城镇污泥的生物学指标主要包括卫生学指标(粪大肠菌菌群值、细菌总数、寄生虫卵 含量、蛔虫卵死亡率)和种子发芽指数等。
1.卫生学指标
城镇拷泥卫生学指标的分析方法及采用标准见表1-3。
城镇污泥卫生学指标、检测分析方法及采用标准 表1-3
序号
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指标
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监测分析方法
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采用标准
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发酵法
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GB 7959—2012
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1
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粪大肠菌菌群值
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多管发酵法 滤膜法
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CJ/T 221—2005
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2
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蠕虫卵死亡率
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显微镜法
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GB 7959—2012
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蛔虫卵死亡率
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证微镜法
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GB 7959—2012
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3
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集卵法
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CJ/T 221—2005
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4
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细菌总数
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平皿计数法
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CJ/T 221—2005
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2.种子发芽指数
城镇污泥在农用、林业利用及绿化用时种子发芽率的测试过程中需要在污泥样品滤液 的配制、测试等方面进行操作,具体步骤可分为:
1) {C}污泥样品滤液的配制
以污泥样品按水:物料=3 : 1浸提,160r/min振荡lh后过滤,滤液即为污泥样品滤
液。
2) {C}测试
吸取5mL _液于铺有滤纸的培养皿中,滤纸上放置20颗小白菜或水芹种子,25°C:下 避光培养48h后,测定种子的根长,上述试验设置5组重复进行,同时用去离子水做空白
对照。
计算公:式無式(M5.):.
F = ^ ^ p2 X 100 (1-15)
JDi X -D?
