城市污泥管理與處理處置不足及對(duì)策

陳旭華，李曉軍

(1.河南省安陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河南 安陽 455000；2.河南省安陽市綜合執(zhí)法局,河南 安陽 455000)

1 引言

污泥處置是指將污泥無害化處理后棄置于自然環(huán)境中(地面、地下)或再利用，能夠達(dá)到長(zhǎng)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。污泥的產(chǎn)生途經(jīng)包括生活污水、工業(yè)污水、工程泥漿、疏浚污泥等。隨著城市進(jìn)入社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，城市化進(jìn)程不斷加快，污水量持續(xù)增加，據(jù)住建部數(shù)據(jù)，截至2017年底，全國(guó)累計(jì)建成城鎮(zhèn)生活污水處理廠5027座，日處理污水能力1.88億m3(圖1)。污泥產(chǎn)量隨之增多，我國(guó)城鎮(zhèn)污泥產(chǎn)生量增長(zhǎng)迅速，2017年污泥產(chǎn)生量突破5000萬t(約14萬t/d)(圖2，圖3),預(yù)計(jì)到2020年將突破6000萬t[1]。不少城市已出現(xiàn)污泥圍城現(xiàn)象，特別是大城市“污泥圍城”現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。一方面，強(qiáng)調(diào)城市建設(shè)，導(dǎo)致污泥產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，使社會(huì)固有的調(diào)節(jié)能力明顯滯后；另一方面，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中客觀存在的唯利性行為無視法律規(guī)范的約束，以致對(duì)社會(huì)公共利益肆意侵犯的現(xiàn)象頻頻產(chǎn)生?？傊?，污泥管理成為當(dāng)前政府城市環(huán)境管理重要的內(nèi)容之一。

圖1 2000～2017年我國(guó)污水處理的現(xiàn)狀與發(fā)展

2 加強(qiáng)城市污泥管理

2.1 加強(qiáng)城市污泥管理的必要性

加強(qiáng)城市污泥管理是城市環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。城市環(huán)境可持續(xù)發(fā)展涉及各個(gè)領(lǐng)域，包含多方面的內(nèi)容。污泥管理作為城市固體廢物管理的一部分，其影響不是單一的。如污泥管理疏漏，污泥運(yùn)輸車輛管理不規(guī)范，將影響到大氣環(huán)境的治理；建設(shè)施工單位忽視對(duì)泥漿的管理，可危及到水環(huán)境的治理；污泥運(yùn)輸中亂散亂倒的現(xiàn)象，則危及到城市市容環(huán)境管理；污泥處理堆放的無序狀態(tài)，則有損于城鄉(xiāng)結(jié)合部或郊區(qū)農(nóng)村的綜合環(huán)境治理。因此，加強(qiáng)污泥管理，是加強(qiáng)城市環(huán)境綜合整治的重要一環(huán)。

圖2 2011～2016年中國(guó)污泥產(chǎn)生量及處置量統(tǒng)計(jì)

圖3 2010～2017年污泥全國(guó)產(chǎn)生量

污泥管理對(duì)大氣環(huán)境的影響和對(duì)市容環(huán)境的影響是直接的、即時(shí)的，對(duì)水環(huán)境的影響、對(duì)土地資源的影響，則可能是長(zhǎng)期的、潛在的。污泥管理本身具有的特殊性和其對(duì)社會(huì)的影響力，在一定程度上成為社會(huì)評(píng)價(jià)政府城市管理水平的一個(gè)重要方面。

2.2 加強(qiáng)城市污泥管理的緊迫性

從大氣環(huán)境治理和水環(huán)境治理看污泥管理的緊迫性。污泥未經(jīng)穩(wěn)定處理直接排放造成大氣污染，無人管理的污泥長(zhǎng)期堆積，大量散發(fā)臭氣，使環(huán)境受到極大污染，城市污泥管理的狀況是重要的因素。污泥管理同水環(huán)境的治理之間有直接的關(guān)系，污泥未經(jīng)穩(wěn)定處理直接排放可造成二次污染，有害物質(zhì)進(jìn)入地下引起地下水污染。污泥也含有難降解有機(jī)物、大量病原菌、寄生蟲(卵)，銅、鋅、鉻、汞等重金屬、鹽類以及多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物，這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人類以及動(dòng)物健康有可能造成較大的危害，一旦進(jìn)入食物鏈富集將會(huì)給人類健康造成威脅。

