,威脅著(zhù)群眾身體健康,也消解了污水處理的環(huán)保效果。污泥是污水處理過(guò)程中污染物的精華。污泥含水率高、易腐敗、有惡臭,含有重金屬、致癌致畸致基因突變”的有機污染物等。
首先,未經(jīng)有效處理的污泥有可能污染地下水和地表水。污泥經(jīng)過(guò)雨水的侵蝕和滲漏作用,極易對地下水造成二次污染,其所含豐富的氮磷等進(jìn)入周邊水體或土壤中,多余釋放的氮磷等隨著(zhù)水循環(huán)系統進(jìn)入地表水,造成地表水的富營(yíng)養化。
其次,污泥有可能造成土壤污染。污泥中含有大量病原菌、寄生蟲(chóng)(卵),銅、鋅、鉻、汞等重金屬以及多種有毒有害物。新鮮污泥中檢測得到的病原體多達千種,其中危害較大的是寄生蟲(chóng),對環(huán)境和人類(lèi)以及動(dòng)物健康有可能造成危害。而污泥中富含的重金屬帶來(lái)的污染更嚴重,使土地不再適宜耕作。
另外,污泥帶來(lái)的食物鏈危害和臭氣污染也不容忽視。部分污泥中的重金屬滲入地下水后還可能通過(guò)魚(yú)、蝦等進(jìn)入食物鏈,重新回到餐桌上。同時(shí),臭氣污染是污泥處理處置過(guò)程中極易產(chǎn)生的一種污染。
污泥處置誰(shuí)來(lái)埋單?
我國巨量污泥難以有效處理,主要由于頂層設計缺失、相關(guān)政策不完善、資金不足和技術(shù)瓶頸等原因。對此專(zhuān)家建議,政府應該承擔處理處置責任,建立污泥處理價(jià)格聯(lián)動(dòng)機制,激發(fā)市場(chǎng)活力,多方聯(lián)動(dòng)破解毒泥圍城困局。
很多地方不愿意在污水之外花第二筆錢(qián)治理污泥,因為處理污水外界能看得見(jiàn),有政績(jì),處理污泥‘費錢(qián)費力不討好’,而全國各地頻頻曝光的污泥偷排事件說(shuō)明了地方政府監管的缺失。
污泥主要是在污水處理中產(chǎn)生的,業(yè)內人士認為,污泥處理本質(zhì)上是一種政府主導的社會(huì )服務(wù),政府的責任不可推卸。中科院地理科學(xué)與資源所環(huán)境修復中心主任陳同斌表示,城鎮污泥工程是必須的市政設施,污泥處置是污水處理的必備配套環(huán)節。政府投資建設污泥處理處置項目,或是在運營(yíng)過(guò)程中由政府財政支付。
二、目前污泥處理處置的方法
污泥處理處置包括前端脫水和最終處置兩個(gè)階段,最終處置方向則根據污水的來(lái)源和泥質(zhì)不同而異,主要包括衛生填埋、建材利用、土地利用和焚燒四種。
污泥脫水是污泥處理工藝中最核心的一個(gè)環(huán)節,脫水效果的好壞直接影響后續最終處置的費用和效果,其最大目標是降低污泥中的水分、減少污泥體積,為后續處理、利用和運輸創(chuàng )造條件。
污水含水率的降低將極大降低后續處理規模(如含水率從95%降至80%,體積就減少了75%),以方便運輸,減少占地面積;另一方面,適中含水率的污泥,其承載力和生物化學(xué)穩定性也更佳。
污泥在經(jīng)過(guò)脫水后,再根據泥質(zhì)不同采用適宜的處置方式,包括土地利用、衛生填埋、建材利用和污泥焚燒四種;其中每種方法的適用性各有不同,根據污泥的重金屬含量、含水率及有機質(zhì)含量高低等不同而異。
土地利用:包括肥料利用(園林綠化、林地、農用)和土地改良利用,肥料產(chǎn)品應當滿(mǎn)足國家及行業(yè)有關(guān)有機肥料的營(yíng)養要求,污泥農用應嚴格控制施用量和施用期限,對于進(jìn)入食物鏈的作物種植須謹慎使用。
衛生填埋:應嚴格控制填埋的污泥量和含水率,并滿(mǎn)足相關(guān)泥質(zhì)要求;該種方式是我國目前污泥處置的主要方式,考慮填埋場(chǎng)瓶頸問(wèn)題,該方式會(huì )逐漸減少。
建材利用:將脫水污泥經(jīng)干燥后進(jìn)行無(wú)機化處理,用于制作水泥添加料、制磚、制輕質(zhì)骨料和路基材料等;該種方式由于能回收和利用污泥中的能源和資源,適度降低污泥處置成本,受到國家鼓勵和推廣。
