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污泥处置|基于GI理念的城镇污泥土地利用解决方案

时间:2020-07-08 10:15

来源:中国环保产业

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  摘要:介绍了GI的概念和特征,中国污泥土地利用技术路线和所面临的风险。提出基于GI基础上的污泥处理系统应分为四部分:(1)污泥处理厂;(2)土地利用管理区;(3)稳定化填埋场;(4)土地利用监测区。分析上述系统符合GI关于布局及布置、与外部及自然的关系、服务功能特性、本身灵活性等四方面特征。最后通过一个200t/d的污泥处理处置案例,解释了技术应用的方法,并提出了与技术推广相关六点建议。

  1.GI的概念与特征

  GI是绿色基础设施(green infrastructure)的缩写,最早由美国自然保护基金(Conservation Fund)和美国农业部(USDA)森林服务部门提出的,旨在促使GI成为区域和城市规划的组成部分,以有效保护当地的自然生态系统[1]。近些年,GI在发达国家被广泛地应用于生物多样性保护、区域和城市规划当中,其涵义也因用途不同而异,例如加拿大的GI概念是指基础设施工程的生态化,主要是以生态化手段来改造或代替道路工程、排水、能源、洪涝灾害治理以及废物处理系统等问题。

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图1.1GI典型结构示意图

  根据《加拿大城市绿色基础设施导则》,GI应具备以下10个特征:

  (1)分布式Distributed

  (2)集群式Clustered

  (3)相互关联的Interconnected

  (4)一体化的Integrated

  (5)以服务为导向Service Orientation

  (6)反应灵敏Responsive

  (7)可再生的、低负面影响的Renewable,Low-impact

  (8)与使用要求相适应的Appropriate(or Well-Matched)

  (9)多用途的Multi-Purpose

  (10)能改变的Adaptable

  2.污泥土地利用技术路线与所面临的风险

  城镇发展对于土地需求加大,人为活动与生态保护矛盾日益突出。从可持续发展的角度来看,生态保护与城镇发展两者的协调成为其中关键,即如何合理地规划城镇用地的扩张和有效地保护生态系统的安全。

  中国目前所面临的城镇污水处理厂脱水污泥处理与处置问题,就直接并突出地反映了上述矛盾。截至2011年,全国城镇污水处理厂投入运行已超过3000座,脱水污泥年产量也达到3000万吨,“十二五”还将完成约3000城镇污水处理厂的建设,届时我们将面临更加严峻的污泥问题。

  根据发达国家发展经验,土地利用是解决污泥问题最为有效的途径之一,但是在中国无法消除人们对生态环境和自身安全的担心,其原因并非对于泥质标准本身的不信任,更多的是对于技术推广使用后标准执行程度的不信任。

  能否在规划设计中引入GI理念,通过辨识区域生态格局中重要的生态枢纽及其连接廊道,为解决上述问题提供精明保护(smart conservation)和增长(smart growth)策略,为城镇可持续发展留下空间,成为一个现实而有意义课题。

  2.1污泥土地利用技术路线

  根据《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》(住建部、国家发改委,2011年3月),符合土地利用处置形式要求的处理方法主要包括厌氧消化和好氧堆肥两类技术共5条技术路线:

  (1)厌氧消化→脱水→自然干化(或好氧发酵)→土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用);

  (2)脱水→厌氧消化→脱水→自然干化(或好氧发酵)→土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用);

  (3)厌氧消化(或脱水后厌氧消化)→罐车运输→直接注入土壤(改良土壤、限制性农用)。

  (4)脱水→高温好氧发酵→土地利用(用于土壤改良、园林绿化、限制性农用);

  (5)脱水→高温好氧发酵→园林绿化等分散施用。

  土地利用是基于污泥中含有丰富的有机质及氮磷等营养元素,对于长期施用化肥造成我国土壤有机质匮乏的现状,蕴藏巨大利用价值;但与此同时污泥土地利用所面临的风险也引起业内的广泛争论。

  2.2污泥土地利用面临的风险

  污泥土地利用所面临的技术风险主要包括重金属、持续性有机污染物(POPs)等问题,此外上游原料来源、下游销纳渠道也会为项目的运营带来经营风险。

  (1)重金属

  重金属规范分布在空气、泥土,甚至饮用水中,甚至一些些护肤品的原料也包含重金属物质。目前我国制定的泥质标准中重金属指标较发达国家更为严格,以GB/T23486-2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》与美国EPA40CFRPart503重金属浓度指标对比为例,详见下表。

  表2.1 美国和中国泥质重金属浓度标准对比

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  因此,符合标准的污泥按照一定方法施用到土壤中应该讲是安全的。

  (2)持续性有机污染物(POPs)

  一些生产部门排放的污水中含有一定的有机污染物,如聚氯二酚、多环芳烃以及农药的残留物。这些物质在污水和污泥的处理过程中会得到一定程度的降解,但一般难以完全去除,在污泥的使用时还需考虑其可能产生的危害。我国1984年颁布的《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)增加了矿物油、苯并(a)芘、可吸附有机卤化物AOX的限值,《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中增加了石油类、对多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃、可吸附性有机卤素(AOX)、多氯联苯(PCB)等的浓度限值。土地利用的污泥应符合上述标准限制。

  (3)经营风险

  污泥土地利用前稳定化处理一般采用高温好氧发酵方法,但城镇污泥含水率高、粘度大、C/N较低,需要添加高C/N、高含固率的物料作为原料,一般采用农业废弃物如秸秆、稻壳等。但这类物质季节性特征明显,收集储运环节都存在价格风险,影响运行成本的稳定。

  此外发酵成品出路除上述两点影响外,还存在使用上的“经济半径”,作为有机肥使用,一般超过50km将不具备竞争力,作为营养土或土壤改良剂使用则“经济半径”更小。如果超出范围使用发酵成品,则必需予以补贴,否则经济上不可行。

  3.污泥土地利用解决方案

  3.1区域的规划

  基于GI基础上的污泥处理系统应分为四部分:

  (1)污泥处理厂

  污泥处理厂是污泥处理系统的枢纽,承担着对污泥进行无害化、稳定化处理的与污水处理厂的对应关系可以是一对一(分散处理),也可以是一对多(集中处理),好氧发酵所需的原料来源于土地利用管理区,发酵产物根据检测指标去往土地利用管理区、土地利用监测区、稳定化填埋场。

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编辑:王媛媛

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