從市容環(huán)境治理看污泥管理的緊迫性，污泥管理的無序狀態(tài)，對(duì)城市市容環(huán)境衛(wèi)生的影響是明顯的，尤其是城鄉(xiāng)結(jié)合部和郊區(qū)周邊地區(qū)。這方面的影響主要是：一是污水廠污泥處理后運(yùn)輸過程管理疏漏造成污染；二是建設(shè)工地管理不到位，車身不潔將含水的泥土帶至工地周邊地區(qū)；三是亂倒、偷倒污泥，因超載導(dǎo)致污泥撒落道路地面；四是工程泥漿、疏浚污泥在運(yùn)輸途中亂排放的現(xiàn)象比較突出。因此，加強(qiáng)污泥管理，提高執(zhí)法水平是一項(xiàng)急迫的任務(wù)。

2.3 執(zhí)法部門應(yīng)加大對(duì)城市污泥管理的力度

運(yùn)用多種方法加強(qiáng)污泥管理。污泥管理綜合性很強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)，必須運(yùn)用多種方法，相互配合。①行政方法。行政管理方法的優(yōu)點(diǎn)是使被管理系統(tǒng)集中統(tǒng)一，便于管理職能的發(fā)揮，靈活性、針對(duì)性強(qiáng)的處理特殊問題；②經(jīng)濟(jì)方法。即按照客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律的要求，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段來管理。主要是用經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)懲促使城市居民及社會(huì)團(tuán)體遵守城市污泥的各種規(guī)定。獎(jiǎng)、懲應(yīng)該有一套完整的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化的執(zhí)法；③法律方法。這是現(xiàn)代城市管理的基本手段，也是污泥管理方法進(jìn)步的標(biāo)志。目的是為了維護(hù)城市功能的正常進(jìn)行，提高城市系統(tǒng)的功能。

3 污泥處理處置存在不足及對(duì)策

一般來說，各地區(qū)對(duì)于污泥處置方式的選擇是根據(jù)本地區(qū)的地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)措施、交通運(yùn)輸?shù)纫蛩囟_定的，而且會(huì)隨著公眾認(rèn)識(shí)的提高和興趣的改變而發(fā)生變化[2]。這些污泥處置方式在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了一定的作用，但隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格化，其應(yīng)用中的弊端就暴露出來了。

3.1 污泥處理處置存在不足

我國(guó)污泥處理事業(yè)起步較晚，重“水”輕“泥”現(xiàn)象長(zhǎng)期存在，目前現(xiàn)有污水處理行業(yè)中擁有焚燒、綜合利用、深度脫水填埋等穩(wěn)定處理設(shè)施的不到1/4，處理工藝和配套設(shè)備較為完善的不到1/10，其中能夠正常運(yùn)行的為數(shù)不多;我國(guó)傳統(tǒng)的污泥獨(dú)立填埋處置技術(shù)存在基建投資大、負(fù)荷低、運(yùn)行管理難度大、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏等問題。和垃圾混合填埋對(duì)垃圾堆體性質(zhì)影響大，給垃圾堆體帶來安全隱患，堵塞垃圾場(chǎng)滲瀝液收集系統(tǒng)。我國(guó)現(xiàn)有的污水處理廠，按國(guó)家現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，污泥絕大部分未能得到妥善處置。污泥處置存在不足已經(jīng)成為污水處理廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須優(yōu)先考慮的重要環(huán)節(jié)。

