中國城市污水污泥處理處置問(wèn)題探討

摘要：本文分析了城市污水處理中城市污泥處理、處置相關(guān)定義問(wèn)題、污水處理與污泥處理的關(guān)系以及污泥的土地利用問(wèn)題等。

關(guān)鍵詞：污水處理 污泥 氧化溝

1 前言

根據建設部《2003年城市建設統計年報》統計，全國已建成各級城市污水處理廠(chǎng)612座，處理量達到96億m3/a，處理率到達27.4%。但是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物污泥也隨之逐年增加，這些污泥的處理、處置問(wèn)題基本沒(méi)有妥善解決，其環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。按污水處理廠(chǎng)總的污水處理量估算，2003年我國大約有960萬(wàn)t/a濕污餅產(chǎn)生(含水率為80%)，約190萬(wàn)t/a干污泥。如果把其他污水處理設施產(chǎn)生的污泥量計算在內，全國每年產(chǎn)生的濕污泥量為1480萬(wàn)t/a(含水率為80%)，產(chǎn)生的干污泥296萬(wàn)t/a。如果中國城鎮污水全部得到處理，污泥的產(chǎn)量將達到2000萬(wàn)t/a。

據調查上海、北京、深圳等大城市每天都有千噸左右的濕污泥產(chǎn)生。北京2003年產(chǎn)生1479t/d濕污泥(含水率80%），每天產(chǎn)生干污泥296t/d。上海市每年產(chǎn)生的污泥量，如果按含水率為80%計算，總量為129萬(wàn)t/年(含固率80%)，這還不包括自來(lái)水廠(chǎng)和下水道通溝污泥等。而其他省份，如山東省截至到2004年底已建成60多座城市污水處理廠(chǎng)，削減了大量污染負荷，但濕污泥產(chǎn)量巨大。2003年山東省污水處理廠(chǎng)污泥產(chǎn)生量為26.8萬(wàn)t/a，其中處置量為20.8萬(wàn)t(主要為填埋)，占77.6%，綜合利用量3.3萬(wàn)t占12.3%，排放量2.7萬(wàn)t，占10.1%。

在污水處理過(guò)程中，50%的有污染物都轉移到了污泥當中。污泥問(wèn)題卻沒(méi)有得到很好解決，在很大程度上影響了水污染控制的成效。能否解決好污泥處理處置問(wèn)題，避免二次污染，是水環(huán)境治理成功與否的關(guān)鍵因素之一。城市污水處理廠(chǎng)的污泥得不到及時(shí)有效的處理處置，直接外運、直接農用或任意堆放和不規范的填埋都將使污泥成為新的環(huán)境污染源�？上攵�知，如此多的污泥如果肆意處置，將從空氣、地下水、食物鏈三方面威脅著(zhù)人類(lèi)生活。沒(méi)有妥善處理處置的污泥給城市造成環(huán)境壓力和經(jīng)濟負擔是巨大的，污泥如何安全合理的消納已成為城市基礎設施建設中亟待解決的問(wèn)題。

2 城市污泥處理、處置相關(guān)定義問(wèn)題

討論污泥處理處置問(wèn)題，應首先澄清有關(guān)污泥處理處置的術(shù)語(yǔ)和定義。從本質(zhì)上講污泥一詞也不是一個(gè)科學(xué)的定義，自然界中污泥的產(chǎn)生是與水體中固體物的沉積有關(guān)，所以一般稱(chēng)為淤泥。從這個(gè)意義上講污泥是由可沉淀的顆粒物所構成，因此只有沉淀下來(lái)的才成為污泥。在科學(xué)界對污泥的定義也是不同的，比如在化學(xué)上和工程上對水中污染物類(lèi)型的定義是不同的�；瘜W(xué)家對水中有機物形態(tài)的定義是根據顆粒尺寸：溶解性(＜0.001μm)、膠體(0.001-1.0μm)，超膠體(1-100μm)和可沉(＞100μm)；工程上是通過(guò)可采用的分離方法來(lái)定義無(wú)機物的形態(tài)。例如用一定孔徑的濾紙(如1-4μm)或濾器過(guò)濾污水，來(lái)確定溶解性和懸浮物(污泥)濃度。因此，從工程操作上講污泥是大于過(guò)濾器孔徑(如1-4μm)的顆粒物質(zhì)，這包括化學(xué)家定義的部分超膠體和可沉物。

同樣，我國目前對污泥處理和污泥處置還沒(méi)有準確的解釋?zhuān)�造成概念不清。處理、處置概念的混亂，導致污泥處理、污泥處置目標不明，進(jìn)而影響到管理、技術(shù)路線(xiàn)選取和技術(shù)標準的制定。這兩個(gè)概念的混亂首先是表現在對污水處理、污泥處理和污泥處置的內涵不清，導致管理部門(mén)認為目前污水處理包括污泥處理和處置。其次，污泥處理和處置的界限以污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)界為準，廠(chǎng)內為污泥處理，廠(chǎng)外為污泥處置。這導致了責任主體的不清。筆者認為根據新頒布的固體廢棄物法，污泥處理處置的主體責任十分明確為污水處理廠(chǎng)。而根據科學(xué)性原則定義以下的概念。

