城鎮(zhèn)污水廠污泥處理處置現(xiàn)狀分析及其工程方案論證

范 勇

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院<集團(tuán)>有限公司，上海 200092)

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，越來越多的人口向城鎮(zhèn)集中，城鎮(zhèn)化率不斷提高。同時(shí)，城鎮(zhèn)污水收集率不斷增加，處理量越來越大。根據(jù)《全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2015年)》數(shù)據(jù)顯示，2015 年，全國共調(diào)查統(tǒng)計(jì)6 910座城鎮(zhèn)污水處理廠，設(shè)計(jì)處理能力合計(jì)18 736萬m3/d，全年共處理廢水532.3億m3 [1]。與此同時(shí)，我國城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥產(chǎn)生量隨之大幅增加。從2009年起，我國城鎮(zhèn)污泥產(chǎn)量以每年約6%的增長率增長，2015年污泥產(chǎn)量較2014年更是增長了7.7%，達(dá)到3 015.9萬t[1]。然而，污泥無害化處理處置的情況卻并不理想。研究表明，2015年我國城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥，僅有31%～36%經(jīng)過了無害化處理處置[2]。相對(duì)巨大的污泥總量，現(xiàn)狀無害化處理處置率并不令人滿意。因此，在方案設(shè)計(jì)階段，必須重視和加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污水處理廠的環(huán)境效益。

1 常用污泥處理處置技術(shù)路線

污泥處理和處置是相互影響、相互制約、密不可分的兩個(gè)環(huán)節(jié)。污泥如何處理、達(dá)到何種處理程度取決于污泥處置(污泥最終出路)的方式?？梢哉f，處置決定處理,處理滿足處置[3]；也可以說，處置是目標(biāo)，處理是途徑。目前污泥處理技術(shù)多樣，相對(duì)而言污泥處置的技術(shù)路線較為明確[4]，《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類》(GB/T 23484—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(biāo)準(zhǔn)中，污泥焚燒被列為一種處置出路，但筆者認(rèn)為，污泥焚燒同時(shí)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(jīng)無害化、穩(wěn)定化處理后，在重金屬等有毒有害指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，應(yīng)用于農(nóng)田、林地、園林綠化、土地改良等領(lǐng)域稱為土地利用。土地利用在歐美等發(fā)達(dá)國家也是一種常見的污泥處置方式。當(dāng)然，這是在一整套從源頭到田頭的嚴(yán)格的檢測監(jiān)管體系及法律法規(guī)約束下實(shí)現(xiàn)的。在我國，鑒于歷史的原因以及行政區(qū)劃和管理?xiàng)l線分割，雖然針對(duì)不同的土地，已經(jīng)建立了對(duì)應(yīng)的污泥泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是污泥處理處置以及施用的檢測監(jiān)管體系，包括配套的政策和法律法規(guī)，仍然處于逐步建立和完善的過程之中?，F(xiàn)實(shí)中，污泥土地利用的安全性備受質(zhì)疑。如果沒有完善的配套檢測監(jiān)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(fēng)險(xiǎn)較大[5]。鑒于此，《農(nóng)用土壤環(huán)境管理辦法(試行)》第十二條中明確規(guī)定：禁止在農(nóng)用地排放、傾倒、使用污泥、清淤底泥、尾礦(渣)等可能對(duì)土壤造成污染的固體廢物，并同時(shí)明確，園地、草地、林地可參照該辦法[6]。建議還是要向歐美發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)，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(jiān)管體系和政策法律法規(guī)。

1.2 填埋

填埋是我國污泥處置的最主要方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年填埋的污泥占我國污泥總量的60%左右。然而，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地資源日漸稀缺的地區(qū)，污泥填埋的經(jīng)濟(jì)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(jīng)過穩(wěn)定化和無害化的污泥經(jīng)過雨水淋浸后，很快恢復(fù)原形，不但大大縮短了垃圾填埋場的使用壽命，而且對(duì)填埋場地的安全和周邊環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重的危害。因此，在進(jìn)入填埋場之前，應(yīng)盡可能對(duì)污水廠污泥進(jìn)行減量化、穩(wěn)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(jī)質(zhì)含量。我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T 23485—2009)規(guī)定，污泥進(jìn)入填埋場與垃圾混合填埋時(shí)，應(yīng)符合包括8項(xiàng)重金屬指標(biāo)在內(nèi)的污染物指標(biāo)，同時(shí)，要求含水率<60%，且混合比≤8%；污泥作為覆蓋土利用時(shí)，含水率<45%且橫向剪切強(qiáng)度>25 kN/m3，但是對(duì)有機(jī)物含量指標(biāo)沒有要求。國際上，發(fā)達(dá)國家對(duì)污泥進(jìn)入填埋場處置的要求還是非常嚴(yán)格的。例如，荷蘭要求有機(jī)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(jī)污泥。

