我们需要什么样的市政污泥处置理念?(上)
随着市政污泥问题的突显,国家进行了“十二五”规划,但效果差强人意。在世界环保技术日趋成熟的背景下,我们的问题确实是出在环保理念上。在下一个五年计划即将制定之际,如何厘清市政污泥处置的理念显得尤为关键。
本文分成两个部分,第一部分介绍市政污泥的基本情况及污泥土地利用和农用,第二部分简绍市政污泥焚烧。
环保的目的是什么?
市政污泥处置和其它环保类别相同,是一个系统工程。环保的定义是为大自然和人类福祉而保护自然环境,对于市政污泥处置来讲其目的就是“无害于环境”。因此,国家提出的污泥处置政策中“无害化”必然是一切处置方式的前提。
市政污泥害从何来?
在讲到污泥的危害的时候,通常的说法都很复杂,笔者认为美国环保局EPA的划分十分清晰。EPA对用于土地利用的污泥污染物限值分成了两大部分:
一、重金属类
二、病原体及带菌体类。
因此,对于市政污泥的无害化处置也应是围绕这两大污染物。
污泥最终到哪里去?
现有的除焚烧以外的市政污泥处置方式,都无法最终消除污泥。例如堆肥、厌氧消化、热干化、高干脱水等处置工艺,仅能实现一定程度的“减量化”,此类工艺处置后的污泥最终仍会回归至土地。
以美国为例,其涉及市政污泥处置的联邦法律40 CFR Part 503(著名的503法案)由五部分组成:总则、土地利用、表面处理、病原体及带菌体减量、焚烧。其中,表面处理和病原体及带菌体减量都是为了让污泥满足土地利用的规定条件,因此污泥的最终去向只有两个:土地 和 焚烧。
土地利用是什么?
在我国试行的规范中将土地利用与污泥农用区分开来,“土地利用主要包括园林、绿化、林业、垃圾填埋场覆盖土和土壤修复及改良等(不包括污泥农用)。”
而在美国的503法案中,将污泥农用也纳入到土地利用范畴内,“土地利用是指一切将散装或袋装市政污泥应用于土地的形式,并且实益应用均为农业等级。这些实益应用实践包括应用于:农业用地,例如用于生产食物、饲料和纤维作物、草场和牧场;非农业用地,例如森林;公众接触场地,例如公园和高尔夫球场;遭破坏土地,例如废矿、建筑工地和采石场;以及家庭草坪和花园。销售或分发市政污泥产品(例如堆肥或热干化产品)是在土地利用范围内。”
污泥填埋在我国仅作为污泥处置的过渡性措施,在美国更是不被推崇的市政污泥处置方式。
我国如何规范污泥土地利用?
我国的市政污泥土地利用和农用的使用条件有3个标准1,分别对园林绿化、土地改良和农用污泥泥质做了规范。而这三个标准中,除对重金属有限制要求外,农用标准中并无对病原体、细菌和虫卵的要求;对于污泥应用的累积量、施用年限和检测率规范都不完全;“粪大肠菌群值”竟然没有单位;最重要的是三个标准中都有对矿物油和笨并(a)芘的限值要求,而这两项限值仅在1984年版的污泥农用标准中有如下说明:
施用符合本标准污泥时,一般每年每亩用量不超过2000kg(以干污泥计)。污泥中任何一项污泥化合物含量接近于本标准时,连续在同一块土壤上施用,不得超过20年。含无机化合物较少的石油化工污泥,连续施用可超过20年。在隔年施用时,矿物油和笨并(a)芘的标准可适当放宽。
早已被列入《国家危险废物名录》的石油化工污泥竟也赫然出现农用和土地利用允许范畴内!
美国如何规范污泥土地利用?