式中F——种子发芽指数,
A,——污泥滤液培养种子的发芽率
A2——污泥滤液培养种子的根长,mm;
Bi——去离子水培养种子的发芽率,%;
B,去离子水培养种子的根长,mm。
1.1.5城缜污泥处理处置的必要性
{C}1.1. {C}5.1污泥的污染物特征及减量化、稳定化处置的必要性
污泥是污水处理过程的主要产物,约40%〜50%的污染物最终进人到城镇污泥中, 这些污染物可能含有全部类型的环境污染物,如日常生活中药物与个人护理品中的大部分 物质、蔬菜中残留的农药、家居中用到的洗涤剂、洁厕灵、空气清新剂、杀虫剂、油漆等 难降解有机物,此外,各种交通工具排放的废气以及轮胎磨损所释放的污染物、城市垃圾 收集转运和处理过程中产生的渗滤液、电池腐蚀后流出的电解液、医院门诊排入下水道的 消毒水、美发美容行业排放的洗涤废水等中的污染物也会部分进入污泥中。
相较于目前国内比较成熟的垃圾收集、分类及处理处置系统,目前我国污泥处理处置 率低,大量的脱水污泥被弃置在沟壑、堤岸、农田中,不仅污染周边环境、散发恶臭气 体、滋生蚊蝇等,而且还非常容易通过土壤污染地下水、被雨水冲人自然水体•对人类健 泰和环境造成不可恢复的破坏和影响.存在严重的二次污染隐患。因此.污泥污染当量 高-其污染程度和污染潜在威胁并不比传统的污水、废气、垃圾小,需高度重视。
美国环保署(以下简称USEPA)曾经多次对污泥中的污染物进行定向调查分析,他 们在1982年首次对40个城市污泥中的优先污染物进行了调查研究,认为污泥潜在污染威 胁巨大;1988年USEPA对479个污水处理厂的污泥处置方式进行了调研,并对176个 污泥样品进行了细致检测,检测指标涉及411种污染物的分布及浓度。结果发现,被检测 的411种污染物中,有157种污染物在污泥中被检出,此次调查结果的反馈成了美国污泥 处理处置503法规制定的主要依据。美国在2006〜2007年期间对3337座国有污水处理厂 污泥中145种目标污染物进行了调查,包括4种阴离子污染物(亚硝酸盐、硝酸盐、氟化 物、水解磷)、28种金属、4种多环芳烃、2种半挥发性物质、11种阻燃剂、72种药品、 25种激素和类固醇等。调查结果表明,上述污染物中的129种污染物存在于污水处理厂 污泥中,该研究结果在2009年1月以《定向全国污泥调查报告》(TNSSS)的形式发布。 毫无疑问,USEPA的研究结果表明城镇污泥中存在大量的污染物,环境风险较高。我国 目前尚未开展大规模的污泥中污染物存在形态及污染特征的调研.但可以肯定的是,我国 污泥亦具有较高的环境风险。
因此,污泥的稳定化和无害化处理处置亟待进行。需要说明的是,这里所说的污泥稳 定化就是通过一定的工艺实现污泥中有机物质的有效破壁和高效降解,实现污泥中细菌、 病原体等物质的髙效杀灭,实现臭味物质的有效去除和高效降解。相对应的,污泥的减量 化和稳定化处理处置可控制污泥对环境的二次污染,通过综合处置实现污泥的变废为宝。 与污水处理系统的建设和运行相类似,城镇污泥处理处置系统的建设和运行是解决城市水 污染和改善水环境的重要措施之一,且两者相互关联、相互影响,密不可分。
{C}1.1. {C}5. 2 j亏泥的资源特征及资源化、能源化处置的必要性
城镇污泥除含有大量的污染物外,还含有大量的有机质和氮、磷等营养物质,其资源 化、能源化潜力巨大。如欧洲一些污水处理厂通过城镇污泥中生物质能源的回收和综合利
第i章概 述
用,已能够满足污水处理过程中60%的电耗需求,经济效益a著:箬将我国每年产生的 3000万t污泥中的一半进行厌氧消化,则沼气产量可达到\「::';: 二年:与欧美发达国 家差距明显的是,我国当前具备污泥厌氧消化功能的城市污水灶理一X超过60座,而真 正实现稳定运行的不足20%,且大部分污泥厌氧消化设施存在=气圭云、运行不稳定等- 缺点.•未能发挥应有的工程效益。与之对应的是,我_ 2::13年能;2S. 52亿t 油当量,居世界第一。磷作为人类生存不可或缺的元素,是不可再生拄.T吴二现有的磷 资源开采量还有100〜300多年,而污泥中含有大量的磷资源,故如何对污污干片53资源、 进行综合回收也成为目前环境领域的重要研究课题4此外,对污泥中蛋白质和腐殖豉资;’1 进行提取和开发,作为动物饲料和新型的高效农业肥,,也是实现污泥资源化的重要途泾: 凃上述污泥资源化和能源化途径钋,污泥也可以通过好氧发酵实现对其中病原微生物的杀 灭和有机质的腐熟,从而可生产出具有一定市场价值的农业肥s好氧发酵获得的农业肥含 有大量的腐殖质、氮、磷、钾等资源,可有效提高土壤肥力、缓解土壤矿化.对保障粮食 生产鼻有十分重要的意义。
