城镇污水处理厂污泥处置标准研究 13页

城镇污水处理厂污泥处置标准研究张辰孙晓王国华上海市政工程设计研究总院1、前言坚持科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，是我国可持续发展的根本，城镇化进程的发展，改善日益恶化的水环境，必将建设大批城镇污水处理厂。据统计，到2005年底，全国城市污水处理率由2000年的34%提高到52%，规划至2010年底，全国城镇污水处理率将达到75%，其中省会城市平均达到80%以上，地级市平均达到60%，县级市达到50%，而目前全国尚有61%的城市(278个)没有污水处理厂，至少有30多个城市约50多座污水处理厂运行负荷率不足30%。因此，为改善环境，保护有限的水资源，污水厂建设刻不容缓。在建设污水处理厂的同时，必须考虑污泥的同步处理处置。《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918)除规定出水水质标准外，还规定污泥的控制标准，提出了污泥稳定化控制指标，就污泥厌氧消化、好氧消化和好氧堆肥等稳定化方法提出了要求，还分别就污泥脱水、填埋和农用时进行了规定。2、国外污泥处置标准和污水处理技术研究相比，我国的污泥处置技术研究比较缺乏。美国环保署1993年制定了《美国生物污泥产生、使用和处置报告》(EPA-503)，详细阐述了污泥的产生、使用、处置和管理要求。对于污泥土地利用，就重金属和病原菌进行规定。在重金属浓度控制如表1\n所示，不仅有最高浓度限制，还有月平均浓度限制、累计负荷限制和年污染负荷限制，另外，在检测方面，不仅有分析手段的规定，还有监测频率的规定。表1美国污泥土地利用中的重金属控制指标最高浓度限制月平均浓度限制累积负荷限制年污染负荷限制1),2)3)污染物mg/kgmg/kgkg/hakg/ha/yAs7541412.0Cd8539392.0Cr300012001200Cu43001500150075Pb84030030015Hg5717170.854)4)4)Mo75－－－Ni42042042021Se10036365.0Zn750028002800140直接利用或袋装5)适用范围所有污泥直接利用袋装利用利用污泥1)干基；2)所有污泥利用必须满足的最高浓度限制；3)与EAP优质污泥(EQ)中重金属浓度限值相同；4)EPA正在重新制定此项标准；5)指污泥装入袋中或其他容器中用来销售或运输后利用。病原菌控制方面如表2所示。表2美国污泥土地利用病原菌控制指标限制项目限制值有机物减量38%粪大肠杆菌<1000CFU/gTS\n沙门氏菌<3MPV/4gTS肠道病毒<1MPV/4gTS寄生虫卵<1ova/4gTS对于污泥与垃圾混合填埋，须满足EPA258的要求，填埋场周围沼气浓度应低于12500ppm(以CH4计)，人工防渗层的渗透系数<1×-1210m/s；地下水中氮的浓度不得超过10mg/L；污泥填埋场渗滤水的排放标准与污水排放要求相同，填埋污泥中的重金属浓度控制标准如表3所示。表3用于填埋污泥中的重金属控制标准污染物浓度(mg/kg干固体)As73Cr600Ni420同样，欧洲各国、日本均发布了相应的标准，包括污泥填埋和污泥焚烧。对于污泥填埋，法国从2002年起禁止非最终处置废物填埋，且含固率大于30%的污泥才能进行填埋；德国的废物填埋需满足严格的废物技术指标；荷兰1993年环境管理法中规定了废物填埋的许可证制度，规定必须经过稳定和脱水处理，含固率要求大于35%、剪切力2大于10kN/m的污泥方可填埋；意大利规定污泥须经过稳定、脱水后才能与城市生活垃圾混合填埋。对于污泥焚烧，制订了较为严格的焚烧尾气排放标准，如表4所示。