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欧盟15国污水污泥产生量与处理处置方法对比

北极星水处理网  来源:《能源环境保护》  作者:陈懋喆  2019/9/17 14:05:27  我要投稿  

北极星水处理网讯:摘要:欧盟 15 国 2012 年的污泥产生量约为 800 万 t,年人均产生量为 21 kg。 欧盟 15 国均采用污泥厌氧消化和污泥热干化等污泥处理方法, 主要采用污泥农业利用污泥焚烧两种处置方法。 爱尔兰和葡萄牙的农业利用比例占本国污泥处置量的 90 %,荷兰基本采用污泥焚烧的方式进行污泥处置。 根据现有情况预测:污泥的厌氧消化作为污泥脱水、无害和化学能源利用的方式具有重要的竞争力, 污泥的热干化会结合工业焚烧产生的废热进行,处置方式将继续限制填埋而发展焚烧和农业利用方式。

关键词:欧盟 15 国;污泥;处理处置;现状;预测。

污水处理厂污泥是污水处理过程中产生的固体废物,其产生量巨大,数量约占污水总处理量的0.3 %~0.5 %(含水率以 97 %计)[1]。 污泥的成分复杂,体积十分庞大,如处理不当,不但会对环境造成新的污染,而且还会浪费污泥中的有用能源,影响污水处理厂的正常运行和处理效果。

中国的污水处理厂以及污泥处置是在中国建设部和环保部的职能范围之内。 近年来为了提高排污水域的水质, 建设部的工作重点放在了污水处理厂的建设和运行。 但日趋严重的污泥处置问题目前已成为讨论的议题和建设部工作的重点。

2009 年建设部颁布环境行业保护标准《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》。考虑到中国各地区污水处理厂的不同情况, 建设部并没有明确污泥处置的首选方案。 所有污泥处置方法都是可行的备选方案。随着经济的不断发展,相信污泥的填埋处置将会逐步受到限制, 转而趋向于欧洲的污泥处置模式。 国家环保部工作的重点是制定污水处理以及污泥处置的质量标准, 目前并没有计划对主要的标准进行修订。

目前,污泥的问题已十分明显,在中国普遍采取的处置方法是污泥弃置或者不适合的垃圾填埋场处置。 在污泥混合燃烧方面已经积累了初步的经验,根据现有的资料,污泥单一焚烧正处于起步阶段。污泥农业利用在中国已有几个范例,但是由于污泥的出路问题, 污泥用于肥料生产仍面临着许多问题[2]。

鉴于污泥产生量的日益剧增, 污泥简易填埋或混合生活垃圾填埋的现状, 以及污泥处理处置方法的选择没有依据性, 而欧洲污泥的处理处置工艺相对成熟, 已经有了近 20 年的处理量数据。

现有文献中, 欧洲学者发表的文章基本上不会研究欧洲其他国家的情况,中国学者发表的文章中,对于欧洲国家污泥处置方式整理的数据不具完整性,本研究的目标是对最初的欧盟 15 国的污泥产生量和处理处置方式进行对比分析, 为我国的的污泥处理处置方式选择提供借鉴作用。

1 欧洲国家污泥产生量研究

1991 年,欧洲的一项关于污水处理的重要指导文件(Urban Waste Water Treatment Directive  91/271/EC)[3]实施,使得欧盟国家进一步提高污水收集和处理标准。 污水处理量的增加使得污泥产生量增加了 50 %。

欧洲国家中, 本研究分析包含的国家主要包括最初的欧盟 15 国(比利时、丹麦、德国、爱尔兰、希腊、西班牙、法国、意大利、卢森堡、荷兰、奥地利、葡萄牙、芬兰、瑞典、英国)。表 1 统计了研究的15 国从 2006 年到 2015 年的污泥年产生量[4]。

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取各国 2012 年的数据(特别的,丹麦、西班牙和意大利为 2010 年)污泥产生量约 800 万 t,计算人均污泥产生量 (以全国人口数量计和以管网服务人数计),作表 2,并用图 1 表示欧洲各国污泥产生总量占欧盟 15 国总量的比例,图 2 分析各国人均污泥产生量。

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可以看到,污泥产生量最大的国家依次为德国(23 %)、西班牙(15 %)、英国(14 %)、意大利(14 %)和法国(12 %),产量占欧盟 15 国总产量的 78 %。 人均产泥量最大的国家为奥地利(32.3kg/人/年)和瑞典(32.2 kg/人/年)。

一方面,两种计算方法得到的人均污泥产量的差距越小,污水管网连接到的人群越全面,污水的收集处理率就越高。另一方面,由于人们使用的污水量和污水处理产生的污泥量变化不会太大,因此人均污泥产生量可以间接反映该国污水的处理量比例,人均污泥产量越高,收集率和处理率就越高。 根据统计[5],中国 2004 年的污泥产生量为203.6 万 t,人口以 13 亿计,人均污泥产生量为 1.6kg/人/年;2014 年我国城镇污泥产生量为 2801.47万吨,人口以 13.68 亿计,人均污泥产生量为 20.5kg/人/年; 中国污水收集率经过 10 年的发展已基本上达到欧洲国家水平。随着污水问题的解决,带来的污泥问题逐渐需要引起重视。