我国在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确提出约束性指标:“十- 二五”期间单位麵内生产总值能耗降低20%、主要污物排放总量减少10%,故如何通 过工程技术手段实现污泥中能源和资源的高效回收利用、实现污染物的高效去除,已引起 我国政府和广大学者的关注。
当前,我国污泥资源化和能源化处理处置事业刚刚起步,应积极鼓励污泥的能源化、 资源化利用,通过优惠的补贴政策如再生能源补贴、'碳减排交易等政策的制定和高效执 行.加强污_泥能源化、、资源化利用技术的开发与推广,强化向泻泥要能源和资源,改变将 污水处理厂污泥视为危险废弃物和“消灭污泥”的观念。
{C}1,1. {C}5. 3污泥减量化、无害化及资源化的内在联系
20世紀80年代中期,我国对固体废弃物控制提、出了 “减量化、无害化及资源化”的 基本要求,该基本要求同样适用于污泥处理处置工作。为了更好地推进污泥中能量物质的 =发.我国学者在此基础上对污泥处理处置提出了I ••稳定化、减量化、資源化及能源化” 的基本要求。在过去很长的一段时间内、由于经济技术的限制,我国对污泥处理处置的基 '要求仅停留在“减量化、稳定化”的阶段.并将其作为最紧迫的任务.国家《“十二 全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》明确提出:至2015年重点城市污泥无害化 「0理处置率达80%,其他设市城市达到70%,县城及重点镇达到30%的基本要求。与此 T时,环境保护部办公厅在2010年颁发的《关于加强城镇污水处理厂污泥'污染肪治工作 5=通知》(环办[20iaj 157'号)文件中明确提出:污水处理厂以贮存(即不处理处置) T目的将污泥运出厂<界的,必须将污泥脱水至含水率30%以下。该文件对污泥的减量化 冗稳定化提出了明确要求。需要指出的是•由于政策缺失、资金缺乏、意识淡薄、技术落 G等一系列因素,城镇污水处理厂虽然基本实现了污泥的初步减量化,但未实现污泥的稳 定化处理。据统计,约80%的污水处理厂建有污泥浓缩11水设施,达到T—定程度的减 量叱,但仍然约有8&%的污泥未经稳定化处理。
面对日益严峻的环境形势和节能减排的内外压力,我国对环保事业投资逐年增加.污 斤河题也得到了有效重视,_污泥处理处置的导向从当初的' “减量化、稳定化”向“资源 !七、能源化”迈进。需要指出的是,在未来的污泥处理处置设施设计及’建设中,污泥的
“资源化、能源化”应以“减量化、稳定化’’为前提•而“减量化、稳定化”应以“资源 化、能源化”为条件。因此,如何在杀灭污泥中的病原微生物r固化污泥中的重金属、削
减污泥中的有机污染物的同时,将其进行资源化、能源化开发利用是解决污泥问题的关 键,这也是能否实现“污泥全消纳,能量全平衡.过程全绿色,经济可持续”的关键 所在。
1.2国外污泥处理处置现状、法律法规及相关标准
1. 2.1国外污泥处理处置现状
各国对污泥的处理处置方式差异明显,如美国16000座污水处理厂年产750万t污泥 (干重)中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体用作农田肥料,另外有17%填 埋,20%焚烧,3%用于矿山恢复的覆盖。
2010年,欧洲污泥焚烧占27%.预计2030年达到30%d污泥经适当处理后农用在 欧洲普遍推广,如2010年统计数据显示,欧盟27国污泥农用的比例为39%,根据污泥 农业利用情况•可以发现荷兰、奥地利、希腊、比利时、瑞典、芬兰、德国西南部分州 基本不农用:英国、法国、意大利、西班牙、丹麦、挪威以及卢森堡对农用持鼓励政策. 如英国、丹麦和挪威进行农用的污泥分别占到了其污泥产量的75%、70%和78%。波兰 污泥排放量约为80X104t/a,与西欧相比,波兰更多的是采用高温厌氧消化(产生沼气)、 机械脱水与用溶胞产物脱水干化相结合的处理方法,污泥经过脱水/干化后,使用沼气产 生的能量焚烧,回收灰分中的磷,最后剩余的灰分可用于建筑行业作为建材使用。俄罗斯 主要采用自然干化床处理,封闭干化床一般被用于寒冷潮湿的地区,或用于要求减少占地 空间和消除气味的地区。土耳其污泥处理处置方式包括浓缩、稳定、脱水和干化在内的现 代化处理技术,同时通过焚烧将灰分用作建筑材料。德国每年产生的污泥为(干重)220 万t,大于5000t的污水处理厂设有厌氧消化处理,污水处理厂电耗的40%〜60%则由污 泥厌氧消化产生的沼气提供;英国和法国每年产生的污泥为120万t和85'万t, 60%的污 水处理厂有厌氧稳定处理,以回收污泥中的生物质能。