\n表4欧共体固定源尾气排放标准项目单位标准备注3TSPmg/m103TOCmg/m103HCImg/m103HFmg/m13SO2mg/m50NO+NO32(按NO2计)mg/m2003Cdmg/m0.053Timg/m0.053Hgmg/m0.053Asmg/m0.53Pbmg/m0.53Crmg/m0.53Comg/m0.53Cumg/m0.53Mnmg/m0.53Nimg/m0.53Vmg/m0.53Snmg/m0.5恶英类化合物mg/m30.13、我国污泥处置标准现状相对于国外污泥处置标准，我国至今还没有一个较为健全科学的污水污泥处置标准体系，难以指导污泥处置工作的开展和污泥处置的工程实践，严重影响污泥的最终处置，导致污水厂污泥无序外运，随意丢弃的现象娄有发生。目前，我国的污泥处理处置标准仅局限于单限标准。《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)，为1984年制订颁布，距今已有20年，其中个别重金属指标需要重新研究，病原菌指\n标空白；《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)是较综合的城市污水处理厂污染物排放标准，对污泥脱水、污泥稳定提出了控制指标。基于现状，在建设部标准定额研究所的牵头下，国内从事城镇污水厂设计和运行的多家单位联合开展了标准研究，历时近3年，第一批标准已经公布，《城镇污水处理厂污泥浓度》、《城镇污水处理厂污泥处置分类》、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》和《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》。4、城镇污水处理厂污泥泥质城镇污水处理厂污泥泥质规定了城镇污水处理厂污泥中污染物的控制项目和限值，该标准将控制项目分为基本控制项目和选择性控制项目，基本控制项目包括pH值、含水率等4项，如表5所示，选择性控制项目主要是重金属等污染物，如表6所示。表5污泥泥质基本控制项目和限值序号控制项目限值1pH5－102含水率(%)<803粪大肠菌群菌值>0.0184细菌总数(MPN/kg干污泥)<10\n表6污泥泥质选择性控制项目和限值序号控制项目限值1总镉(mg/kg干污泥)<202总汞(mg/kg干污泥)<253总铅(mg/kg干污泥)<10004总铬(mg/kg干污泥)<10005总砷(mg/kg干污泥)<756总铜(mg/kg干污泥)<15007总锌(mg/kg干污泥)<40008总镍(mg/kg干污泥)<2009矿物油(mg/kg干污泥)<300010挥发酚(mg/kg干污泥)<4011总氰化物(mg/kg干污泥)<10从表5可知，城镇污水处理厂的污泥含水率必须小于80%，这对于目前一些城镇污水处理厂污泥脱水含水率达到82%～85%是一种考验，必须进行整改，降低含水率。从表6的污泥泥质选择性控制项目和限值来看，较《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284)有所变化，主要是总铜和总锌，结合国外标准和我国实际进行适当的调整。5、城镇污水处理厂污泥处置分类该标准规定了城镇污水处理厂污泥处置方式的分类，确定污泥处置方式按污泥的接纳方式进行分类，分类如表7所示。\n表7城镇污水处理厂污泥处置分类序号分类范围备注园林绿化造林、育苗和园林绿化等的基质或肥料污泥土地1土地改良盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改良材料利用注农用农用肥料、农田土壤改良材料在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋(含填混合填埋埋场覆盖材料利用)2污泥填埋单独填埋在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处置特殊填埋填地和填海造地制水泥添加料制水泥的部分原料或添加料污泥建筑制砖制砖的部分原料3材料利用制轻质骨料制轻质骨料(陶粒等)的部分原料制其他建筑材料制生化纤维板等其他建筑材料的部分原料单独焚烧在专门污泥焚烧炉焚烧与垃圾混合焚烧与生活垃圾一同焚烧4污泥焚烧利用火力发电厂焚烧利用工业锅炉焚烧注：农用包括进食物链利用和不进食物链利用两种。