城镇污水处理厂污泥处置标准研究.pdf

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1、城镇污水处理厂污泥处置标准研究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、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

2、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、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

3、。在重金属浓度控制如表 1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。表表 1 美国污泥土地利用中的重金属控制指标美国污泥土地利用中的重金属控制指标 最高浓度限制1),2)月平均浓度限制3)累积负荷限制 年污染负荷限制污染物 mg/kg mg/kg kg/ha kg/ha/y As 75 41 41 2.0 Cd 85 39 39 2.0 Cr 3000 1200 1200 Cu 4300 1500 1500 75 Pb 840 300 300 15 Hg 57 17 17 0.85 Mo 75 4)4

4、)4)Ni 420 420 420 21 Se 100 36 36 5.0 Zn 7500 2800 2800 140 适用范围 所有污泥 直接利用或袋装利用污泥 直接利用 袋装利用5)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。表表 2 美国污泥土地利用病原菌控制指标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 1000 CFU/g TS 沙门氏菌 3 MPV/4g TS 肠道病毒 1

5、 MPV/4g TS 寄生虫卵 1 ova/4g TS 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110-12m/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。表表 3 用于填埋污泥中的重金属控制标准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)As 73 Cr 600 Ni 420 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

6、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%、剪切力大于 10kN/m2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。表表 4 欧共体固定源尾气排放标准欧共体固定源尾气排放标准 项 目 单 位 标准 备 注 TSP mg/m3 10 TOC mg/m3 10 HCI mg/m3 10 HF mg/m3 1 SO2 mg/m3 50 NO+NO2(按

7、 NO2计)mg/m3 200 Cd mg/m3 0.05 Ti mg/m3 0.05 Hg mg/m3 0.05 As mg/m3 0.5 Pb mg/m3 0.5 Cr mg/m3 0.5 Co mg/m3 0.5 Cu mg/m3 0.5 Mn mg/m3 0.5 Ni mg/m3 0.5 V mg/m3 0.5 Sn mg/m3 0.5 恶英类化合物 mg/m3 0.1 3、我国污泥处置标准现状、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

8、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

9、 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 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。表表 5 污泥泥质基本控制项目和限值污泥泥质基本控制项目和限值 序号 控 制 项 目 限 值 1 pH 510 2 含水率(%)0.01 4 细菌总数(MPN/kg 干污泥)108 表表 6 污泥泥质选择性控制项目和限值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/

10、kg 干污泥)20 2 总汞(mg/kg 干污泥)25 3 总铅(mg/kg 干污泥)1000 4 总铬(mg/kg 干污泥)1000 5 总砷(mg/kg 干污泥)75 6 总铜(mg/kg 干污泥)1500 7 总锌(mg/kg 干污泥)4000 8 总镍(mg/kg 干污泥)200 9 矿物油(mg/kg 干污泥)3000 10 挥发酚(mg/kg 干污泥)40 11 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

11、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、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。表表 7 城镇污水处理厂污泥处置分类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 土地改良 盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改良材料1 污泥土地利用 农 用注 农用肥料、农田土壤改良材料 混合填埋 在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋(含填埋场覆盖材料利

12、用)单独填埋 在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处置 2 污泥填埋 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 制 砖 制砖的部分原料 制轻质骨料 制轻质骨料(陶粒等)的部分原料 3 污泥建筑材料利用 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 利用火力发电厂焚烧 4 污泥焚烧 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

13、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。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 13501650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

14、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 污泥处置污泥处置 分类分类 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

15、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

16、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、城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质园林绿化用泥质 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。表表 8 理化指标理化指标 序号 控制项目 限 值 6.58.5在酸性土壤(PH6.5)上 1 PH 5.57.5在中碱性土壤(PH6.5

17、)上 2 含水率(%)45 营养指标应满足表 9 的要求。表表 9 营养指标营养指标 序号 控制项目 限 值 1 总养分总氮(以 N 计)总磷(以 P2O5计)总钾(以 K2O 计)(%)4 2 有机质含量(%)20 4)污染物浓度限值应满足表 10 的要求。表表 10 污染物浓度限值污染物浓度限值 限 值 序号 控 制 项 目 在酸性土壤(PH6.5)上 在中碱性土壤(PH6.5)上 1 总镉(mg/kg 干污泥)5 20 2 总汞(mg/kg 干污泥)5 15 3 总铅(mg/kg 干污泥)300 1000 4 总铬(mg/kg 干污泥)600 1000 5 总砷(mg/kg 干污泥)75

18、 75 6 总镍(mg/kg 干污泥)100 200 7 总锌(mg/kg 干污泥)2000 4000 8 总铜(mg/kg 干污泥)800 1500 9 硼(mg/kg 干污泥)150 150 10 矿物油(mg/kg 干污泥)3000 3000 11 苯并(a)芘(mg/kg 干污泥)3 3 12 多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃(PCDD/PCDF单位:ng；毒性单位 mg/kg 干污泥)100 100 13 可吸附有机卤化物(AOX)(以 Cl 计)(mg/kg 干污泥)500 500 14 多氯联苯(PCB)(mg/kg 干污泥)0.2 0.01 2 蠕虫卵死亡率 95%5)种子

19、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、城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质混合填埋用泥质 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。表表 12

20、基本指标基本指标 序号 控 制 项 目 限 值 1 污泥含水率 60%2 pH 510 3 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。表表 13 污染物浓度限值污染物浓度限值 序号 控 制 项 目 限 值 1 总镉(mg/kg 干污泥)20 2 总汞(mg/kg 干污泥)25 3 总铅(mg/kg 干污泥)1000 4 总铬(mg/kg 干污泥)1000 5 总砷(mg/kg 干污泥)75 6 总镍(mg/kg 干污泥)200 7 总锌(mg/kg 干污泥)4000 8 总铜(mg/kg 干污泥)

21、1500 9 矿物油(mg/kg 干污泥)3000 10 挥发酚(mg/kg 干污泥)40 11 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。表表 14 用作垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标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 25 kN/m2 卫生学指标还需满足 GB18918 中指标要求，如表 15。同时不得检测出传染性病原菌。表表 15 用作垃圾填埋场终场覆盖土的污泥卫生学指标用作垃圾填埋场终场覆盖土的污泥卫生学

22、指标 序号 控 制 项 目 限 值 1 粪大肠菌群菌值 0.01 2 蠕虫卵死亡率(%)95 8、结语、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。