污泥處理：城市污水處理廠(chǎng)在污水處理單元操作過(guò)程中產(chǎn)生的污泥通過(guò)減容化、減量化、穩定化以及無(wú)害化的全過(guò)程稱(chēng)為污泥處理。污泥處理主要包括污泥濃縮、脫水、消化（厭氧消化和好氧消化）、堆肥、干化等。

上述定義中污泥減容是通過(guò)降低污泥的含水率來(lái)減小污泥的體積，而污泥中生物固體量幾乎沒(méi)有改變的過(guò)程。減容主要包括濃縮、脫水和干化。污泥減容的概念容易與污泥減量相混淆，污泥減量一般包括污泥減容和污泥減量。污泥減量是指采用源頭和工藝等適當的控制方法，使污泥產(chǎn)量減少的過(guò)程。而污泥污泥穩定化過(guò)程也會(huì )使污泥減量，但是，污泥穩定主要是針對污泥中有機質(zhì)而言，主要通過(guò)物理、化學(xué)或生化反應，使污泥中的有機物發(fā)生分解或降解為礦化程度較高的無(wú)機化合物的過(guò)程。穩定方法包括堿（石灰）穩定、厭氧消化、好氧消化、堆肥、化學(xué)穩定和熱穩定等。

一般非專(zhuān)業(yè)人士認為污泥無(wú)害化是污泥安全處置過(guò)程，事實(shí)上在專(zhuān)業(yè)定義上污泥無(wú)害化是通過(guò)化學(xué)氧化、高溫分解等殺滅污泥中病原體和蠕蟲(chóng)卵等的過(guò)程。而污泥處置的定義應該為：為經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品以自然或人工方式使污泥能夠達到長(cháng)期穩定并對生態(tài)環(huán)境無(wú)不良影響的最終消納方式。污泥處置主要包括土地利用、污泥農用、填埋和焚燒以及綜合利用（建材利用）等。

3 污水處理與污泥處理的關(guān)系

3.1污水處理工藝和污泥處理的關(guān)系

污水處理部分投資和污泥處理工藝不同，對后續污泥處理處置工藝要求不同。按污泥產(chǎn)生和處理方法不同，可分為如下三種：

⑴帶預處理的污水處理工藝，如傳統活性污泥法、AB法、水解、化學(xué)強化一級處理等。其污泥產(chǎn)量包括兩部分，預處理部分污泥量和好氧后處理污泥量。

⑵不帶預處理的工藝，如延時(shí)曝氣、氧化溝、SB等。一般為帶有污泥穩定功能的延時(shí)曝氣傳統活性污泥法(包括氧化溝、SBR等)和帶有硝化功能的活性污泥工藝。

⑶帶污泥處理（穩定化）工藝，如厭氧消化、好氧消化、堆肥等。

通過(guò)以上分析可知低負荷的延時(shí)曝氣池的池容和設備是中、高負荷活性污泥工藝的幾倍，所以相應的投資要高數倍；其次，延時(shí)曝氣對污泥是采用好氧穩定的方法，其能耗比中、高負荷活性污泥要高40～50%左右。但是，采用高效(高負荷)、低耗污水處理工藝的關(guān)鍵之一是解決城市污水處理廠(chǎng)污泥處理問(wèn)題�？梢灾v，今后中國城市污水工藝的進(jìn)步在很大程度上取決于污泥處理和利用技術(shù)的進(jìn)步。

2004年底，對我國各省市污水處理廠(chǎng)開(kāi)展了調查，在調查的573 個(gè)污水處理廠(chǎng)中，采用的污水處理工藝具體見(jiàn)圖1。調查發(fā)現，我國大多數污水處理廠(chǎng)都采用活性污泥法處理污水，氧化溝工藝占24.76%，SBR占9.05%，而29.05%的活性污泥法中，由于所獲得資料沒(méi)有詳細說(shuō)明，所以其中很可能有一部分是氧化溝或SBR法。

事實(shí)上，采用的是低負荷處理工藝，其池容和設備是中、高負荷工藝的幾倍，因此在建筑材料和土地資源上是高消耗的，相應的投資要高數倍；其次，國外采用延時(shí)曝氣系統是以耗能的方式取得污泥的穩定工藝，延時(shí)曝氣系統能耗比中、高負荷活性污泥要高40～50%左右。我國能源日益短缺，高能耗的方式是對不可再生的化石能源消耗為代價(jià)；同時(shí)，能耗增加會(huì )帶來(lái)了直接運行費的增加，能耗增加也會(huì )還要增加間接污染和投資。我國主要的能源來(lái)自燃煤，這會(huì )造成嚴重的大氣污染問(wèn)題。據資料報道處理能力為1萬(wàn)t的低負荷污水處理廠(chǎng)，比中、高負荷裝機容量增加部分的電廠(chǎng)間接投資是污水處理投資的50%以上。

