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【固废】全球污泥处理、处置、管理的现状与动向

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【固废】全球污泥处理、处置、管理的现状与动向

作者 : admin 发表时间 : 2016-11-08 浏览 : 513

【固废】全球污泥处理、处置、管理的现状与动向                                  

全球污水处理行业正面临日益严峻的,来自污泥处理及管理方面的挑战。污泥处理占到污水处理近半的成本。随着新建污水处理厂数量增长,以及现有污水处理厂升级改造以应对服务人口的增长,污泥的产量也随之增加。更严格的立法,也对污泥处理和处置提出了更高的要求。

美国和欧洲的污泥年产量分别约7百万吨和1千万吨干污泥。污泥产率在发达国家和发展中国家间差别较大。即使在欧洲,各国的污泥产率也存在很大差别。例如,马耳他产率最低,约为0.5g干污泥(dry solid/PE x d),而奥地利污泥产率最高,约为97g干污泥。欧洲各国污水和污泥处理规范及工艺的不同,导致了各国间的污泥产率的较大差异。总体上,前十年全球污泥产量持续增加,只有德国是例外。德国的污泥量从每年250万吨干污泥减少到200万吨。


1 欧洲日趋严格的立法


欧盟污泥指南(Sewage Sludge Directive 86/278/EEC)规定了污泥农用的最低条件。该指南1986年生效,设定了污泥中重金属含量的限值。不久的将来,欧盟将颁布更为严格的指南,特别是针对污泥中的病原体,有机微污染物含量。在欧盟污泥指南的框架下,欧洲各国制定了本国污泥农用的规范标准,对重金属、病原体和微污染物制定了更为严格的限值。如在奥地利、捷克、丹麦、法国、德国和瑞典,其污泥有机微污染物限值中包括了可吸附卤化物,邻苯二甲酸二己酯(DEHP)、直链烷基苯磺酸盐、多环芳烃(PAHs)、壬基酚(NP/NPE)、多氯联苯(PCB)、多氯代二恶英(PCDD),多氯代苯并呋喃(PCDF)等。

那些污泥以焚烧为主的国家,如奥地利、比利时、荷兰和德国,其标准中对污泥重金属的要求最为严格。而丹麦、法国、芬兰、意大利、卢森堡和波兰则对污泥中微生物和病原菌要求相对更严(如沙门氏菌、大肠杆菌、粪链球菌、肠病毒、寄生虫卵等)。

由于欧洲各国对污泥中重金属、病原菌和微污染物限值的巨大差异,导致污泥后续处置方法迥异。西班牙(65%)、英国(65%)、法国(50%)的污泥都用于农业;然而,在希腊和爱尔兰,污泥几乎全部填埋;在瑞士和荷兰,90%污泥去焚烧,同时辅以热能回收。污泥处理过程中的热能回收正逐渐成为欧洲的趋势。

2 污泥土地利用在美国受到抵制


美国环保署(EPA)1993年的40 CFR中503条例,对污泥利用提出了指导性建议。多年来,有些州对污泥的土地利用做出了显著的改变,如德克萨斯州和佛罗里达州针对B级(Class B)污泥的土地利用限制更加严格,近些年德克萨斯污泥土地利用案例骤降75%。在佛罗里达,随着对磷的管理和病原菌去除有了新的要求,石灰稳定污泥法被限制,而其它很多州正考虑采用类似的法令。此外,EPA已经识别了九种污染物(钡、铍、 4-氯苯胺、荧蒽、锰、硝酸盐、亚硝酸盐、芘和银)和其它一些有机微污染,正在考虑将上述指标纳入将来的污泥标准限值中。同时,由于公众的反对,加利福尼亚和佐治亚州正考虑对污泥的土地利用全面禁止。最近,EPA对固体废物进行了重新界定,将污水厂污泥包括其中,并寻求针对污泥焚烧工艺的污泥最大可实现控制阈值标准(MACT)。因此,未来在美国将会有更多的污泥被焚烧,这也将促使污水处理厂考虑将填埋作为更便宜的选择。

3 中国的变化趋势


中国年产污泥大约2200-3000万吨污泥(CGI,2011),这还没有考虑逐日增加的污水处理厂。针对未来十年,中国政府制定了约500亿美元投资于污水处理设置的规划,有助于污水收集管网和污水处理厂的快速建设。因此,中国的污泥产量将会持续快速增加。事实上,在过去的五年里,全球5%的污泥增量来源于中国。在2005-2013年间,中国城镇污水处理厂从700座增加到3100座,预计未来两年,总数量将超过5000座。由于缺少系统性的污泥处理与管理规范框架,将未适当处理的污泥直接排放到环境中,在中国并不少见。而工业污水处理产生污泥的情况问题最大,因为其中往往含有较高含量的重金属和有毒物质,将会对环境、公众健康以及经济带来严重威胁。然而情况快速变化,污水处理厂现在被要求必须对污泥进行合适的处理与处置;同时资源回收也逐渐被重视。目前,约48%的污泥用于农业,34%填埋,14%排放到环境中,4%被焚烧及其它处置。

4 面向资源的回收


最终处置方法、立法和政策趋势、公众接受度、技术选项及其可行性、资源回收的潜力等,这些都是实践污泥处理与管理所需要考虑的诸多因素。基于目前的趋势,污泥农用将可能会变得更具挑战也更加昂贵。对土地利用中污泥的重金属、新型污染物和病原菌等含量制定更为严格的标准也成为趋势。通过预处理工艺或者由厌氧处理替代好氧处理,减少污泥产量也是预期趋势。替代性的污水处理工艺,如用藻类代理活性污泥去除氮磷营养物也逐渐引起关注,这些藻类后续可被用于生物能源。降低污泥量已成为众多污水处理厂的优先考虑问题。

近些年来,污泥已经不再被视为废弃物,而被当做能源、营养盐和有机物的回收来源。资源回收已经逐渐成为污泥处理与管理的核心内容,并注重在厌氧消化和热处理、污泥和餐余垃圾共消化产沼气、磷回收等方面。此外,资源回收的其它机会还包括,生物聚合物、生物塑料、生物杀虫剂、表面活性剂和酶等。

随着对能源和营养物需求及其价格的持续增长,从污泥中回收资源的技术正在不断涌现。以鸟粪石的形式回收磷就是很好的案例,出现多个低能耗、低药耗、设备结垢最小化的回收技术。最后,在污泥浓缩和脱水技术方面的技术创新也非常重要,非常必要。毕竟95%-99%的污泥是水,其中的含水量决定了后续处理过程的规模及其相应工艺设计,并也将显著影响污泥在土地利用、焚烧和填埋上的工艺适应性。