近日,中央廣播電視總臺中國之聲播報道了河北省石家莊危廢污泥變身有機肥原材料的相關情況。一些不法商家為追求利潤,將危險廢物污泥摻入有機肥中,嚴重威脅生態和糧食安全。這一事件讓我們深刻認識到,污泥的不當處理會帶來巨大危害,但同時也提醒我們,污泥其實可以通過正確的方式進行綜合利用,實現變廢為寶。

問題1:污泥是什么?

污泥的種類有很多,比如給水廠沉淀的污泥、城鎮生活污水處理留下的污泥、城市下水道堆積的污泥、還有河道疏浚的底泥等,因為這些水體未接納工業廢水或醫療廢水,整體上重金屬、醫療病菌等含量較少,所以它們只能算一般固體廢棄物,在國家環保部出臺的一般固廢名錄中屬于SW90城市污水污泥和SW91清淤疏浚污泥。

而同時醫藥化工、金屬冶金等大多數工業,都會在生產過程伴隨這水洗、沉淀等過程,由此必然產生大量污泥。這部分污泥中將不可避免的含有有機砷/磷/氯/氰化物、鎘/鉻/鎳/鋅等金屬離子,這一類的污泥當然也就歸為危險廢棄物,報道中的無極皮革污泥就屬于HW21含鉻廢物193-001-21“使用鉻揉劑進行鉻揉、復揉工藝產生的廢水處理污泥和殘渣”;而且其危險特性被標記為T,指的是對生態環境和人體健康具有有害影響的毒性(Toxcity)。

鉻是VIB族元素, 它在地殼中分布廣泛, 且平均含量為0.010%左右,但隨著印染、冶煉和電鍍行業的迅速發展,土壤鉻污染成了當前普遍關注的環境污染問題。其六價鉻化合物是最主要的毒性源,且已被世界癌癥協會確認為重要的致癌物質。

對植物來說,低濃度Cr對數種農作物的生長有刺激作用,但當土壤中Cr(Ⅵ)累積過量時,鉻離子會結合植物細胞內蛋白質,從而導致細胞失去活性;對人體而言,六價鉻對消化道、骨骼、肝腎、呼吸道、生殖系統等都有影響,過量鉻被人體吸收會發生癌變,甚至會產生許多自由基與DNA分子結合導致遺傳密碼的改寫,發生遺傳性基因受損。

問題2:污泥能否堆肥?

污泥中一般含有有機質,在特定細菌、微生物的作用下,有機質可以降解生成性質穩定的腐殖化產物,這就是所謂的堆肥。自20世紀90年代初開始探索現代意義上的污泥堆肥,并開始了堆肥產品農用研究,從溫度、菌種、外加劑等各方面研究堆肥工藝,至今已經成為污泥消納和處理的三大主要途徑(焚燒發電、堆肥農用、干化制磚)之一。據統計2020年,污泥堆肥的工程處理規模達到2096萬噸/年,而新建投資規模則達到190億元/年。

所以從技術上看,污泥堆肥已經相對成熟。但政策上……

2009年提出城鎮污水處理污泥可以農用,2018年國家標準GB 4284-2018《農用污泥污染物控制標準》明確達標的城鎮污水廠污泥可以施用于耕地、園林等;整體上政策都在強調城鎮污水廠處理達標的污泥。更嚴格的是2021年農業部頒布NY/T 525-2021《有機肥料》,明確禁止任何污泥做為有機肥料的原料使用。

而對于報道中所提到的皮革污泥等危廢污泥,自始至終都禁止用于農業堆肥使用。

污泥農用政策標準現狀,來源文獻

問題3:那污泥應該怎么處理?

2022年年末,全國城市排水管道總長度91.35萬公里,同比增長4.73%;污水處理廠處理能力2.16億立方米/日,同比增長4.04%;干泥產生量約1370萬噸,折算80%含水率污泥產生量6850萬噸。按照全國城區人口5.65億人計算,人均產生量超120公斤/年。

各省污泥產生量,數據依據住建部城市建設統計年鑒

針對我國污泥產量大,處理處置形勢嚴峻的問題,《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》明確提出要實現污泥穩定化、無害化處置,推進資源化利用。在污泥處理行業,處理的工藝眾多,不同泥質的污泥往往有不同的處理方法,比如濃縮(調理)、脫水、厭氧消化、好氧發酵、石灰穩定、干化等技術路線,通過這些前處理工藝初步實現污泥的減量化和穩定化,但資源化一般只有焚燒能源化利用、建材化利用、堆肥農用(如營養土等)。

