城鎮(zhèn)污泥是污水處理廠污水處理過程中的二次產(chǎn)物。對(duì)一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的污水處理廠而言，每處理單位體積的污水都會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的污泥，即有一定的污泥產(chǎn)率。從我國(guó)各地污水廠調(diào)查的情況看，大多數(shù)污水處理廠每處理1萬m3的污水會(huì)產(chǎn)生5~10t脫水污泥(含水率以80%計(jì))。從住建部報(bào)道的數(shù)據(jù)看，截至2015年6月底，我國(guó)已有城鎮(zhèn)污水處理廠3802座，污水處理能力達(dá)到1.61億m3/d，實(shí)際處理量達(dá)1.26億m3/d。按前述污水廠污泥產(chǎn)率計(jì)算，我國(guó)每年的脫水污泥量已超過3200萬t，且目前仍以每年5%~10%的速度在增長(zhǎng)。如此產(chǎn)生的大量污泥，一旦處理失當(dāng)，極有可能對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此，如何合理、有效地處置污泥已成為環(huán)境工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。
1. 我國(guó)污泥處理處置的主要問題
我國(guó)污泥處理處置的主要問題在于：①我國(guó)污泥泥質(zhì)有別于其他國(guó)家，處理處置難度大;②關(guān)鍵共性技術(shù)及裝備有待突破，產(chǎn)業(yè)鏈集成水平有待提高;③整體技術(shù)路線不清晰，政策標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。由此可見，我國(guó)污泥處理處置行業(yè)的破題之策，一是在于清晰地明確適合我國(guó)國(guó)情和泥情的技術(shù)路線，二是在于從法律法規(guī)和補(bǔ)貼及政策扶持層面引導(dǎo)污泥處理處置行業(yè)的良性有序發(fā)展。
就污泥處理處置的技術(shù)路線而言，《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置˙分類》(GB/T 23484-2009)將污泥處理處置技術(shù)路線分為四類，包括污泥焚燒、建材利用、土地利用和土地填埋等。中國(guó)水協(xié)排水委員會(huì)主任楊向平先生曾通俗易懂地提出過“填埋肯定比亂扔好，但是得找到場(chǎng)地;焚燒肯定比填埋好，但得治理好煙氣;利用比焚燒好，但得嚴(yán)格管理”的觀點(diǎn)。從技術(shù)層面而言，我國(guó)近年來已針對(duì)各種可行的污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用，已具備實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)路線的技術(shù)能力，技術(shù)問題已并非污泥處理處置的主要瓶頸，結(jié)合戴曉虎院長(zhǎng)和楊向平先生的觀點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，真正的瓶頸問題在于各種污泥處理處置技術(shù)路線的必要條件，即“填埋得找到土地、焚燒得治好煙氣，以及利用得嚴(yán)格管理”。
相對(duì)我國(guó)，美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家在污泥處理處置領(lǐng)域的發(fā)展已頗為成熟，不僅僅在技術(shù)上，在政策保障和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)方面均積累了一些行之有效且適合各自國(guó)情和泥情的做法，本文即通過參考發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和泥情，對(duì)我國(guó)污泥處理處置技術(shù)路線的選擇展開思考。
2. 我國(guó)污泥處理處置技術(shù)路線的選擇
污泥的土地衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，規(guī)范的污泥填埋處置一般要求其抗壓強(qiáng)度滿足50kN/m2以上，由于早期其他污泥處理處置技術(shù)的缺乏，以及尚未形成科學(xué)的污泥處理處置技術(shù)路線，國(guó)內(nèi)污泥單獨(dú)填埋應(yīng)用較多，但是效果并不理想，主要存在以下幾個(gè)問題：①占用大量的土地資源;②可能造成填埋體變形或滑坡;③沼氣/滲濾液收集管線易堵塞;④難以機(jī)械壓實(shí);⑤伴有惡臭對(duì)周邊環(huán)境帶來影響等?；谖覈?guó)東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及土地利用現(xiàn)狀，有關(guān)管理部門提出“西部地區(qū)以填埋為主、東部地區(qū)以填埋為輔”的發(fā)展思路。
對(duì)我國(guó)東部地區(qū)而言，污泥土地填埋對(duì)土地的需求量與寸土寸金的土地稀缺資源形成矛盾，通過可行的政策制定和資金配套，東部地區(qū)應(yīng)減少土地填埋所占污泥處理處置的比重。以美國(guó)為例，縱然其土地資源充足，但土地填埋依然僅占其污泥處理處置總量的17%，可見即便在土地條件允許的情況下，土地填埋已不再是污泥處理處置的首選。
對(duì)我國(guó)西部地區(qū)而言，由于經(jīng)濟(jì)能力相對(duì)較弱，應(yīng)用焚燒等工藝的經(jīng)濟(jì)可行性較差，同時(shí)由于其土地條件相對(duì)較為充沛，因此土地填埋相對(duì)較為可行。但為了有效降低污泥土地填埋中容易發(fā)生的一些問題，應(yīng)進(jìn)一步通過超聲波、熱水解、電滲析和干化處理等手段滿足污泥固化和穩(wěn)定化的條件，在填埋施工中通過將生化污泥與礦化垃圾混合的方式解決污泥施工“壓實(shí)難”問題，并通過技術(shù)手段切實(shí)保障后期填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化。
