【放眼国际 · 独家连载】德国污水处理面临的新挑战及应对措施——现状篇_水业新闻_行业资讯

【放眼国际 · 独家连载】德国污水处理面临的新挑战及应对措施——现状篇

发布日期：2015-05-26 浏览次数：114

核心提示：【放眼国际 · 独家连载】德国污水处理面临的新挑战及应对措施——现状篇

中国给水排水2025年城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十六届）邀请函暨征稿启事（同期召开固废大会、工业污泥大会、渗滤液大会、高浓度难降解工业废水处理大会）

【放眼国际 · 独家连载】德国污水处理面临的新挑战及应对措施——现状篇

2015-05-21

今天是《德国污水处理面临的新挑战及应对措施》5篇连载的第2篇——现状篇。

作者 | Michael Sturm, Prof. Dr.

翻译 | 张婧怡

污水处理和污泥处置的现状

如之前所述，20世纪末期，生物处理工艺在各个污水处理厂得以广泛应用，甚至包括小型污水处理厂以及分散型污水处理厂。对人口当量小于5000的小型污水处理厂而言，BOD5和COD是唯一的去除对象；对于人口当量为5000~10000的污水处理厂而言，除了BOD5、COD以外，氨氮也是需要去除的对象；对于人口当量大于10000的大型污水处理厂而言，除上述去除对象外，还需要去除氮、磷等营养物。表1展示了原污水中的各项指标平均负荷和浓度；表2展示了污水处理后的最低排放要求。

表1 原污水中各项指标的平均负荷和浓度

表2 污水处理条例中对污水排放的最低限额要求

为了满足以上排放标准，德国目前大约有10000座污水处理厂在运行当中。这些污水厂大约需要处理8千万人口当量的生活污水以及5千万人口当量的工商业污水，这些工商业污水也会排入当地公共排水系统。具体情况见图5和图6。

图5 污水处理厂数量与相应人口当量的分布

图6 2001年与2004年污水处理厂的比对情况

德国大部分污水处理厂都会采用带有硝化/反硝化脱氮功能以及生物/化学除磷功能的改良活性污泥工艺。为了避免反硝化过程所需碳源的大量流失，初沉池的停留时间相对较短，只有0.5到1个小时。大部分水厂都会采用向上流反硝化工艺，其他水厂也有采用间歇反硝化工艺、同步反硝化工艺或者向下流反硝化工艺的。如果采用生物法除磷，需要在工艺段前端设置一个厌氧反应器，并且污水经过好氧曝气后需要回流到前端的厌氧反应器，已达到好氧释磷、厌氧吸磷的目的。除了生物法除磷以外，磷同样可以以磷酸盐的形式通过化学法得以去除。化学法是指向水中投加石灰、铝或者铁盐的方式。生物法和化学法除磷还可以相结合。图7是德国污水处理厂的典型工艺流程图。只有大约3%的污水处理厂会在二级生物处理后加设一个砂滤池，用以去除残留的悬浮物。消毒也是一个可选择的工艺环节，只有当污水需要特殊回用时，才会加设消毒工艺。

图7 德国污水处理厂典型工艺流程图

初沉池的污泥和二沉池的剩余污泥一般都会采用中温厌氧消化和机械脱水处理。脱水后的污泥将被焚烧或者用在农业以及景观工程等方面。

德国的市政污水处理厂每年大约要产生2百万吨污泥（干泥量），其中50%以上的污泥将被焚烧，这其中有20%是独立焚烧的，剩余30%会在发电厂和固体废物焚烧炉里与其他物质一起协同焚烧。除去需要焚烧的污泥以外，剩余不到50%的污泥将被农田以及景观工程利用。自2006年起，因为污泥中有机物含量较高，政府不再允许将其填埋在垃圾场，同时，污泥在农田利用方面的使用率也有所下降，因为污泥中含有重金属、有机化合物以及病原菌等污染物（图8）。

图8 1991年~2008年污泥处置的分布变化

关于污泥的使用，欧洲以及国家有如下规定：

目前欧盟的污泥处置导则中对病原菌削减和土壤中持久性有机物积累的潜能都有相应规定，但是对有机污染物没有明确规定。导则中对土壤和污泥中的七种重金属都设立了上限（镉、铜、镍、铅、锌、汞、铬）。为了加强对环境的保护，并降低污泥中残存病原菌带来的风险，导则中对污泥土地利用、畜牧都有明确的限制。该导则规定，污泥在进行农业利用之前，必须经过适当处理，但是某些特殊条件下也允许将未处理污泥直接填埋在土壤中。此过程被称作污泥处置后的再利用，但是导则中对该采取何种工艺进行污泥处置并没有明确规定。

从1980年中期开始，由于对污泥处置的规范控制以及对危险物质的正确处理，欧盟大部分污水处理厂的污泥中重金属含量开始稳定下降，大部分污水厂的污泥中重金属含量基本都保持在要求限值以内。

在一篇文献中，对于病原菌的描述如下，“病原菌广泛存在于污泥中这一现象吸引了大量的科学研究，这些研究都旨在评估污泥土地利用所可能带来的健康风险。但实际上，相比以上这点，污泥土地利用可能带来的环境风险其实更为重要。虽然目前在欧盟该导则已经生效，但是不难发现，环境风险评价并没有得到相应的重视与研究。”

另外，该文献关于有机污染物的描述如下，“针对潜在性有机污染物所带来的风险，一些专业评估此类风险的权威机构提出了严格的防范控制措施。可能带来此类风险的有机污染物包括：药物、抗生素、代谢活性物质、消费品和工业品、微生物病原菌等”。

但是当然，虽然没有任何确凿的事实经验能够证明污泥在农业利用方面真的会带来危害，可大部分地区还是禁止使用污泥的，例如德国的巴伐利亚地区就不允许污泥在农业中使用。

由于污泥在农业利用中的比例减少，相应的污泥焚烧比例就会增加，但是焚烧却会使得污泥中的营养物和有机物大量流失。污泥的中温消化工艺中，也许可以对磷元素进行一些回收，但是由于其较高的经济费用，这种方法还没有得到广泛应用。

唯一有效解决污泥问题的方法就是减少生产和使用持久性污染物，从而避免它们对水体和土壤产生污染。这样一来，污泥中的有机物和营养物在被利用时，以上这些顾虑都将不复存在。

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