5.1污泥处置分类的定义1)关于污泥土地利用美国EPA的Part503中对土地利用的定义为：将污泥在土地上有效利用的消纳方式。本标准定义为：将处理后的污泥作为肥料或土壤改良材料，用于园林、绿化、林业或农业等场合的处置方式。2)关于污泥填埋美国对填埋的定义为：将固体废弃物埋于低地的固体废弃物处置方式。\n本标准定义为：采取工程措施将处理后的污泥集中堆、填、埋于场地内的安全处置方式。3)关于污泥建筑材料利用北京、重庆和上海等地都进行过污泥建筑材料的研究。上海市区某污水厂的部分污泥曾送往水泥厂进行处理，在1350～1650℃的高温中与其它原材料一起燃烧，经测试完全符合质量标准，重金属元素被固定在熟料矿物的晶格里，不会有残渣单独排出，通过了浸出液毒性试验，由于污泥只能充当建筑材料利用的部分原料，本标准定义为：将处理后的污泥作为制作建筑材料的部分原料的处置方式。4)关于污泥焚烧基本沿用了《室外排水设计规范》(GB50014)中的定义：利用焚烧炉将处理后的污泥完全矿化为少量灰烬的处置方式。5.2污泥处置分类本标准规定了污泥处置的分类原则，对四类污泥处置方式进行了规定。1)污泥土地利用污泥经稳定化、无害化处理后，达到土地利用的标准，应推广污泥的土地利用，如污泥园林绿化，用来种植草皮及树木以达到防蚀保土和改善环境的作用；污泥土地改良，改善盐碱地，沙化地的性能；污泥还可以用来种植不进入人类食物链的植物，如玉米等，可用作生产工业酒精的原料。2)污泥填埋混合填埋指污泥与生活垃圾混合在填埋场进行填埋处置，将污泥与生活垃圾进行尽可能充分的混合，然后将混合物平展、压实，进行\n填埋。单独填埋指污泥在专用填埋进行填埋处置，可分为沟填、掩埋和堤坝式填埋三种类型。特殊填埋指污泥填地和污泥填海造地等处置方式。3)污泥建筑材料利用污泥建筑材料利用一般包括用作水泥添加料、制砖和制轻质骨料等，这几方面技术比较成熟，消纳量较大，市场前景较好，可以作为污泥消纳的手段。4)污泥焚烧标准认为污泥焚烧既是污泥处置，又是污泥处理。污泥属于污泥处置，这是因为污泥在焚烧过程中，尤其是在火力发电厂中与煤混烧，利用了污泥本身的热量，且经过焚烧后有机物完全矿化，自身性质已完全改变，符合污泥处置的定义。污泥焚烧也属于污泥处理，这是因为污泥焚烧是污泥稳定化、减量化和无害化处理的过程，符合污泥处理的定义。6、城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质标准规定城镇污水处理厂污泥园林绿化利用的泥质指标、取样和监测等技术要求，对于泥样指标，从外观和嗅觉、稳定化要求、理化指标和营养指标、污染物浓度限值和卫生学指标以及种子发芽指数五方面进行了规定。1)外观和嗅觉必须比较疏松，无明显臭味。2)稳定化要求必须满足GB18918中的相关规定。3)理化指标应满足表8的要求。\n表8理化指标序号控制项目限值6.5～8.5在酸性土壤(PH<6.5)上1PH5.5～7.5在中碱性土壤(PH≥6.5)上2含水率(%)<45营养指标应满足表9的要求。表9营养指标序号控制项目限值总养分[总氮(以N计)＋总磷(以P2O5计)1≥4＋总钾(以K2O计)](%)2有机质含量(%)≥204)污染物浓度限值应满足表10的要求。