污泥焚燒具有快捷、集中、占地小、污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化等特點(diǎn)。目前，污泥焚燒技術(shù)已得到了迅速發(fā)展，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為主流污泥處置技術(shù)。在2016年以前，美國(guó)的污泥焚燒占所有污泥處置技術(shù)的比例約22%，日本約68%，歐盟國(guó)家約20%~40%，而中國(guó)的污泥焚燒比例僅為3%。造成上述現(xiàn)狀的原因是多方面的，一方面是有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、國(guó)情等的不同，另一方面也是由于人們對(duì)污泥焚燒會(huì)引發(fā)環(huán)境污染問題的擔(dān)憂，這些都是制約污泥焚燒技術(shù)在中國(guó)推廣的重要因素。
國(guó)家住建部在建設(shè)事業(yè)“十一五”規(guī)劃綱要中曾指出，“鼓勵(lì)東部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)選用先進(jìn)的焚燒處理技術(shù)”，即基于東部地區(qū)土地資源緊張、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的客觀情況所得出的結(jié)論。以上海為例，目前上海已建成三座污泥焚燒廠，未來上海污泥的處理處置趨勢(shì)仍然將以焚燒為主，預(yù)計(jì)焚燒將占比62%以上。但仍需要關(guān)注的是，污泥焚燒嚴(yán)格意義上并不屬于最終處置手段，在焚燒的過程中，除了要對(duì)煙氣加以嚴(yán)格控制外，還需要考慮到焚燒灰的最終出路問題。
污泥的建材利用具有制磚、制水泥、制輕骨料以及制生化纖維板等形式，其中以制磚和制水泥較為普遍。但從經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)品適用角度看，污泥制磚和制水泥是目前比較可行的建材利用方法。
污泥制磚可分別以干污泥或污泥焚燒灰為原料。以干污泥為原料制磚雖然能耗和經(jīng)濟(jì)成本較低，但干污泥的添加量與磚塊質(zhì)量成負(fù)相關(guān)，從日本制磚經(jīng)驗(yàn)看，干污泥在制磚原料中的比重一般控制在4%以內(nèi)，否則，容易引起磚塊開裂并引起其抗壓強(qiáng)度的下降。因此，德國(guó)、日本的污泥制磚目前均以焚燒灰制磚為主，采用污泥焚燒灰制磚，在其添加量達(dá)到制磚原料總量的45%時(shí)，所生產(chǎn)出的磚塊依然具有理想的物化性能。
由于污泥的無機(jī)物質(zhì)組成與水泥生產(chǎn)用的原料基本相似，因此將污泥脫水后可作為制造水泥的原料，不僅具有焚燒法的減容、減量化特征，而且還能為水泥窯爐提供熱值。如果不考慮脫水污泥的運(yùn)輸成本，利用水泥窯協(xié)同處置脫水污泥具有較好的經(jīng)濟(jì)性、且節(jié)省了焚燒爐的購置成本，節(jié)約了新建污泥處理處置項(xiàng)目的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。由此可見，在尋求污泥建材利用的過程中，污泥與水泥行業(yè)的結(jié)合值得進(jìn)一步探索研究。
污泥土地利用是將經(jīng)過穩(wěn)定化、無害化處理后的污泥，通過深耕、播撒等方式施用于土壤中或土壤表面的一種污泥處置方式。由于污泥中的有機(jī)物、氮、磷等的含量比一般農(nóng)家肥高，堆肥后的污泥可作為土壤的改良劑。從現(xiàn)有的應(yīng)用來看，污泥土地利用主要包括污泥農(nóng)用、園林綠化、林地利用、土壤修復(fù)及改良等。
然而，我國(guó)污泥的土地利用長(zhǎng)期受到潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的制約，由于我國(guó)工業(yè)污水和市政污水混接現(xiàn)象普遍，污泥中存在的鹵代物、二噁英、有機(jī)污染物和重金屬等物質(zhì)不可預(yù)計(jì)，合流制為主的排水體系也導(dǎo)致市政污水中混接入大量雨排水，污泥有機(jī)物含量相對(duì)國(guó)外較低，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，因此我國(guó)污泥的土地利用一直存在爭(zhēng)議。
事實(shí)上，國(guó)外污泥的土地利用已非常成熟，如葡萄牙污泥土地利用率為100%，挪威為72%，美國(guó)也大量將污泥堆肥后，作為有機(jī)肥利用于果林土壤，起到了良好的種植效果，其中，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的工業(yè)污水和市政污水分流是實(shí)現(xiàn)土地利用的關(guān)鍵因素。
就我國(guó)而言，實(shí)現(xiàn)污泥的土地利用任重道遠(yuǎn)。除排水體制上的重新規(guī)劃外，產(chǎn)業(yè)鏈的扶持上也有待進(jìn)一步完善，如政府如何扶持相關(guān)企業(yè)保證相關(guān)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，以及如何通過政府對(duì)污泥產(chǎn)品的宏觀調(diào)控，解決土地利用呈季節(jié)性需求特點(diǎn)和污泥持續(xù)產(chǎn)生之間的矛盾問題等。但有一個(gè)前提原則需要強(qiáng)調(diào)的是，污泥的土地利用必須經(jīng)過可靠的穩(wěn)定化和無害化處理，否則可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)土地利用帶來的經(jīng)濟(jì)利益將得不償失。
