近日,中央广播电视总台中国之声播报道了河北省石家庄危废污泥变身有机肥原材料的相关情况。一些不法商家为追求利润,将危险废物污泥掺入有机肥中,严重威胁生态和粮食安全。这一事件让我们深刻认识到,污泥的不当处理会带来巨大危害,但同时也提醒我们,污泥其实可以通过正确的方式进行综合利用,实现变废为宝。

问题1:污泥是什么?

污泥的种类有很多,比如给水厂沉淀的污泥、城镇生活污水处理留下的污泥、城市下水道堆积的污泥、还有河道疏浚的底泥等,因为这些水体未接纳工业废水或医疗废水,整体上重金属、医疗病菌等含量较少,所以它们只能算一般固体废弃物,在国家环保部出台的一般固废名录中属于SW90城市污水污泥和SW91清淤疏浚污泥。

而同时医药化工、金属冶金等大多数工业,都会在生产过程伴随这水洗、沉淀等过程,由此必然产生大量污泥。这部分污泥中将不可避免的含有有机砷/磷/氯/氰化物、镉/铬/镍/锌等金属离子,这一类的污泥当然也就归为危险废弃物,报道中的无极皮革污泥就属于HW21含铬废物193-001-21“使用铬揉剂进行铬揉、复揉工艺产生的废水处理污泥和残渣”;而且其危险特性被标记为T,指的是对生态环境和人体健康具有有害影响的毒性(Toxcity)。

铬是VIB族元素, 它在地壳中分布广泛, 且平均含量为0.010%左右,但随着印染、冶炼和电镀行业的迅速发展,土壤铬污染成了当前普遍关注的环境污染问题。其六价铬化合物是最主要的毒性源,且已被世界癌症协会确认为重要的致癌物质。

对植物来说,低浓度Cr对数种农作物的生长有刺激作用,但当土壤中Cr(Ⅵ)累积过量时,铬离子会结合植物细胞内蛋白质,从而导致细胞失去活性;对人体而言,六价铬对消化道、骨骼、肝肾、呼吸道、生殖系统等都有影响,过量铬被人体吸收会发生癌变,甚至会产生许多自由基与DNA分子结合导致遗传密码的改写,发生遗传性基因受损。

问题2:污泥能否堆肥?

污泥中一般含有有机质,在特定细菌、微生物的作用下,有机质可以降解生成性质稳定的腐殖化产物,这就是所谓的堆肥。自20世纪90年代初开始探索现代意义上的污泥堆肥,并开始了堆肥产品农用研究,从温度、菌种、外加剂等各方面研究堆肥工艺,至今已经成为污泥消纳和处理的三大主要途径(焚烧发电、堆肥农用、干化制砖)之一。据统计2020年,污泥堆肥的工程处理规模达到2096万吨/年,而新建投资规模则达到190亿元/年。

所以从技术上看,污泥堆肥已经相对成熟。但政策上……

2009年提出城镇污水处理污泥可以农用,2018年国家标准GB 4284-2018《农用污泥污染物控制标准》明确达标的城镇污水厂污泥可以施用于耕地、园林等;整体上政策都在强调城镇污水厂处理达标的污泥。更严格的是2021年农业部颁布NY/T 525-2021《有机肥料》,明确禁止任何污泥做为有机肥料的原料使用。

而对于报道中所提到的皮革污泥等危废污泥,自始至终都禁止用于农业堆肥使用。

污泥农用政策标准现状,来源文献

问题3:那污泥应该怎么处理?

2022年年末,全国城市排水管道总长度91.35万公里,同比增长4.73%;污水处理厂处理能力2.16亿立方米/日,同比增长4.04%;干泥产生量约1370万吨,折算80%含水率污泥产生量6850万吨。按照全国城区人口5.65亿人计算,人均产生量超120公斤/年。

各省污泥产生量,数据依据住建部城市建设统计年鉴

针对我国污泥产量大,处理处置形势严峻的问题,《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出要实现污泥稳定化、无害化处置,推进资源化利用。在污泥处理行业,处理的工艺众多,不同泥质的污泥往往有不同的处理方法,比如浓缩(调理)、脱水、厌氧消化、好氧发酵、石灰稳定、干化等技术路线,通过这些前处理工艺初步实现污泥的减量化和稳定化,但资源化一般只有焚烧能源化利用、建材化利用、堆肥农用(如营养土等)。