1.3 建材利用

建材利用是將污泥作為制作建材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[7]。但是，由于制磚等建材生產(chǎn)企業(yè)往往規(guī)模較小，將污泥作為部分原材料后，生產(chǎn)工藝流程往往未進(jìn)行必要的改造，污泥在這些生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生的污染擴(kuò)散轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)沒有得到有效控制。若一旦進(jìn)行改造，污泥摻入后的污染控制措施所帶來的建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用，企業(yè)勢必難以承擔(dān)。因此，在缺乏監(jiān)管的情況下，這些企業(yè)能否長期堅(jiān)持良好地承擔(dān)環(huán)境保護(hù)的社會(huì)責(zé)任成疑。更重要的是，無論磚、骨料還是陶粒，都是商品。只有當(dāng)這些商品被銷售，并被應(yīng)用于工程，回歸到自然界且呈現(xiàn)長期穩(wěn)定、不影響生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)，才算完成了污泥的處置。否則，這個(gè)處置就沒有完成。特別需要避免的是，所生產(chǎn)的建材由于銷路不暢或沒有銷路大量堆積，對(duì)庫存造成極大壓力，甚至導(dǎo)致企業(yè)停產(chǎn)，最終使污水處理廠污泥處置出路不能落實(shí)。因此，污泥建材利用，要注意運(yùn)輸及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的污染控制，更重要的是落實(shí)此類建材產(chǎn)品有持續(xù)穩(wěn)定的市場空間，能夠以長期穩(wěn)定的狀態(tài)回歸到環(huán)境中去，不僅需要依靠市場經(jīng)濟(jì)，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置方式。與其他處置方式相比，污泥焚燒可以迅速并大幅度地使污泥達(dá)到減量化。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高以及先進(jìn)制造業(yè)、現(xiàn)代建造業(yè)的發(fā)展，污泥處理技術(shù)及焚燒技術(shù)也逐步得到改進(jìn)和提高，相關(guān)設(shè)施設(shè)計(jì)建造日趨完善，能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求，并可以充分處理不適用于資源化利用的污泥。特別是對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集、土地資源緊張的地區(qū)，焚燒被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效的污泥處理處置方式。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥焚燒主要有協(xié)同焚燒和單獨(dú)焚燒兩種方式。在協(xié)同焚燒中，目前比較廣泛的是利用熱電廠焚燒系統(tǒng)進(jìn)行污泥的焚燒。但是，自2013年9月10日國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》起，各地陸續(xù)出臺(tái)大氣污染治理相關(guān)政策，重點(diǎn)整改燃煤鍋爐和煤改氣，削減燃煤量，大力推廣發(fā)展清潔能源[8]。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥送燃煤電廠協(xié)同焚燒，將面臨可供協(xié)同焚燒的電廠越來越少、運(yùn)距越來越長、經(jīng)濟(jì)性越來越差的局面。

2 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置存在的問題

2.1 重水輕泥

多年來，無論是政策制定還是工程實(shí)施，無論是標(biāo)準(zhǔn)制定還是運(yùn)行監(jiān)管，都存在著嚴(yán)重的重水輕泥現(xiàn)象。隨著各級(jí)政府對(duì)污水治理的投入，城鎮(zhèn)污水的收集處理率不斷提高。據(jù)住建部2016年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)，截至2016年底，我國城市污水處理率達(dá)到93.44%，縣城的污水處理率也達(dá)到了87.38%[9]。同時(shí)，污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高，從二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，到一級(jí)B，又到一級(jí)A，現(xiàn)在很多地方又提高到了準(zhǔn)地表四類水標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)污水中主要污染物的排放，有很多強(qiáng)制性約束指標(biāo)，也有硬性的減排指標(biāo)考核要求，嚴(yán)格監(jiān)管污水處理廠污染物排放，且做到了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。可以說，在污水處理方面，政策制定、標(biāo)準(zhǔn)體系、監(jiān)管體系、建設(shè)程序包括設(shè)計(jì)建造技術(shù)都日臻成熟。然而，本該泥水同步的污泥處理處置，現(xiàn)在從各方面來看，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于污水處理。

2.2 歷史欠賬多

歷史欠賬也是由于長期的重水輕泥。在面對(duì)大量新生污泥的同時(shí)，還需要面對(duì)未被合理處理處置的老污泥。目前，還有不少地區(qū)對(duì)污泥處理處置沒有引起足夠的重視，沒有從長計(jì)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(duì)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(jiān)測監(jiān)管體系。各行業(yè)部門各自為政，未形成聯(lián)動(dòng)機(jī)制，導(dǎo)致污泥的最終去向沒有得到有效監(jiān)管。

2.4 污泥處理處置的規(guī)劃滯后

很多地區(qū)至今仍沒有對(duì)污泥處理處置的整體規(guī)劃。污泥處理處置是個(gè)系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌考慮。從規(guī)劃層面，應(yīng)當(dāng)先確定處置方向，再反過來影響到污泥的處理工藝選擇[10-11]。而污泥在處理和處置過程中，還存在收集轉(zhuǎn)運(yùn)的問題。因此，污泥的處理處置要盡早規(guī)劃，要與城市規(guī)劃同步，與污水處理設(shè)施的布置統(tǒng)籌考慮。