總之對我國這樣一個(gè)資源不足、能源日益短缺、經(jīng)濟不發(fā)達、人口眾多的發(fā)展中國家從可持續發(fā)展角度講，采用延時(shí)曝氣這種高資源占用和能源消耗的低負荷工藝，并以耗能的方式取得污泥的穩定工藝是不符合可持續發(fā)展的基本原則，也是不適合中國國情的。我國應該開(kāi)發(fā)經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的城市污水處理技術(shù)。但是，在中國僅有的十幾座污泥消化池中能夠正常運行的為數不多，有些池子根本就沒(méi)有運行，這也是導致中國近年大量采用帶有延時(shí)曝氣功能的氧化溝等技術(shù)的原因。

3.2污泥處理和處置的關(guān)系

大部分的污水處理廠(chǎng)污泥處理的不到位在很大程度廠(chǎng)影響了污泥的最終處置。通過(guò)調查污水處理廠(chǎng)采用的污泥處置方法見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，中國大約有63%的污泥進(jìn)行土地填埋。污泥堆肥農用約占13.5%，污泥自然干化綜合利用占5.4%，污泥焚燒約占1.8%。而污泥露天堆放和外運各占1.8%和14.4%。在14.42%外運的污水處理廠(chǎng)中都沒(méi)有交待污泥外運后的去向，可想而知如果這部污泥沒(méi)有妥善處置，對環(huán)境的危害是不言而喻的。

從上述的分析不難發(fā)現，在中國目前污泥主要的處置方法是土地填埋，其次是污泥土地利用。污泥填埋在中國占了相當大的比例，但是由于填埋場(chǎng)大多為露天，經(jīng)過(guò)雨水淋濾后，對填埋場(chǎng)地的安全構成嚴重的危害。處理不到位的污泥還造成填埋場(chǎng)滲濾系統的嚴重堵塞，嚴重污染附近的地下水。尤其是污泥和垃圾混合填埋時(shí)，使得不少垃圾填埋場(chǎng)的壽命大大縮短，給城市垃圾處置帶來(lái)很大的麻煩。以重慶三峽庫區污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥，而且在處置前，大部分污泥含水率過(guò)高（大部分為80%），污泥無(wú)法壓實(shí)，并且污泥進(jìn)入填埋場(chǎng)會(huì )造成滲濾系統的堵塞。三峽庫區內的垃圾填埋場(chǎng)也強烈表示不愿接受污水處理廠(chǎng)的污泥，成千上萬(wàn)噸沒(méi)法處理處置的污泥成為三峽庫區水環(huán)境安全的極大污染源，直接影響三峽庫區污水的有效治理，污泥問(wèn)題成三峽庫區必須解決的問(wèn)題。

污泥處理和污泥處置的關(guān)系是緊密相關(guān)的。污泥處理的效果直接影響污泥的最終處置�？紤]污泥處理和處置問(wèn)題時(shí)，污水處理工藝與污泥處理和最終處置方式有關(guān)：

1)如果污水處理廠(chǎng)污泥采用消化處理，則污水處理工藝不宜采用低負荷污泥已經(jīng)穩定的處理工藝；

2)如果污水處理廠(chǎng)污泥進(jìn)行填埋，由于對填埋場(chǎng)或垃圾填埋場(chǎng)的有機物成分有一定的限制性要求，所以污水處理廠(chǎng)不宜采用污泥產(chǎn)量較多的高負荷污水處理工藝；

3)如果污水處理廠(chǎng)污泥進(jìn)行焚燒，需要利用污泥中的熱值，則污水處理廠(chǎng)不宜采用低負荷對污泥進(jìn)行穩定化的污水處理工藝。

4、土地利用問(wèn)題

我國污泥目前主要的出路是直接或間接的農用，污泥中含有豐富的氮、磷等營(yíng)養元素以及植物生長(cháng)所必需的各種微量元素，具有作為作物生長(cháng)肥料的可能性。但是，在我國由于沒(méi)有系統、科學(xué)的管理辦法和農用控制標準，使得污泥中有效成分不能被充分有效地利用，在很多地區污泥反而成為了污染源。過(guò)去我國有多個(gè)農業(yè)污灌區，過(guò)去幾十年間常年利用污水進(jìn)行農業(yè)灌溉，同時(shí)使用未經(jīng)處理的污泥作為農肥，產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境問(wèn)題。污灌區有些村莊甚至十幾年都沒(méi)有年輕人能夠通過(guò)義務(wù)兵的體檢。直到現在當地蔬菜、水果等農產(chǎn)品的品質(zhì)持續下降，農民甚至不敢吃自己種的農產(chǎn)品。長(cháng)期的污水灌溉歷史和經(jīng)驗教訓表明，污泥不能得到安全、有控制的利用，很可能會(huì )重蹈污水農業(yè)灌溉的覆轍，破壞農業(yè)環(huán)境。同時(shí)污泥會(huì )在一定程度上加速農作物病蟲(chóng)害的傳播，影響農產(chǎn)品的品質(zhì)，降低了農產(chǎn)品的產(chǎn)量。

