我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(上)
隨著市政污泥問題的突顯,國家進行了“十二五”規劃,但效果差強人意。在世界環保技術日趨成熟的背景下,我們的問題確實是出在環保理念上。在下一個五年計劃即將制定之際,如何厘清市政污泥處置的理念顯得尤為關鍵。
本文分成兩個部分,第一部分介紹市政污泥的基本情況及污泥土地利用和農用,第二部分簡紹市政污泥焚燒。
環保的目的是什么?
市政污泥處置和其它環保類別相同,是一個系統工程。環保的定義是為大自然和人類福祉而保護自然環境,對于市政污泥處置來講其目的就是“無害于環境”。因此,國家提出的污泥處置政策中“無害化”必然是一切處置方式的前提。
市政污泥害從何來?
在講到污泥的危害的時候,通常的說法都很復雜,筆者認為美國環保局EPA的劃分十分清晰。EPA對用于土地利用的污泥污染物限值分成了兩大部分:
一、重金屬類
二、病原體及帶菌體類。
因此,對于市政污泥的無害化處置也應是圍繞這兩大污染物。
污泥最終到哪里去?
現有的除焚燒以外的市政污泥處置方式,都無法最終消除污泥。例如堆肥、厭氧消化、熱干化、高干脫水等處置工藝,僅能實現一定程度的“減量化”,此類工藝處置后的污泥最終仍會回歸至土地。
以美國為例,其涉及市政污泥處置的聯邦法律40 CFR Part 503(著名的503法案)由五部分組成:總則、土地利用、表面處理、病原體及帶菌體減量、焚燒。其中,表面處理和病原體及帶菌體減量都是為了讓污泥滿足土地利用的規定條件,因此污泥的最終去向只有兩個:土地 和 焚燒。
土地利用是什么?
在我國試行的規范中將土地利用與污泥農用區分開來,“土地利用主要包括園林、綠化、林業、垃圾填埋場覆蓋土和土壤修復及改良等(不包括污泥農用)。”
而在美國的503法案中,將污泥農用也納入到土地利用范疇內,“土地利用是指一切將散裝或袋裝市政污泥應用于土地的形式,并且實益應用均為農業等級。這些實益應用實踐包括應用于:農業用地,例如用于生產食物、飼料和纖維作物、草場和牧場;非農業用地,例如森林;公眾接觸場地,例如公園和高爾夫球場;遭破壞土地,例如廢礦、建筑工地和采石場;以及家庭草坪和花園。銷售或分發市政污泥產品(例如堆肥或熱干化產品)是在土地利用范圍內。”
污泥填埋在我國僅作為污泥處置的過渡性措施,在美國更是不被推崇的市政污泥處置方式。
我國如何規范污泥土地利用?
我國的市政污泥土地利用和農用的使用條件有3個標準1,分別對園林綠化、土地改良和農用污泥泥質做了規范。而這三個標準中,除對重金屬有限制要求外,農用標準中并無對病原體、細菌和蟲卵的要求;對于污泥應用的累積量、施用年限和檢測率規范都不完全;“糞大腸菌群值”竟然沒有單位;最重要的是三個標準中都有對礦物油和笨并(a)芘的限值要求,而這兩項限值僅在1984年版的污泥農用標準中有如下說明:
施用符合本標準污泥時,一般每年每畝用量不超過2000kg(以干污泥計)。污泥中任何一項污泥化合物含量接近于本標準時,連續在同一塊土壤上施用,不得超過20年。含無機化合物較少的石油化工污泥,連續施用可超過20年。在隔年施用時,礦物油和笨并(a)芘的標準可適當放寬。
早已被列入《國家危險廢物名錄》的石油化工污泥竟也赫然出現農用和土地利用允許范疇內!
美國如何規范污泥土地利用?