2.5 技術(shù)路線合理性的后評(píng)價(jià)難度大

污泥處理處置方式的技術(shù)路線多，與污水處理技術(shù)路線的選擇相比，更復(fù)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(zhì)達(dá)標(biāo)情況較為直觀，能直接反應(yīng)技術(shù)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(xiàn)，對(duì)技術(shù)路線合理性的評(píng)價(jià)較難且相對(duì)滯后。

3 城鎮(zhèn)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(zhèn)污水處理廠污泥處理處置方案論證，需要經(jīng)歷從宏觀到微觀，從系統(tǒng)到具體，從面到點(diǎn)，是一個(gè)逐步聚焦的過程。這項(xiàng)工作在現(xiàn)行建設(shè)程序下，主要在項(xiàng)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(jìn)一步的設(shè)計(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，在初步設(shè)計(jì)階段完成。

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置應(yīng)遵循減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的原則。需要注意的是，針對(duì)污泥的處理與處置是兩個(gè)不同的概念。通常處理是指對(duì)污水處理廠污水處理單元運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污泥通過減容、減量、穩(wěn)定和無害化等手段，提高污泥的可儲(chǔ)存性和運(yùn)輸性，提高污泥處置的可操作性以及降低污泥對(duì)環(huán)境的影響，降低污泥處置的成本。而污泥處置是指經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品，以自然或人工方式，使其能夠達(dá)到長期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式[12]，需要解決的是污泥或者污泥處理后產(chǎn)品的最終去向。但是，在實(shí)際工作中，不同的方案設(shè)計(jì)，會(huì)使污泥處理與處置的內(nèi)容和界面發(fā)生變化。因此，在論證污泥處理處置方案時(shí)，應(yīng)將不同污泥處理工藝流程與處置出路進(jìn)行全過程的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的論證比選，厘清不同方案處理與處置的內(nèi)涵和邊界。推薦方案整體上應(yīng)能達(dá)到污泥減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化的目標(biāo)，核心是落實(shí)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(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)污泥處理處置方案論證工作提出以下建議。

(1)對(duì)資料的收集整理工作很重要。包括有關(guān)自然環(huán)境的資料、城市規(guī)劃資料、污泥現(xiàn)狀產(chǎn)量和泥質(zhì)、規(guī)劃污泥產(chǎn)量和泥質(zhì)、地方有關(guān)污泥處理處置政策法規(guī)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(tài)度，結(jié)合污泥量、質(zhì)，以及當(dāng)?shù)匚勰嗵幚硖幹铆h(huán)境條件、政策法規(guī)條件、經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件、現(xiàn)有設(shè)施條件等，綜合考慮污泥最終處理處置出路，不應(yīng)先入為主。

(3)通盤考慮、長遠(yuǎn)規(guī)劃、對(duì)癥下藥、分步實(shí)施，研究決定當(dāng)前污泥處理處置規(guī)模及工藝路線，以及污泥處理處置設(shè)施選址的問題。

(4)項(xiàng)目建議書、工程可行性研究應(yīng)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(píng)審前，應(yīng)取得污泥處置最終出路的意向協(xié)議。可行性研究報(bào)告批復(fù)需要明確污泥處理處置出路，且處置出路，應(yīng)該是污泥回歸到環(huán)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(jīng)過處理轉(zhuǎn)化為商品后，對(duì)商品的市場分析、消納，以及最終回歸到環(huán)境中的方式和形態(tài)應(yīng)要有交代。對(duì)于不能全過程有效檢測、監(jiān)督、監(jiān)管的處理處置方式，都需要非常慎重的對(duì)待。

(5)初步設(shè)計(jì)應(yīng)包括污泥處理以及污泥最終處置出路的全過程的設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。建議在初設(shè)批復(fù)前，取得污泥最終處置出路的正式合同協(xié)議，可以明確調(diào)價(jià)機(jī)制，但承諾接受污泥處理后產(chǎn)品(堆肥、消化污泥、干化污泥、灰渣等)。初步設(shè)計(jì)評(píng)審應(yīng)評(píng)估污泥最終處置出路的長期可行性，以及全過程的經(jīng)濟(jì)性，依據(jù)充分、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

(6)建議環(huán)境影響評(píng)價(jià)應(yīng)包括污泥處理及最終處置出路全過程的評(píng)價(jià)內(nèi)容。

(7)結(jié)合方案論證調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)完善管理體系建設(shè)，加強(qiáng)法律法規(guī)制度建設(shè)，加強(qiáng)全過程檢測、監(jiān)督、監(jiān)管等，提出有益的意見和建議。

[1]中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)(2015年)[Z].2017.

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