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IWA专家组最新报告之污泥处置与管理

2016-11-17 10:00:24 作者:IWA
IWA在2016年10月10日第十届世界水大会上发布了专家组(IWA Specialist Groups, SGs)的最新报告Global Trends & Challenges in Water Science, Research and Management。这份报告的第一版于2012年出版,由IWA的25个专家组对其所在领域的新兴热点进行了总结。今年发布的最新版报告,延续了其对水行业不同领域最新话题和前沿趋势的探讨,参与报告编写的专家组也上升到了36个,所关注的方面更加全面和深入。

这份报告包含38篇不限形式的简报,每篇文章除了水科研和管理方面的愿景和挑战之外,还有各种技术细节和综合性的解决方案,可谓是融合了IWA专家组成员智慧和热情的集体成果。IWA微信公众号将用连载的方式向大家介绍几个跟中国水处理现状密切相关的热点话题。本期要关注的话题是污泥处置与管理。

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第三期:污泥处置与管理

污泥的成本约占了污水处理总成本的一半,污泥处置和管理是全球水行业面临的重大挑战之一。随着人口和经济的增长,未来会兴建更多的新污水厂以及对现有污水厂进行扩建,污泥总量继续增加,而污泥处理标准也会越发严格。在发展中国家,粪便和污泥的管理在保护公众健康和环境卫生中扮演着重要角色。

根据WEF2011年和EuroStat2012年的数据,美国和欧洲每年的污泥产量约在700万吨和1000万吨。但实际中,不同地区的污泥产量差别较大,例如马耳他的污泥产量是欧洲最低的,单位人口当量每天的干污泥产量为仅为0.5g,而奥地利的这个数值则高达97g。污泥产量取决于各国的处理标准以及污水/污泥处理工艺。EuroStat2012年的报告数据显示德国的污泥年产量从250万吨降至200万。但在过去十年里,除了德国,欧洲其他国家的污泥产量成逐年上升的趋势。

欧洲

欧盟污水污泥指令(Sewage SludgeDirective 86/278/EEC) 自1986年生效至今已经沿用了30年,它对污泥农用制定了最低条件,例如污泥中重金属的限值。新的污泥管理指令预计会在不久的将来颁布,到时会提出更高的要求,尤其是在病原体和有机污染物的控制方面。

在欧盟的大管理框架之下,欧洲许多国家都有自己的污泥农用标准,其对重金属、病原体和微量污染物有着更加严格的限值。例如奥地利、捷克、丹麦、法国、德国和瑞典如今对有机微量污染物都有明确的标准限定,其中的一些考核指标包括可吸收有机卤化物 (Adsorbable organohalogen-AOX)、邻苯二甲酸二己酯(DEHP)、直链烷基苯磺酸盐(linear alkylbenzene sulfonate - LAS)、 壬基酚(NP/NPE)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCB)、多氯代二恶英(PCDD)、多氯代苯并呋喃(PCDF)。而奥地利、比利时、荷兰、德国等依靠焚烧和其他热处理工艺的国家,则对重金属的浓度设定了非常低的阈值。德国的标准如下:

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这些标准上的差异最终导致在污泥土地利用和最终处置方式的不同:

另一方面,丹麦、法国、芬兰、意大利、卢森堡和波兰在一些指示细菌和病原体,如沙门氏菌(Salmonella)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、 粪链球菌(faecal streptococci)、肠病毒(enteroviruses)、蠕虫卵(helminth eggs)、肠细菌(enterobacteria)等指标上有更高的标准。

西班牙(65%)、英国(65%)、法国(50%)是主要依靠污泥农用的国家,而希腊和冰岛则只作填埋。但是1999年欧洲颁布的填埋指令(1999/31/EC)要求用填埋方式对污泥作处置,可生物降解的物质含量从2009年的50%减少到2016年的35%。有人预期除非其他方式都不可行,否则填埋这种处置方式将最终在欧洲被摒弃。因此,那些主要使用填埋方式的国家需要寻找替代方案。

结合热电联产的焚烧发电的处理方式在欧洲愈发被采用,目前荷兰和瑞士超过90%的污泥都被焚烧处理。在经过了10年的过渡期后,德国在2015年颁布了污泥法令,否决了污泥农用的可能性,并要求对污泥中的磷进行回收;这个法令同时也要求在2026年后,所有市政污泥都作焚烧处理。而瑞典则是一个例外,他们鼓励污泥的农业回用,40%的磷和10%

的氮通过土地利用得到回收。

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Eurostat统计的2009年欧洲各国城市污水处理厂对产生污泥的处置方式

美国

美国环境保护署EPA的联邦法规40CFRPart 503中规定了污泥管理要求以及促进污泥有效回用的鼓励性措施。在过去几年,有些州已经在它们的污泥土地利用标准上作出了修改,而例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条件更加严格,这一措施大大减少了污泥土地利用的面积和数量。WEF2011年的数据显示,德克萨斯州的污泥土地利用者数量骤减75%,处理量减少25%。而佛罗里达州更是对磷回收和病原体的去除提出了新的要求,并对石灰稳定污泥法采取了限制。其他州也正考虑采用类似的规定。

另外,EPA已经识别了9种污染物(钡、铍、4-氯苯胺、荧蒽、锰、硝酸盐、亚硝酸盐、芘和银)和其他一些有机污染物,并将其纳入日后的法规考虑范围。同时,由于公众对污泥反对态度的增强,美国东岸、加州、佐治亚州等地区正考虑禁止污泥的土地利用。而最近,EPA也对固体废物的定义做出修订,把污水厂污泥也纳入其中,并且寻求针对污水污泥焚烧厂的最大化可控标准(maximum achievable control threshold - MACT)。这样一来,一些不能达标的焚烧厂可能会转而使用更便宜的处理方式,例如填埋。

污泥的资源化利用如今,人们已经意识到污泥不是一种废物,而是一种资源,从中可以回收能源、营养盐、有机物和水。资源回收依旧是污泥处理的中心,其中的重点包括了通过厌氧消化和热水解回收能源回收,与餐厨和其他有机废物一起协同消化增加沼气产量、磷回收和有益的农业回用。但是,由于法规会对重金属、新型污染物和病原体有更严格的要求,污泥农用在未来会遇到更多的挑战。

另一个变化预计是在污水处理工艺方面,产泥量更少的工艺将被更多地应用,例如通过预处理技术回收有机物,或者使用厌氧处理工艺等。另外,我们也需要在污泥浓缩和脱水技术上有所创新。毕竟,污泥中95-99%都是水,污泥的含水率决定了污泥的体积、相应的后续处理设计以及处置方式(土地利用、焚烧或者填埋)。

关于作者

Banu Ormeci,Carleton University,Canada

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