1)能源化利用

污泥中有大量的有機質,可以通過厭氧發酵或焚燒等方式轉化為能源。例如,厭氧消化可以將污泥中的有機質轉化為沼氣,沼氣可以進一步轉化為電能或熱能,為城市提供清潔能源。此外,焚燒污泥也可以產生熱能,用于城市供熱或發電、或者用于污泥干化。一般焚燒可最大限度減少污泥容積,將市政污泥體積減小70%~80%;但污泥焚燒后依舊會留存大量飛灰、和殘渣,其還需要建材化利用才能進一步消納。

東莞某污泥焚燒項目,來源見水印

2) 建材化利用

污泥中含有豐富的無機礦物,SiO2和Al2O3占比較高,和傳統水泥、陶瓷等建材相似,這為建材化利用提供了可能。當前以污泥燒制陶粒、磚、水泥等已經在市場廣泛應用,污泥經過高溫燒結,其內部有機組分分解、重金屬離子實現穩定化,因此成為當前最具潛力的消納途徑。

3) 堆肥農用

污泥中含有豐富的有機物和N、P、K等營養元素以及植物生長必需的各種微量元素Ca、Mg、Zn等,施用于農田能夠改良土壤結構,增加土壤肥力,促進作物的生長;但同時污泥中含有大量病原菌.寄生蟲以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯苯等難降解有毒有害物,所以污泥農用必須經過處置達標后才能施用于土地中。

前文已經提到,由于當前受到政策的影響,污泥堆肥無法做為有機肥商品售賣,但用于沙化地、鹽堿地和廢棄礦場土壤修復改良,或園林綠化營養土等依舊有巨大的市場前景。比如三峽集團利用‘厭氧消化+太陽能/低溫干化+好氧發酵’的處理工藝,將污泥用于制作園林綠化肥料,實現綠色、循環和可持續發展,實現污泥變廢為寶,化污泥為“花海”。

污泥處理示范項目-蘇大堰濕地公園,來源澎湃政務:中國三峽集團

除以上三大利用方式之外,污泥還可以制備飼料、提取有價元素等,但不論哪種利用方式,安全處置是首要問題,也就是說病原體和細菌的消殺、重金屬離子的穩定化、有毒有機物的分解或礦化等必須要解決。這些繁瑣的前置處理工藝,也讓污泥的處置和利用成本居高不下,所以開發一種快捷的污泥處理或利用方式依然是當前污泥研究的重點。

Ps. 需要注意,與一般固廢處理不同,對于工業污泥這種危廢在處置和利用有更加嚴格的管理規定,危廢處理企業必須有《危險廢物經營許可證》、危廢轉移運輸必須有《轉移聯單》……只有嚴格的管理才能避免這些危廢對環境和人體的危害。

參考:

1. 住建部《2022年中國城市建設狀況公報》、《2022年城市建設統計年鑒》

2. 生態環境部《固體廢物分類與代碼目錄》、《國家危險廢物名錄(2021年版)》

3. 國家標準GB 4284-2018《農用污泥污染物控制標準》、行業標準NY/T 525-2021《有機肥料》等

4. 湯克勇.鉻的污染源及其危害[J].皮革科學與工程,1997(01):33-37+48.

5. 謝文強.六價鉻對人體急性與慢性危害探究[J].資源節約與環保,2016(07):131+135.10.16317/j.cnki.12-1377/x.2016.07.106.

6. 王玉梅.土壤中五種重金屬元素的污染及危害評價[J].農民致富之友,2017(19):63.

7. 容群,羅棟源,邊鵬洋,高何鳳,陳何瀟,狄瑜,金曉丹.土壤中鉻的遷移轉化研究進展[J].四川環境,2018,37(02):156-160.10.14034/j.cnki.schj.2018.02.027.等

8. 謝計平,宋禮,喬明.我國污泥堆肥技術概況與政策標準現狀分析[J].資源節約與環保,2024(06):113-116.10.16317/j.cnki.12-1377/x.2024.06.007.

9. 自媒體-污泥處理處置:談“禁用污泥有機肥”對堆肥產業的影響;直播六安:讓污泥“蝶變重生”等。

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