首先,503法案中明确规定,法案适用于处置生活污水及生活化粪池所产生的市政污泥,不适用于如隔油池残留物或其它泵自商业设施的非生活废水残留物、工业废水处理设施产生的污泥、或自公共废物处理设施的粗砂和筛后残余物。
其次,法案规定了重金属的限值、累计负荷率和年负荷率,并将病原体减量分为CLASS "A"和CLASS "B"两部分。其中A的限值要求较高,如满足A的要求污泥可以出售或分发用于土地利用;B是土地利用和表面处理对于病原体减量的最低要求,未达CLASS "B"的污泥不能做任何土地应用。
同时,法案中还对病原体及带菌体减量工艺做了详细描述和规范,例如对于现在国内正在推广的厌氧消化工艺,法案就规定:
市政污泥厌氧状态下,平均细胞滞留时间和温度范围为35~55℃下15天至20℃下60天”才能满足病原体减量的最低要求,并且挥发性固体减量38%以上才能满足带菌体减量的要求。而对于热干化工艺,更是要求必须干化至含水10%以下方能满足病原体和带菌体减量要求。
不但如此,法案中还有关于不同农作物施用的详细规定,例如:规定农作物收获部分如果与污泥直接接触(如西瓜、南瓜等)则在污泥施用之后14个月不能收获,而收获部分在土层下的(如土豆、萝卜等)则在污泥施用之后20个月不能收获。
第一部分小结
污泥处置(焚烧工艺除外)后还会回归土地。因此采用除焚烧之外的处置工艺之前,都要提前规划后续的处置工艺,是否有足够的可持续的土地施用条件是工艺选择的前提。如果没有足够的土地可供施用,就只能考虑焚烧。
重金属含量是一切土地利用或农用的前提。由于除焚烧外的其它成熟工艺均无法去除污泥中的重金属,因此,在污泥自污水厂产生起其重金属含量就决定了其是否适于土地利用。未处理的市政污泥重金属含量经检测是否达标是其能否被土地利用或农用的前提。
污泥回归土地前必须严格限定其病原体及带菌体的密度。无论是作为农用还是园林绿化、或是土壤改良,这些污泥都无法避免会与人直接接触,必须提前预防其感染的风险。经历了非典和禽流感的中国,对传染病的危害应该有切肤之痛。消化、干化、堆肥等工艺不要过分宣扬其经济效益,应切实关注其工艺对病原体及带菌体的消灭效果。
附录:503法案市政污泥必须经如下工艺处置方能满足CLASS "B"要求。
可显著减少病原体工艺 |
1) 好氧消化 – 市政污泥被空气或氧气搅动以维持好氧状态,平均细胞滞留时间和温度范围为20℃下40天至15℃下60天。 |
2) 风干 – 市政污泥于沙床上或在铺砌或未铺砌的盆地内干燥最少三个月。在这三个月中的两个月环境温度必须高于0℃。 |
3) 厌氧消化 - 市政污泥厌氧状态下,平均细胞滞留时间和温度范围为35~55℃下15天至20℃下60天。 |
4) 堆肥 – 使用容器内、静态空气混合堆放或料堆堆肥方式,市政污泥温度升至40℃以上5天。在这五天中的四个小时,堆肥堆的温度超过55℃。 |
5) 石灰稳定 – 将足够的石灰加入到市政污泥中2小时后将污泥中的pH值升至12。 |
我们需要什么样的市政污泥处置理念?(下)
随着市政污泥问题的突显,国家进行了“十二五”规划,但效果差强人意。在世界环保技术日趋成熟的背景下,我们的问题确实是出在环保理念上。在下一个五年计划即将制定之际,如何厘清市政污泥处置的理念显得尤为关键。本文分成(上)、(下)两个部分,(上)介绍市政污泥的基本情况及污泥土地利用和农用,(下)简绍市政污泥焚烧。
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在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二噁英。燃烧后形成氯苯,后者成为二噁英合成的前体;
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其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二噁英。
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在制造包括农药在内的化学物质,尤其是氯系化学物质,像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。
含氯塑料、含氯碳物质经催化和低温燃烧。
“将购买干化设备的钱存入银行,其利息就足够支付直接焚烧所需的燃料费用了!”
污染物
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单位
|
EPA
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GB 18485
|
镉Cd
|
mg/dscm
|
0.0011
|
0.1
|
一氧化碳CO
|
mg/dscm
|
31
|
80
|
氯化氢HCl
|
mg/dscm
|
0.35
|
50
|
汞Hg
|
mg/dscm
|
0.0010
|
0.05
|
氮氧化物NOx
|
ppmvd
|
30
|
250
|
铅Pb
|
mg/dscm
|
0.00062
|
1.0
|
PCDD/PCDF, TEQ
|
ng/dscm
|
0.0044
|
0.1
|
颗粒物PM
|
mg/dscm
|
9.6
|
20
|
二氧化硫SO2
|
mg/dscm
|
13.9
|
80
|