污泥焚燒:包括單獨焚燒、與垃圾混合焚燒以及污泥燃料利用,與垃圾混合焚燒須嚴格限制污泥處理過(guò)程中的添加劑投加量并保證適度的污泥熱值,并且需控制摻入比例,最好先干化到含水20%以下,以保證焚燒完全。
隨著(zhù)政策面重水輕泥的長(cháng)期偏向性問(wèn)題的逐漸改善,政府出臺了系列政策去規范污泥行業(yè)發(fā)展,除了規劃性、監管性政策,主要集中于產(chǎn)品標準和技術(shù)路線(xiàn)兩方面。
我國城市污水處理廠(chǎng)污泥處置的幾種主要方法及存在的問(wèn)題
2.1填埋
城市污泥的填埋:一是指將城市污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥與城市固體廢棄物(城市垃圾)一起作為城市垃圾進(jìn)行填埋。二是指單獨填埋。由于我國污泥的含水率較高,單獨填埋實(shí)施起來(lái)非常困難,大都采用第一種填埋方式。污泥填埋因其投資少、容量大、見(jiàn)效快,這是我國目前對污泥處置的一種主流方法,全國90%以上的城市幾乎都采用這種方法。
由于城市污泥中含有70%左右的有機物,這些有機物雖然一部分在填埋場(chǎng)內得到了降解和穩定,但還有相當部分沒(méi)有被降解和穩定,最后都會(huì )進(jìn)入到垃圾滲濾液中,使垃圾滲濾液中的COD和BOD大幅增加,給垃圾滲濾液的處理增加了難度;同時(shí),在有機物的降解過(guò)程中,有機氮將被轉化為氨氮,使滲濾液中的氨氮也大幅增加,進(jìn)一步給垃圾滲濾液的處理增加了難度;第三垃圾填埋場(chǎng)在污泥的厭氧消化過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生甲烷、硫化氫等污泥氣,造成環(huán)境污染;四是污泥中的病原微生物、寄生蟲(chóng)卵等致病菌不能得到有效殺滅,最終還會(huì )進(jìn)入到垃圾滲濾中;第五、污泥中的重金屬同樣不能在污泥填埋過(guò)程中去除,最后會(huì )集中進(jìn)入到滲濾液中,使滲濾液中的重金屬大幅增加,給垃圾滲濾液的處置進(jìn)一步增加了難度。由此可見(jiàn),污泥在填埋過(guò)程中,除有機物得到部分去除外,其余污染物質(zhì)并沒(méi)有得到有效去除,只是延緩了二次污染時(shí)間,從某種意義上說(shuō),反而是加大了對環(huán)境的污染。因為,如果填埋場(chǎng)防滲做得不好,將會(huì )對地下水造成污染:二是垃圾滲濾液處理難度大,目前沒(méi)有可行的方法和工藝對其進(jìn)行有效處理,各垃圾滲濾液污水處理廠(chǎng)出水基本都不達標,給水環(huán)境造成了較大污染。甚至有些地方垃圾滲濾液直接排放,給水環(huán)境造成了更大污染。因此,一些發(fā)達國家已嚴禁新建污泥填埋場(chǎng),并陸續關(guān)閉舊的污泥填埋場(chǎng)。
2.2土地利用
污泥的土地利用包括農田回用、園林綠化、改良土壤和堆肥等,污泥中含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等營(yíng)養元素及植物所必須的各種微量元素,所以將剩余污泥回用于土地作為植物的肥料,施用于農田,不僅能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進(jìn)作物的生長(cháng),而且也使污泥得到了處置。因此,土地利用是目前歐美發(fā)達國家使用最廣泛的剩余污泥處置方法之一。
然而,由于污泥中含有病原微生物和寄生蟲(chóng)卵等致病細菌,特別是我國城市污水處理廠(chǎng)不是處理的純生活污水,幾乎所有城市都是將工業(yè)廢水與生活污水合并處埋,不僅剩余污泥中的重金屬含量比歐美發(fā)達國家高出許多,而且醫院廢水的處理設施也都不完善,處理后也大多數不達標。另外,污泥的農用在我國也不能像發(fā)達國家那樣對土地使用過(guò)程中的污染做到嚴格測控。因此,在我國即便是將污泥迸行高溫堆肥處理,污泥中難降解的有機物、病原菌和重金屬也很難控制達到污泥土地利用的國家標準。這樣如果將污泥作為土地利用,不僅會(huì )造成疾病傳播,而且重金屬將進(jìn)入食物鏈,對人體健康造成危害。所以,對含有部分難降解的有機化學(xué)物質(zhì)、難以殺滅的病毒病菌以及重金屬等有害成分的污泥,不宜采用這種方式處置,發(fā)達國家已逐漸限制污泥的填埋及農用。
