污泥处理处置与资源综合利用技术
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2.3 我国污泥处理处置与资源化标准

2.3.1 我国现有的污泥标准概况

要想指导污泥的无害化与资源化,使之有章可循、有法可依,就必须建立一套较为健全、科学的法规与标准体系。在我国标准规范体系中,2007年之前涉及污水污泥处理处置的内容非常有限,仅有《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)两项参照执行的标准规范。

2007年以后,国家对污泥处理处置的管理力度进一步加大。国家环境保护总局启动“环境技术管理体系建设”,并将污水污泥列入首批试点的六大行业之一。为了尽快规范污泥处理处置行为,相关部门分别下达了国家和行业标准制定、修订计划,截至2015年10月,我国已经颁布制定了一系列污泥处理处置相关的国家和行业标准,如表2-21所列。

表2-21 污泥处理处置相关标准汇总

2.3.1.1 污泥排放标准

污泥排放标准主要包括《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)、《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)等,对污泥中各项污染物指标提出了控制要求。

(1)《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)[3]

该标准主要规定了污泥的排放控制标准,规定内容主要有以下几点。

① 城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理,稳定化处理后应达到表2-22所列的规定。

表2-22 污泥稳定化控制指标

② 城镇污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理,脱水后污泥含水率应小于80%。

③ 处理后的污泥进行填埋处理时,应达到安全填埋的相关环境保护要求。

④ 在处理后污泥的农用方面,设定了14项控制指标,前11项沿用《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)中的控制指标,后增加了3项有机物控制指标,同时铜和锌的控制标准也有所放宽。排放污泥中的污染物含量应满足表2-23所示的要求,并且其施用条件必须符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)的有关规定。

(2)《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)[4]

1984年5月18日,中华人民共和国城乡建设环境保护部发布了我国最早的污泥农用标准《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84),对重金属含量及施用管理进行了限定和规范。本标准规定了适于农田施用的城市污水处理厂污泥以及江、河、湖、库、塘、沟、渠中的沉淀污泥所含污染物的控制标准,见表2-23。

表2-23 农用污泥中污染物控制标准值  单位:mg/kg

① 铬的控制标准适用于一般含六价铬极少的具有农用价值的各种污泥,不适用于含有大量六价铬的工业废渣或某些化工厂的沉积物。

② 暂作参考标准。

该标准进行了其他规定,如下所述。

① 施用符合本标准的污泥时,一般每年每亩农田的污泥用量不超过2000kg(以干污泥计)。污泥中任何一项无机化合物的含量接近本标准规定限值时,在同一块土壤上不得连续施用超过20年。对于含无机化合物较少的石油化工污泥,连续施用可超过20年。而当隔年使用时,矿物油和苯并[a]芘的标准可适当放宽。

② 为了防止对地下水的污染,饮水水源保护区不得施用污泥,而砂质土壤和地下水水位较高的农田不宜施用污泥。

③ 生污泥须经高温堆腐或消化处理后方能进行农田施用,可用于大田、园林和花卉地,而在蔬菜地和当年放牧的草地则不宜施用。

④ 在酸性土壤实施污泥施用时,除了必须遵循在酸性土壤上污泥的控制标准外,还应该同时施用石灰以中和土壤的酸性。

⑤ 对于同时含有多种有害物质且含量都接近本标准限值的污泥,应酌情减少施用量。

⑥ 出现因施用污泥而影响农作物生长、发育或农产品超过卫生标准限值的情况时,应该停止施用污泥,并立即向有关部门报告,同时积极采取措施予以缓解,例如施用石灰、过磷酸钙、有机肥等减少农作物对有害物质的吸收,或进行深翻或用客土法进行土壤改良等。

但是《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)距今已有33年,随着时代的进步和国内污染控制技术的发展,其中的许多污染物指标已不符合当今的实际情况,例如该标准对病原菌指标的规定呈现空白,具体的操作规范和管理措施欠缺,已经不能满足现实的使用需要,重金属指标亦需要重新研究。