表10污染物浓度限值限值序号控制项目在酸性土壤在中碱性土壤(PH<6.5)上(PH≥6.5)上1总镉(mg/kg干污泥)<5<202总汞(mg/kg干污泥)<5<153总铅(mg/kg干污泥)<300<10004总铬(mg/kg干污泥)<600<10005总砷(mg/kg干污泥)<75<756总镍(mg/kg干污泥)<100<2007总锌(mg/kg干污泥)<2000<40008总铜(mg/kg干污泥)<800<15009硼(mg/kg干污泥)<150<15010矿物油(mg/kg干污泥)<3000<300011苯并(a)芘(mg/kg干污泥)<3<3多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃12(PCDD/PCDF单位:ng；毒性单位mg/kg干<100<100污泥)\n可吸附有机卤化物(AOX)(以Cl计)13<500<500(mg/kg干污泥)14多氯联苯(PCB)(mg/kg干污泥)<0.2<0.2污泥园林绿化利用与人群接触场合时，其卫生学指标应满足表11的要求，同时，不得检测出传染性病原菌。表11卫生学指标序号控制项目限值1粪大肠菌群菌值>0.012蠕虫卵死亡率>95%5)种子发牙指数应大于70%。为规范污泥的园林绿化利用，提出了一些具体规定，根据污泥使用地点的面积、土壤污染物本底值和植物的需氮量，合理确定污泥使用量；污泥使用后，有关部门应进行跟踪监测；污泥使用地的地下水和土壤的相关指标应满足相应的规定；为了防止对地下水的污染，在地下水水位较高的地点不应使用污泥，在饮用水水源保护地带严禁使用污泥。7、城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质标准规定了城镇污水处理厂污泥进入生活垃圾卫生填埋场混合填埋处理和用作覆盖土的泥质指标、取样与监测等技术要求，对于泥质指标，分为基本指标、安全指标。基本指标应满足表12的要求。\n表12基本指标序号控制项目限值1污泥含水率≤60%2pH5～103混合比例≤8%注：表中pH指标不限定采用亲水性材料(如石灰等)与污泥混合以降低其含水。安全指标中的污染物浓度限值应满足表13的要求。表13污染物浓度限值序号控制项目限值1总镉(mg/kg干污泥)<202总汞(mg/kg干污泥)<253总铅(mg/kg干污泥)<10004总铬(mg/kg干污泥)<10005总砷(mg/kg干污泥)<756总镍(mg/kg干污泥)<2007总锌(mg/kg干污泥)<40008总铜(mg/kg干污泥)<15009矿物油(mg/kg干污泥)<300010挥发酚(mg/kg干污泥)<4011总氰化物(mg/kg干污泥)<10对于用作覆盖土的污泥泥质，也提出了基本指标和卫生学指标。其基本指标应满足表14的要求。表14用作垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标序号控制项目限值1含水率<45%2臭气浓度<2级(六级臭度)3施用后苍蝇密谋<5只/笼·日24横向剪切强度>25kN/m卫生学指标还需满足GB18918中指标要求，如表15。同时不得\n检测出传染性病原菌。表15用作垃圾填埋场终场覆盖土的污泥卫生学指标序号控制项目限值1粪大肠菌群菌值>0.012蠕虫卵死亡率(%)>958、结语历时近三年的城镇污水处理厂系列泥质标准中的第一批已经颁布了，其中《城镇污水处理厂污泥泥质》(CJ247-2007)、《城镇污水处理厂污泥处置分类》(CJ/T239-2007)、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ248-2007）、《城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质》(CJ249-2007)，将以2007年10月1日实施。这只是我国污泥处理标准工作的第一步，按照计划，将对分类中的四大类十四项范围逐步制订相应的标准。城镇污水处理厂污泥处置中的农用、焚烧用泥质、土地改良用泥质、制砖用泥质等四项已列入建设部2007年行业标准制订计划。由于本系列标准还只是泥质标准，将结合我国的国情，逐步开展技术政策、技术规程的研究，形成具有我国特点的系列标准规范、技术规程，规范我国的污泥处置工作，使城镇污水处理厂产生的污泥得到妥善处置，实现污泥减量化、稳定化、无害化，并逐步提高资源化利用率。