在土地利用方面，其安全性正在受到人們重視，要求建立我國的污泥管理體系和標準體系。系統、科學(xué)的管理和控制農用標準，加強污泥土地利用中政府管理、監督和控制職能。因此，首先必須明確城市污水處理廠(chǎng)是城市污水污泥處理和處置的責任人，須對污泥的產(chǎn)生、處理和安全處置全過(guò)程負責，城市污水處理廠(chǎng)以合同方式對污泥的運輸、處理處置進(jìn)行委托從而產(chǎn)生責任轉移時(shí)，由受委托方負責相應的責任，但是，城市污水處理廠(chǎng)需保證污泥處理費用。當污泥農用時(shí)，由于農民處于弱勢，其在信息獲取、檢測手段和監控措施等等方面都處于，為了保障農民利益，需要要求城市污水處理廠(chǎng)仍需對污泥全過(guò)程負責。為了保證土地利用和農用安全性。需要考慮如下要求：

1、在對污泥進(jìn)行土地利用時(shí)，必須注意對水源地的保護，禁止在水源保護地一級區內以任何形式施用污泥。防止污泥造成的面源污染和地下水污染。農業(yè)、林業(yè)和環(huán)境保護等部門(mén)須根據農用污泥中污染物控制標準選取適當的監測項目對污泥和施用污泥的土壤、地下水和作物進(jìn)行長(cháng)期定點(diǎn)監測。

2、經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品進(jìn)行農用時(shí)，必須進(jìn)行場(chǎng)地評價(jià)，提出土壤本底、容量和污泥施用率確保污泥安全利用的具體要求，并經(jīng)相關(guān)環(huán)保部門(mén)審批通過(guò)后方可執行。將農用作為污泥的處置方式時(shí)，污泥產(chǎn)生單位須和污泥施用者簽訂相關(guān)合同，為保護農民利用和食品安全，合同中須明確污泥農用產(chǎn)生的短期或長(cháng)期負面影響全部由污泥產(chǎn)生方負責。

3、污泥農用時(shí)，相關(guān)主管部門(mén)應根據土地承受能力，植物的敏感程度，食物鏈風(fēng)險，作物需肥量(主要是氮、磷)等因素，即要保證施用的污泥不污染環(huán)境，又要充分利用污泥的營(yíng)養成分，以使其不超過(guò)土地的承載能力污染環(huán)境。嚴格規范管理，定向監督污泥施用的數量和頻率，嚴密監視土壤中重金屬等有害物質(zhì)的積累和氮的轉化情況。 4、農業(yè)利用應控制使用，同時(shí)整個(gè)利用區應該建立嚴密的使用、管理、監測和監控體系。定期對區域內的土壤、地下水、地表水、作物等等相關(guān)因子進(jìn)行監測，并根據發(fā)生的變化做出相應的調整，使得污泥的農用更加安全有效，促進(jìn)農業(yè)的可持續發(fā)展。

5 結束語(yǔ)

對于我國的污泥問(wèn)題，我們一方面要加大立法工作力度，通過(guò)立法加強污泥污染治理和管理，促進(jìn)污水污泥治理事業(yè)的可持續發(fā)展，另一方面充分考慮污水處理工藝和污泥處理處置的關(guān)系，審慎選擇污泥處理和處置工藝和方法，使污泥治理走上健康發(fā)展的道路�？偠�言之，我國的污泥到了不得不重視的程度，大量的污泥如果沒(méi)有得到合理處置，生存空間將被大量的污泥所占據，生存環(huán)境將逐年惡化。所以，需要制定污泥處理處置技術(shù)政策，引導并規范我國污泥處理處置技術(shù)，為相關(guān)部門(mén)提供安全處置污泥的依據，逐步解決我國污泥污染問(wèn)題。此外，我國各級政府也應高度重視，相關(guān)部門(mén)應該密切配合，充分調動(dòng)社會(huì )各方面的力量，加強政策引導，產(chǎn)業(yè)扶持，技術(shù)上創(chuàng )新，管理上科學(xué)，走一條適合我國國情的污泥處理處置道路。來(lái)源：水信息網(wǎng)