首先,503法案中明確規定,法案適用于處置生活污水及生活化糞池所產生的市政污泥,不適用于如隔油池殘留物或其它泵自商業設施的非生活廢水殘留物、工業廢水處理設施產生的污泥、或自公共廢物處理設施的粗砂和篩后殘余物。
其次,法案規定了重金屬的限值、累計負荷率和年負荷率,并將病原體減量分為CLASS "A"和CLASS "B"兩部分。其中A的限值要求較高,如滿足A的要求污泥可以出售或分發用于土地利用;B是土地利用和表面處理對于病原體減量的最低要求,未達CLASS "B"的污泥不能做任何土地應用。
同時,法案中還對病原體及帶菌體減量工藝做了詳細描述和規范,例如對于現在國內正在推廣的厭氧消化工藝,法案就規定:
市政污泥厭氧狀態下,平均細胞滯留時間和溫度范圍為35~55℃下15天至20℃下60天”才能滿足病原體減量的最低要求,并且揮發性固體減量38%以上才能滿足帶菌體減量的要求。而對于熱干化工藝,更是要求必須干化至含水10%以下方能滿足病原體和帶菌體減量要求。
不但如此,法案中還有關于不同農作物施用的詳細規定,例如:規定農作物收獲部分如果與污泥直接接觸(如西瓜、南瓜等)則在污泥施用之后14個月不能收獲,而收獲部分在土層下的(如土豆、蘿卜等)則在污泥施用之后20個月不能收獲。
第一部分小結
污泥處置(焚燒工藝除外)后還會回歸土地。因此采用除焚燒之外的處置工藝之前,都要提前規劃后續的處置工藝,是否有足夠的可持續的土地施用條件是工藝選擇的前提。如果沒有足夠的土地可供施用,就只能考慮焚燒。
重金屬含量是一切土地利用或農用的前提。由于除焚燒外的其它成熟工藝均無法去除污泥中的重金屬,因此,在污泥自污水廠產生起其重金屬含量就決定了其是否適于土地利用。未處理的市政污泥重金屬含量經檢測是否達標是其能否被土地利用或農用的前提。
污泥回歸土地前必須嚴格限定其病原體及帶菌體的密度。無論是作為農用還是園林綠化、或是土壤改良,這些污泥都無法避免會與人直接接觸,必須提前預防其感染的風險。經歷了非典和禽流感的中國,對傳染病的危害應該有切膚之痛。消化、干化、堆肥等工藝不要過分宣揚其經濟效益,應切實關注其工藝對病原體及帶菌體的消滅效果。
附錄:503法案市政污泥必須經如下工藝處置方能滿足CLASS "B"要求。
可顯著減少病原體工藝 |
1) 好氧消化 – 市政污泥被空氣或氧氣攪動以維持好氧狀態,平均細胞滯留時間和溫度范圍為20℃下40天至15℃下60天。 |
2) 風干 – 市政污泥于沙床上或在鋪砌或未鋪砌的盆地內干燥最少三個月。在這三個月中的兩個月環境溫度必須高于0℃。 |
3) 厭氧消化 - 市政污泥厭氧狀態下,平均細胞滯留時間和溫度范圍為35~55℃下15天至20℃下60天。 |
4) 堆肥 – 使用容器內、靜態空氣混合堆放或料堆堆肥方式,市政污泥溫度升至40℃以上5天。在這五天中的四個小時,堆肥堆的溫度超過55℃。 |
5) 石灰穩定 – 將足夠的石灰加入到市政污泥中2小時后將污泥中的pH值升至12。 |
我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(下)
隨著市政污泥問題的突顯,國家進行了“十二五”規劃,但效果差強人意。在世界環保技術日趨成熟的背景下,我們的問題確實是出在環保理念上。在下一個五年計劃即將制定之際,如何厘清市政污泥處置的理念顯得尤為關鍵。本文分成(上)、(下)兩個部分,(上)介紹市政污泥的基本情況及污泥土地利用和農用,(下)簡紹市政污泥焚燒。
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在對氯乙烯等含氯塑料的焚燒過程中,焚燒溫度低于800℃,含氯垃圾不完全燃燒,極易生成二噁英。燃燒后形成氯苯,后者成為二噁英合成的前體;
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其他含氯、含碳物質如紙張、木制品、食物殘渣等經過銅、鈷等金屬離子的催化作用不經氯苯生成二噁英。
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在制造包括農藥在內的化學物質,尤其是氯系化學物質,像殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑(美軍用于越戰)、多氯聯苯等產品的過程中派生。
含氯塑料、含氯碳物質經催化和低溫燃燒。
“將購買干化設備的錢存入銀行,其利息就足夠支付直接焚燒所需的燃料費用了!”
污染物
|
單位
|
EPA
|
GB 18485
|
鎘Cd
|
mg/dscm
|
0.0011
|
0.1
|
一氧化碳CO
|
mg/dscm
|
31
|
80
|
氯化氫HCl
|
mg/dscm
|
0.35
|
50
|
汞Hg
|
mg/dscm
|
0.0010
|
0.05
|
氮氧化物NOx
|
ppmvd
|
30
|
250
|
鉛Pb
|
mg/dscm
|
0.00062
|
1.0
|
PCDD/PCDF, TEQ
|
ng/dscm
|
0.0044
|
0.1
|
顆粒物PM
|
mg/dscm
|
9.6
|
20
|
二氧化硫SO2
|
mg/dscm
|
13.9
|
80
|