3.1.1 衛(wèi)生填埋不足

填埋是在污泥處理過程中最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法，應(yīng)用較廣泛。但是其選址不易，侵占土地嚴(yán)重，且污泥填埋易產(chǎn)生滲濾液污染。如果防滲技術(shù)不夠，將導(dǎo)致潛在的土壤和地下水污染。污泥填埋并不能最終避免環(huán)境污染，只是延緩了環(huán)境污染產(chǎn)生的時(shí)間，治標(biāo)不治本[3]。

3.1.2 污泥農(nóng)用不足

污泥農(nóng)用投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低，污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，氮、磷、鉀等，所以污泥農(nóng)用成為污泥資源化利用的有效途徑之一[4]。影響污泥農(nóng)用的主要因素是重金屬污染、病原體、難降解有機(jī)物及N、P的流失對(duì)地表水和地下水的污染。目前對(duì)重金屬污染研究較多，主要集中在污泥農(nóng)用后土壤耕作層重金屬的變化，作物各部位富積量，存在形態(tài)及其影響等。大量的研究表明：近十幾年來，城市污泥中重金屬含量呈下降趨勢(shì)，只要嚴(yán)格控制污泥堆肥質(zhì)量，合理施用，一般不會(huì)造成重金屬污染。為提高污泥農(nóng)用效率、減少有害物的含量可采取將污泥制成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合肥料，適當(dāng)添加鉀肥以補(bǔ)充肥料中鉀的不足。

3.1.3 污泥焚燒不足

以焚燒為核心的處理方法是最徹底的處理方法，但是其缺點(diǎn)在于焚燒法的技術(shù)與設(shè)備復(fù)雜，處理設(shè)施投資大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，焚燒的成本是其他工藝的2～4倍[5]。能耗大，投資高，并伴有大氣污染問題。其中有機(jī)物焚燒會(huì)產(chǎn)生二噁英等劇毒物質(zhì)。為防治焚燒產(chǎn)生二噁英等有害氣體，要求焚燒溫度高于850 ℃。投資運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高和環(huán)境壓力使得焚燒受到一定限制，而且污泥中的有用的成分未得到充分的利用。

3.1.4 污泥濕式氧化(wet air oxidation簡(jiǎn)稱WAO) 不足

為了使污泥得到進(jìn)一步的生物處理，目前國(guó)外研究的方向大多集中在污泥成分的轉(zhuǎn)化。WAO液體中剩余有機(jī)物在下臨界條件下很難被氧化，最終的產(chǎn)物以乙酸的形式存在，而不是CO2和H2O。乙酸在WAO處理中非常難被進(jìn)一步被氧化，但在厭氧和好氧生物處理過程中十分容易被降解，因此在WAO設(shè)計(jì)中通常選擇乙酸的濃度作為動(dòng)力學(xué)參數(shù)?；钚晕勰嗟慕M分非常復(fù)雜，很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式表示，所以在設(shè)計(jì)WAO處理系統(tǒng)中必須使用簡(jiǎn)化的分析參數(shù)，例如MLVSS，可溶性COD，乙酸，甲醛等，這些參數(shù)被優(yōu)化組合后，就有可能使WAO系統(tǒng)在最佳條件下運(yùn)行，并為下一步的生物處理提供最易降解的原料。

WAO法處理城市污水廠活性污泥是十分有效的。但由于是在高溫高壓下運(yùn)行，設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高，適用于大、中型污水處理廠。

3.1.5 蚯蚓處理污泥技術(shù)不足

蚯蚓處理污泥技術(shù)是一種利用蚯蚓——微生物人工生態(tài)系統(tǒng)處理污泥的方法，它利用蚯蚓的生態(tài)功能，最終達(dá)到污泥減量和穩(wěn)定，而其中的大田蚯蚓養(yǎng)殖技術(shù)，因其投資成本低，管理方便等優(yōu)勢(shì)，受到了越來越多的重視與應(yīng)用。盡管如此，蚯蚓處理污泥技術(shù)仍然沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用，一些關(guān)鍵的問題依然沒有解決，例如污泥接納要求、污泥預(yù)處理、污泥處置過程中參數(shù)控制、產(chǎn)品利用、污染防治體系建立等，尚未形成一套完整的處置系統(tǒng)，同時(shí)利用蚯蚓處理污泥的工程實(shí)例缺乏，因此有待于更加深入的研究。