1)能源化利用

污泥中有大量的有机质,可以通过厌氧发酵或焚烧等方式转化为能源。例如,厌氧消化可以将污泥中的有机质转化为沼气,沼气可以进一步转化为电能或热能,为城市提供清洁能源。此外,焚烧污泥也可以产生热能,用于城市供热或发电、或者用于污泥干化。一般焚烧可最大限度减少污泥容积,将市政污泥体积减小70%~80%;但污泥焚烧后依旧会留存大量飞灰、和残渣,其还需要建材化利用才能进一步消纳。

东莞某污泥焚烧项目,来源见水印

2) 建材化利用

污泥中含有丰富的无机矿物,SiO2和Al2O3占比较高,和传统水泥、陶瓷等建材相似,这为建材化利用提供了可能。当前以污泥烧制陶粒、砖、水泥等已经在市场广泛应用,污泥经过高温烧结,其内部有机组分分解、重金属离子实现稳定化,因此成为当前最具潜力的消纳途径。

3) 堆肥农用

污泥中含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素Ca、Mg、Zn等,施用于农田能够改良土壤结构,增加土壤肥力,促进作物的生长;但同时污泥中含有大量病原菌.寄生虫以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯等难降解有毒有害物,所以污泥农用必须经过处置达标后才能施用于土地中。

前文已经提到,由于当前受到政策的影响,污泥堆肥无法做为有机肥商品售卖,但用于沙化地、盐碱地和废弃矿场土壤修复改良,或园林绿化营养土等依旧有巨大的市场前景。比如三峡集团利用‘厌氧消化+太阳能/低温干化+好氧发酵’的处理工艺,将污泥用于制作园林绿化肥料,实现绿色、循环和可持续发展,实现污泥变废为宝,化污泥为“花海”。

污泥处理示范项目-苏大堰湿地公园,来源澎湃政务:中国三峡集团

除以上三大利用方式之外,污泥还可以制备饲料、提取有价元素等,但不论哪种利用方式,安全处置是首要问题,也就是说病原体和细菌的消杀、重金属离子的稳定化、有毒有机物的分解或矿化等必须要解决。这些繁琐的前置处理工艺,也让污泥的处置和利用成本居高不下,所以开发一种快捷的污泥处理或利用方式依然是当前污泥研究的重点。

Ps. 需要注意,与一般固废处理不同,对于工业污泥这种危废在处置和利用有更加严格的管理规定,危废处理企业必须有《危险废物经营许可证》、危废转移运输必须有《转移联单》……只有严格的管理才能避免这些危废对环境和人体的危害。

参考:

1. 住建部《2022年中国城市建设状况公报》、《2022年城市建设统计年鉴》

2. 生态环境部《固体废物分类与代码目录》、《国家危险废物名录(2021年版)》

3. 国家标准GB 4284-2018《农用污泥污染物控制标准》、行业标准NY/T 525-2021《有机肥料》等

4. 汤克勇.铬的污染源及其危害[J].皮革科学与工程,1997(01):33-37+48.

5. 谢文强.六价铬对人体急性与慢性危害探究[J].资源节约与环保,2016(07):131+135.10.16317/j.cnki.12-1377/x.2016.07.106.

6. 王玉梅.土壤中五种重金属元素的污染及危害评价[J].农民致富之友,2017(19):63.

7. 容群,罗栋源,边鹏洋,高何凤,陈何潇,狄瑜,金晓丹.土壤中铬的迁移转化研究进展[J].四川环境,2018,37(02):156-160.10.14034/j.cnki.schj.2018.02.027.等

8. 谢计平,宋礼,乔明.我国污泥堆肥技术概况与政策标准现状分析[J].资源节约与环保,2024(06):113-116.10.16317/j.cnki.12-1377/x.2024.06.007.

9. 自媒体-污泥处理处置:谈“禁用污泥有机肥”对堆肥产业的影响;直播六安:让污泥“蝶变重生”等。

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来源: 固废实验室