顧廷富 田永彬 馮大偉 楊文斌

（1大慶市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 黑龍江大慶 1633162 大慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 黑龍江大慶 163316）

1 前言

我國(guó)污水污泥處理與利用技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于污水處理技術(shù)的發(fā)展，成為制約我國(guó)生態(tài)環(huán)境發(fā)展的前沿問(wèn)題。污水污泥作為污水處理過(guò)程中的污染產(chǎn)物，是一種潛在的危險(xiǎn)物質(zhì)，其中富含有機(jī)物、重金屬、致病微生物等有害物質(zhì)，帶來(lái)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥進(jìn)行妥善安全地處理處置，使其減量化、無(wú)害化、資源化，已成為環(huán)境界深為關(guān)注的重大課題。

2 各種污泥處置技術(shù)的應(yīng)用情況與方案比較

國(guó)際污水處理行業(yè)對(duì)污泥的處置已有60多年的歷史，大多數(shù)國(guó)家的污泥處置較多采用焚燒、填埋、堆肥農(nóng)用和投海等實(shí)用性方法。據(jù)美國(guó)環(huán)保署估計(jì),在其15300個(gè)城市污水處理廠中，年產(chǎn)干固體污泥約769104 t，其中45%用于農(nóng)、林業(yè)，21%進(jìn)行填埋，30%投棄海洋 (現(xiàn)已禁止)；焚燒法由于能耗高，所以只占3%。在日本,55%的污泥進(jìn)行焚燒，35%的污泥進(jìn)行填埋，約9%的污泥進(jìn)行農(nóng)田利用。在大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家，土地利用和填埋仍是污泥處置的主要途徑，而隨著可填埋范圍的日益減少，土地利用將是一個(gè)主要的發(fā)展方向。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，城市污水廠污泥的土地利用應(yīng)是一個(gè)重要的途徑。三種主要污泥處置方案比較見表1 。

表1 三種主要污泥處置方法比較表

每一種污泥處置方法都有其不足的一面，如填埋易造成二次污染，而且隨著泥量的增長(zhǎng)，填埋場(chǎng)地越來(lái)越有限；焚燒工藝能較大幅度地減少有害物質(zhì)和縮小廢物體積，但其缺點(diǎn)是高成本和可能產(chǎn)生的污染(廢氣、噪聲、震動(dòng)、熱和輻射)，嚴(yán)重影響了在我國(guó)的處置使用；而堆肥農(nóng)用又由于污泥中可能含有的一些致癌物質(zhì)和重金屬化合物，人、動(dòng)物、植物長(zhǎng)期接觸后會(huì)造成慢性中毒，去除這些有害物質(zhì)往往需要很高的成本，這使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。

3 大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生量

當(dāng)前，大慶市擁有在建和已建的污水處理廠共計(jì)11個(gè)，全部或部分使用生物處理工藝，全部運(yùn)行后污水日處理能力達(dá)48萬(wàn)噸，每年將帶來(lái)高達(dá)90萬(wàn)噸以上的剩余污泥（含水率以90%計(jì)），除大慶市東城污水處理廠部分污泥進(jìn)行填埋外，其它污水處理廠污泥均未得到妥善處理，大慶市城鎮(zhèn)集中式污水處理廠及污泥處理基本情況見表2 。

表2 大慶市城鎮(zhèn)集中式污水處理廠基本情況

4 大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置方案

選擇有效的污泥處置方法，應(yīng)兼顧到環(huán)境生態(tài)效益與處置成本、經(jīng)濟(jì)效益之間的均衡。城市污水污泥的處理處置與污泥資源化相結(jié)合，必將成為城市污水污泥唯一的最終出路。

為了解大慶市污泥中有毒有害物質(zhì)成分特征，選取大慶東城污水處理廠的污泥為代表，進(jìn)行了重金屬及有毒物質(zhì)測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表3 。

表3 大慶市污泥重金屬及有毒物質(zhì)含量（mg/kg以干污泥計(jì)）

從測(cè)定結(jié)果來(lái)看，大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥中重金屬含量均低于我國(guó)城市污泥重金屬含量平均含量，重金屬、礦物油含量均符合《國(guó)家污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。

根據(jù)大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥有機(jī)質(zhì)含量較高，重金屬含量符合污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，2011年黑龍江省首家城市污泥處理廠落戶大慶，目前污泥處理廠將采用“污泥堆肥處理”工藝“變廢為寶”，生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥料，實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物資源化再生利用，消除其對(duì)環(huán)境的二次污染，達(dá)到減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化的目的。

5 大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置工藝

大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置是將大慶市城市污水處理廠送來(lái)的鮮污泥經(jīng)過(guò)污泥預(yù)處理后加入輔料均勻混合，混合料送入發(fā)酵隧道進(jìn)行好氧生物發(fā)酵。發(fā)酵好的原料再通過(guò)有機(jī)肥生產(chǎn)線制成有機(jī)肥料。