2.3污泥焚燒
污泥焚燒是一些經(jīng)濟發(fā)達國家對污泥處置的主要方法之一,焚燒可使剩余污泥的體積減少到最小化,是最為安全的一種污泥處置方式,不存在重金屬離子和病原細菌傳播疾病的問(wèn)題。它可以解決其他方法中污泥要占用大量空間的缺陷,這對日益緊張的土地資源來(lái)說(shuō)是很重要的。焚燒后剩余污泥中的水分、有機物等都被分解,只剩下很少量的無(wú)機物成為焚燒灰,而這些焚燒灰可以作為建筑材料(路基材料、磚瓦材料、水泥原料等)。
然而,污泥焚燒投資巨大,焚燒的成本是其他工藝的2~4倍,操作管理復雜,能耗和運行費均很高。如我國目前某污水處理廠(chǎng)污泥焚燒場(chǎng),日焚燒規模400噸,設計投資4億元,實(shí)際投資5億元。實(shí)際焚燒運行成本達到580元/噸。焚燒場(chǎng)已建成一年多時(shí)間還不能正常運行。
因此,污泥焚燒作為污泥處置方法,在我國污泥焚燒技術(shù)剛剛起步和經(jīng)濟還不發(fā)達的今天,還有相當一段距離,除非有新技術(shù)在能耗、污染防治、成本方面獲得突破。
2.4污泥制磚
近些年來(lái),我國很多城市都對用污泥做磚進(jìn)行了很多實(shí)踐,將污泥加入到頁(yè)巖、粘土或煤干石中,作為磚體材料的一部分。這樣不僅避免了污泥中的有機物對環(huán)境造咸的二次污染;而且污泥中具有一定熱質(zhì)的有機物,作為能源以磚的內燃燃料得到二次利用;同時(shí)污泥中的病原細菌在高溫下被徹底殺滅,杜絕了疾病傳播;再者污泥中的重金屬在高溫作用下成為磚體材料的一部分,避免了污泥中的重金屬對環(huán)境的污染:第五污泥磚作為建筑材料,使污泥成為真正意義上的資源化。因此,用污泥制磚可使污泥的處置做到無(wú)害化和資源化。
然而,由于剩余污泥脫水后含水率較高,各地剩余污泥的化學(xué)成分有所差別,其次他們在用污泥做磚的實(shí)踐過(guò)程中,沒(méi)有進(jìn)行系統的研究。因此,他們在用污泥做磚的探索過(guò)程中,只是簡(jiǎn)單的將污泥加入到頁(yè)巖或粘土或煤矸石中,加多了,不僅磚的含水率遠遠超過(guò)要求,在烘干和焙燒過(guò)程中容易變形,影響磚的合格率。而且塑性受到較大影響,磚體成不了形,即使成了形,燒制后磚的強度也達不到要求。污泥磚不僅不能成為建筑材料,反而成為固體垃圾,對環(huán)境造成二次污染。加少了,大量的剩余污泥消化不了,失去了污泥做磚的意義。所以,到目前為止,幾乎所有用污泥做磚的探索和實(shí)踐,都以失敗而告終。
2.5養殖蚯蚓
近年來(lái),一些唯利是圖的不法分子,將城市污水處理廠(chǎng)剩余污泥用來(lái)養殖蚯蚓,利用污泥中豐富的肥效和有機物,促使蚯蚓快速生長(cháng),然后將蚯蚓用于雞、鴨、魚(yú)的養殖,從而獲取暴利。他們之所以能這樣做,一是這些不法分子根本就不顧人們的健康,唯利是圖,或他們不了解污泥中含有重金屬,不了解這樣的養殖方式會(huì )使重金屬進(jìn)入食物鏈,危害人體健康。二是產(chǎn)生城市污水處理廠(chǎng)剩余污泥這些單位,明知城市污水處理廠(chǎng)剩余污泥中含有重金屬,用污泥養殖蚯蚓,再用蚯蚓養殖雞、鴨、魚(yú),重金屬會(huì )進(jìn)入食物鏈,會(huì )危害人體健康。但由于污泥的處置一時(shí)沒(méi)布有更好的辦法,他們?yōu)榱耸刮勰鄷簳r(shí)得到處置,也為了節省污泥處置費用,他們將污泥低價(jià)賣(mài)給或無(wú)償給予養殖蚯蚓的不法分子。
綜上所述,目前我國在對城市污水處理廠(chǎng)剩余污泥處置的諸多方法中,都存在著(zhù)這樣或那樣的嚴重問(wèn)題。