2 欧洲国家污泥政策研究

依据城市污水处理指令 (Urban Waste Water Treatment Directive 91/271/EC)[3],对于人口数大于2000 人的住宅区,强制进行污水收集与处理。 并 从 1998 年 12 月 31 日起, 鼓励污泥资源化利用;严禁将污泥处置于地表水中。 对于原先的欧盟 15国,该指令的最晚实施时间为 2005 年,对 2004 年后加入欧盟的国家可推后到 2015 年。

关于污泥的问题,欧盟三个重要指令出台。Decision 2001/118/EC[6]将污泥定义为非危险废物(non hazardous wastes),根据欧盟的政策,对于此类废物的管理流程应该是 “预防-准备再利用-回收利用-其他回收(例如,能量回收)-处置。

依据这些原则, 填埋指令 (Landfill Directive99/31/EC)[3]严禁将液体和未处理废物处置在填埋场,并限制可生化性的城市固废(例如污泥)进入填埋场的门槛。 除了欧盟的法令政策,某些成员国家的本国政策对污泥进入填埋场的问题, 在有机物质和总有机碳指标上有更严格的限制, 极大限制了污泥的填埋处置。 具体的说,奥地利要求总有机碳(TOC)小于 5 %,法国要求干基含量(DS)大 于 30 %(即污泥含水率小于 70 %), 德国要求有机物质小于 5 %, 意大利禁止废物未回收利用而进入填埋场,荷兰要求有机物质小于 5 %,瑞典不允许有机废物进入填埋场[7]。

涉及污泥管理的主要文件是污水污泥指令(Sewage Sludge Directive 86/278/EEC)[8],该指令鼓励污泥在农业中的安全利用, 并通过管理预防其对土壤、植物、动物和人类的有害影响,并对重金属的浓度提出要求。 对于 15 个成员国,具体的说, ①对于农用的污泥重金属含量,希腊、爱尔兰、意大利、卢森堡、葡萄牙、西班牙的限制值与欧盟政策一致,奥地利、比利时、法国、德国比欧盟政策更低一些,丹麦、芬兰、荷兰、瑞典比欧盟政策低很多。 ②对于农用的土壤重金属含量,奥地利、比利时(荷兰语区)、法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、卢森堡采用与欧盟政策一致的含量,比利时(法语区)、丹麦、芬兰、荷兰、瑞典的门槛值比欧盟政策低,葡萄牙和西班牙目前门槛值比欧盟政策高。③对于重金属的最大年负荷量,除了希腊、卢森堡、葡萄牙、西班牙外,其他欧盟国家的政策比欧盟政策更严格。 ④指令中并没有规定污泥农用处置中重金属铬、致病菌和有机物的含量,然而,所有的欧盟 15 国对污泥、土壤中的铬含量和铬的年负荷量做出要求,奥地利、丹麦、芬兰、法国、意大利、卢森堡、葡萄牙对致病菌极限值做出要求,奥地利、比利时、法国、德国、西班牙对有机物极限值做出要求。 ⑤只有法国和瑞典允许污泥未经处理在获得授权前提下进行污泥农用,特别的,奥地利规定污泥需经过生物稳定性处理, 丹麦规定污泥需经过稳定化、好氧生物处理或高温消毒处理,芬兰规定污泥需经过厌氧消化或石灰稳定化, 其他国家也都规定需要经过某些预处理后才能将污泥农用。 ⑥对于污泥是否能处置于森林、绿地中,某些国家也做出了规定。 奥地利和比利时严禁将污泥处置于森林, 德国和荷兰严禁将污泥处置于森林和绿地, 丹麦规定只有经过高温消毒的污泥能处置于绿地,法国允许风险最低时的森林处置,但严禁污泥处置于矿山和矿场, 卢森堡对污泥的森林处置提出了附加要求[9]。

除了污泥的填埋和农用,目前欧盟对于污泥的其他处理处置方式,还没有官方的法令规定,只有某些指导和参考意义的文件。

在我国,目前的讨论焦点是应将污泥定义为垃圾还是资源的问题上[10][11],还没有发布标准性文件, 欧盟的这些指令也许能对我国的污泥管理提供借鉴作用。

3 欧洲国家污泥稳定化处理研究

欧盟 15 国的污泥的处理包括稳定化处理(好氧稳定、厌氧稳定、石灰稳定、生物堆肥稳定)、调质处理(石灰调质、其他无机药剂调质、聚合物调质、热调质)、脱水处理(干化床、压滤、离心、带式压滤)、其他处理(热干化、太阳能干化、消毒、长期存储、冷发酵、布袋填料),每个欧盟国家综合上述处理方法,如表 3-表 5 所示[6,12]。

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