3.1.6 膜生物反應(yīng)器不足

膜生物反應(yīng)器[6]是指將膜分離技術(shù)中的膜系統(tǒng)與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的新工藝。膜生物反應(yīng)器中污泥的停留時(shí)間很長(zhǎng)，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料價(jià)格問題限制了該方法的推廣應(yīng)用。

3.1.7 污泥酸化不足

污泥酸化[7]是給予剩余污泥有機(jī)物含量高的特點(diǎn)而開發(fā)的處理方法。其基本原理是將剩余污泥水解酸化后返回到廢水處理系統(tǒng)中一同代謝，從而達(dá)到減少或基本無污泥排放的目的，該方法正處于探索階段。

3.2 污泥處理處置對(duì)策

污泥處置方式有土地利用[8]、建筑材料綜合利用、焚燒、衛(wèi)生填埋等。污泥的處理處置應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的原則。綜合考慮經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)適用、工藝先進(jìn)、形式多樣的污泥處理處置方式，優(yōu)先考慮土地資源化利用、建材利用和焚燒發(fā)電等利用方式。行政區(qū)域內(nèi)或周邊建有垃圾焚燒廠、水泥廠、熱電廠的地區(qū)，可優(yōu)先考慮采用干化焚燒技術(shù)處理處置污泥；衛(wèi)生填埋可作為應(yīng)急處置方式。

(1)嚴(yán)格控制污水廠污泥的有毒、有害物質(zhì)及病原微生物達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)應(yīng)該特別注意污泥中重金屬的含量，根據(jù)其土壤背景值等情況，嚴(yán)格按照計(jì)算得到的污泥施用量進(jìn)行施用。

(3)關(guān)注區(qū)域內(nèi)的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子的狀態(tài)和變化，并根據(jù)發(fā)生的變化作出相應(yīng)的調(diào)整，使得污泥的農(nóng)用更加安全有效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(4)城市污泥衛(wèi)生填埋必須注意，填坑中含有各種有毒有害物經(jīng)雨水的浸蝕和滲漏作用污染地下水環(huán)境，存在安全衛(wèi)生問題。適宜污泥填埋的場(chǎng)所因城市污泥大量的產(chǎn)出而顯得越來越有限。污泥作衛(wèi)生填埋處理時(shí)，除了要考慮城市周圍是否有適合填埋的低地或谷地之外，理應(yīng)考慮到環(huán)境衛(wèi)生問題。

(5)在法規(guī)中對(duì)于污泥污染控制設(shè)備和管理方式制定高標(biāo)準(zhǔn)的要求,例如針對(duì)填埋要求設(shè)計(jì)地下水監(jiān)測(cè)裝置, 以鼓勵(lì)污泥回收利用的研究和推廣。

(6)建立特殊的污泥管理基金，用于資助那些主動(dòng)收集利用污泥的工廠的建設(shè)和設(shè)備更新 。

(7)在國(guó)家污泥管理政策中制定靈活、積極的稅收政策和經(jīng)濟(jì)手段。針對(duì)污泥產(chǎn)生、回收、利用的系統(tǒng)中的制造者、收集者、處理者、回收利用者、污泥產(chǎn)品的購(gòu)買者，采用不同的稅收方式和經(jīng)濟(jì)政策以建立一個(gè)有利的市場(chǎng)和環(huán)境。

(8)國(guó)家和各級(jí)地方政府，都有制定相應(yīng)的污泥管理計(jì)劃的責(zé)任和義務(wù)，國(guó)家統(tǒng)籌規(guī)劃，各級(jí)地方政府主要關(guān)注當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。