欧盟各成员国中采用填埋方法处置污泥的比例最低者为英国(8%),最高者为希腊、 卢森堡(90%);在污泥农业利用方面,比例最低者为希腊、爱尔兰(10%),最高者为法 国(60%);进行污泥焚烧比例最低者为意大利(1%),最高者为丹麦(24%);仅有3个' 国家采用填海处置方法,西班牙所占比例最低(1%),爱尔兰最高(35%)。欧盟最近正 在修改废物处理法令,要求欧盟所有国家都必须遵循该法令。最初的法令(86 /278 / EEC)将废物处理分为3个等级,即再使用、再循环与土壤恢复。考虑到公众对废物处理 分3个等级能否满足环境保护的质疑,欧盟于2006年把此法令的3个等级增加到了 5个 等级,,即环境保护、再使用、再循环、土壤恢复和最终处置,并相应制定了严格的标准, 以尽可能地降低污填埋给环境带来的不利影响,特别是对地表水、地下水、土壤、空气 和公众健康的影响。此标准定义了废物的不同分类(市政废物、危险废物、无危险废物和 难降解废物),并且规定了废物的处置地点和填埋方式(表面填埋和深度填埋)。
西欧各国通过严格的法规控制简单的污泥处理/处置方法,倡导污泥的农业利用,在
保护土壤、消除污泥不利影响的同时,最大限度地发挥污泥回用于农业的使用价值。欧洲 环保委员会在环境保护法令中指出,污泥回用于农业必须是安全的.污泥中不应含有对农 作物有害的病原菌。然而,民众却对这种污泥管理策略颇有微词,甚至提出了,严重质疑。 公众担心污泥农用的不利影响主荽体现在:(1)不能满足农作物的营养要求;(2)不利于 对地表水y地下水的保护;(3)污泥中的氮可能造成地下水的污染。对于工业废水处理过 程中产生的污泥,因其含有重金属等有害成分而不宜农用,否则会在一段时间内影响土壌 结构,对农作物和人类健康造成极大危害。在这种情况下,可采用污泥焚烧处置•但处置 成本较高,而且还会破坏污泥本身的肥料价值。尽管如此.有关污泥焚烧的处置方法在欧 洲的一部分地区还是受到了相当程度的重视.往往与垃圾焚烧一并考虑。
日本和韩国以前采用的主流污泥处理处置技术主要包括焚烧、热干化、堆肥及填海, 如韩国曾将大量的污泥(77% )进行填海处置。由于热干化和污泥焚烧处理的能耗极 高,旦为满足严格的尾气排放标准,进一步导致处置成本提高,所以日本已转向制定新的 污泥管理政策,这将对污泥的安全排放起到重要作用。目前,日本已制迸了大区域污泥处 置和资源利用的ACE计划,主要包括污泥无害化后用于农业(包括园林或绿地)、污泥 焚烧后将灰分制成固体砖或其他建筑材料、利用持泥发电及供热。韩国从_2008年开始禁 止污泥填海处置,而现行法律又不容许在农业土地上使用污泥堆肥产生的肥料,因此韩国 也在寻求新的污泥处理处置方法。澳大利亚和新西兰通过努力把有益的农田使用怍为主要 的污泥最终处置方式,澳大利亚3经很好地提高了此方法的使用率,其中6个主要城市 中的5个(占屆家人口 50筠的居住地)几乎将所有的污泥都进行了农业利用.R有墨K 本1个城市的污泥采用堆积方式(65% )。
综上所述,欧美国家目前比较明确地将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓劻方 向。土地利用主要包括三个方面;一是作为农作物、牧场萆地肥料的农用;二是作为林 地、园林绿化肥料的林用;三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区的改良基质。欧美普遍采 用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理,其中50%以上的污泥都经 过了.庚氧消化处理.,.美国还另外建设了 700多套好氧发酵处理设施々污泥的厌氧消化或|子 氧发酵为污泥的土地利用.尤其是农用提供了较好的基础》