大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置采用的隧道式好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細(xì)菌對(duì)廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)釋放出可供微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量，而另一部分有機(jī)物則被合成新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長(zhǎng)繁忙殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過(guò)程。在有機(jī)物生化降解的同時(shí)，伴有熱量產(chǎn)生，因堆肥工藝中該熱能不會(huì)全部散發(fā)到環(huán)境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，這樣就會(huì)使一些不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細(xì)菌快速繁殖。生態(tài)動(dòng)力學(xué)表明，好氧分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細(xì)菌群。該菌群在大量氧分子存在下將有機(jī)物氧化分解，同時(shí)釋放出大量的能量。據(jù)此好氧堆肥過(guò)程應(yīng)伴隨著兩次升溫，將其分成三個(gè)階段：起始階段、高溫階段和熟化階段。

5.1 起始階段

不耐高溫的細(xì)菌分解有機(jī)物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同時(shí)放出熱量使溫度上升，溫度可達(dá)15～40℃。

5.2 高溫階段

耐高溫細(xì)菌迅速繁殖，在有氧條件下，大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解，同時(shí)放出大量熱能，使溫度上升至60～70℃。當(dāng)有機(jī)物基本降解完，嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長(zhǎng)，產(chǎn)熱隨之停止。堆肥的溫度逐漸下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃，堆肥基本達(dá)到穩(wěn)定，形成腐植質(zhì)。

5.3 熟化階段

冷卻后的堆肥，一些新的微生物借助殘余有機(jī)物（包括死后的細(xì)菌殘?bào)w）而生長(zhǎng)，將堆肥過(guò)程最終完成。

有機(jī)肥產(chǎn)品符合國(guó)家農(nóng)業(yè)部頒布的《有機(jī)肥料》NY 525-2002中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具體見表4 。

表4 有機(jī)肥產(chǎn)品指標(biāo)一覽表

圖1 大慶市污泥處理處置工藝流程圖

6 大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠環(huán)境空氣現(xiàn)狀

為了解大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠正常運(yùn)行過(guò)程中周邊環(huán)境空氣現(xiàn)狀，根據(jù)大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠的特點(diǎn)，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為硫化氫、甲硫醇、氨和粉塵。在大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠廠界的下風(fēng)向采用扇型布設(shè)3個(gè)點(diǎn)位，上風(fēng)向布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，進(jìn)行1次性監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見表5 。

表5 大慶市城市污泥處理廠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 單位：mg/Nm3

通過(guò)對(duì)大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠環(huán)境監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠的污染物硫化氫、甲硫醇、氨濃度均低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)限值。大慶市城鎮(zhèn)污水處理廠地處大慶市龍鳳區(qū)劉高手，遠(yuǎn)離居民區(qū)，不會(huì)產(chǎn)生異味擾民情況。

7 對(duì)大慶市污泥處理處置工作的建議

7.1 改進(jìn)運(yùn)營(yíng)機(jī)制。推行污泥處理處置企業(yè)運(yùn)營(yíng)，建立完善市場(chǎng)準(zhǔn)入、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、考核指標(biāo)、運(yùn)營(yíng)監(jiān)管等各項(xiàng)制度,完善運(yùn)營(yíng)機(jī)制。

7.2 制定相關(guān)政策。污泥循環(huán)利用處置方式能同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染減排和資源利用雙重目標(biāo)，對(duì)參與污泥循環(huán)利用的企業(yè)或個(gè)人給予資源循環(huán)利用的有關(guān)優(yōu)惠政策；政府投資的沙荒地治理、園林綠化、土壤改良等項(xiàng)目,將優(yōu)先采購(gòu)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的污泥肥料。

7.3 規(guī)范監(jiān)管體系。規(guī)范污泥處理處置及循環(huán)利用。凡進(jìn)行污泥產(chǎn)品的資源化利用，必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

7.4 加大科技創(chuàng)新力度。鼓勵(lì)企業(yè)與科研院所開展新技術(shù)、新工藝及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究工作,大力推廣使用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,不斷提高污泥無(wú)害化處理和資源化利用技術(shù)水平。

[1]李艷霞，陳同斌，羅維.中國(guó)城市污泥有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分與土地利用.生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23(11):2464-2474.

[2]污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則(編制研究報(bào)告).中華人民共和國(guó)污染防治最佳可行技術(shù)導(dǎo)則.

[3]Fytili D，Zabaniotou A.Utilization of sewage sludge in EU application of old and new methods-A review.Renewable and Sustainable Energy Reviews,2008,12:116-140.

[4]楊軍,郭廣慧,陳同斌等.中國(guó)城市污泥的重金屬含量及其變化趨.中國(guó)給水排水,2009,25(13):122-124.

[5]趙麗君,張大群,陳寶柱.污泥處理與處置技術(shù)的進(jìn)展.中國(guó)給水排水,2001,17(6):23-25.

[6]張耀文.廣州市污水處理廠污泥處置探討.環(huán)境,2006,(9):86-88.