2.3.1.2 污泥处理处置分类标准

2009年4月13日,国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会正式发布了《城镇污水处理厂污泥处置 分类》(GB/T 23484—2009)标准[5],明确了“污泥土地利用”“污泥填埋”“污泥建筑材料利用”等术语的定义。该标准还按照污泥的最终消纳方式将污泥处置方法分为四大类,并计划按国内相关部门的安排,逐步制定各项相应的标准,从而规范我国的污泥处理处置工作,使城镇污水处理厂污泥得到更为稳妥的处理处置,避免或减轻由其引起的环境污染,如表2-24所列。

表2-24 城镇污水处理厂污泥处置分类

① 农用包括进食物链利用和不进食物链利用两种。

2.3.1.3 污泥泥质标准

(1)《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB/T 24188—2009)[6]

本标准规定了城镇污水处理厂污泥中污染物的控制项目,分为基本控制项目和选择性控制项目两类,基本控制项目包括pH值、含水率等四项,如表2-25所列。选择性控制项目主要是重金属等污染物,并规定了以上污染物控制项目的限值,如表2-26所列。从表2-25可知,城镇污水处理厂污泥的含水率必须小于80%,这对于目前一些城镇污水处理厂来说是一项挑战,故必须对脱水工艺技术进行整改,最大限度地降低含水率。从表2-26的污泥泥质选择性控制项目和限值来看,较《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)有所变化,主要是对总铜和总锌两项指标进行了适当的调整。

表2-25 污泥泥质基本控制项目和限值

表2-26 污泥泥质选择性控制项目和限值

(2)《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》(GB/T 23485—2009)

鉴于我国的经济发展状况,污泥填埋方式在未来相当长的一段时间里仍会存在。目前我国城镇污水处理厂污泥填埋一般采用与生活垃圾混合卫生填埋的方式,但由于污泥的黏度大、含水率高,致使填埋机械在作业中经常打滑和深陷,给填埋作业带来诸多困难,同时污泥的流变性也常使填埋体发生变形和滑坡,给填埋场带来巨大的安全隐患,故出于以上考虑,制定了本标准。《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》(GB/T 23485—2009)由北京市市政工程设计研究总院负责起草,分别从基本指标和安全指标(或卫生学指标)两方面对混合填埋污泥泥质和用作覆盖土的污泥泥质进行了污染物浓度限值,同时还规定了城镇污水处理厂污泥进入生活垃圾卫生填埋场进行混合填埋处理和用作覆盖土时应满足的取样与监测等技术要求。

对于混合填埋污泥中的污染物浓度限值,从基本指标和安全指标2个方面进行了规定。

① 基本指标应满足表2-27所列的要求。

表2-27 进行混合填埋处理的污泥基本指标

注:表中pH值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率。

② 污泥用于混合填埋时,其污染物指标及限值有11项,与《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB 24188—2009)中的选择性控制指标及限值相同。

该标准对于用作覆盖土的污泥泥质也提出了相应的基本指标和卫生学指标。其选择性污染物指标及限值与《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB 24188—2009)中的选择性控制指标及限值相同,其基本指标应满足表2-28所列的要求。此外,其生物学指标还需满足GB 18918—2002中的指标要求。同时,不得检测出传染性病原菌。

表2-28 用作垃圾填埋场覆盖土的污泥基本指标

(3)《城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质》(GB/T 24602—2009)[7]

当污泥不符合卫生要求,有毒有机质含量高,不能作为农副业利用时一般可以考虑采用焚烧的方法处理处置污泥。以焚烧为核心的污泥处置方法是最彻底的处理方法。但在焚烧污泥时不可避免地会产生恶臭气体和废水,烟气需进行洗涤,废水需氧化、脱色、脱臭和过滤后才能达到排放标准。该标准规定了污泥用于单独焚烧时的外观、理化指标以及污染物指标,同时规定了焚烧产生的二次污染应执行的标准。

1)外观 污泥用于干化焚烧或不经干化直接焚烧时,其外观呈泥饼状。

2)理化指标 污泥用于单独焚烧时,理化指标应满足表2-29所列的要求。

表2-29 理化指标

① 干化焚烧含水率(<80%)时指污泥进入干化系统的含水率。

3)污染物指标 污泥用于干化焚烧时,按照HJ/T 299—2007制备的固体废物浸出液最高允许浓度指标应满足表2-30所列的要求。

表2-30 浸出液最高允许浓度指标  单位:mg/L

① “不得检出”指甲基汞<10μg/L,乙基汞<20μg/L。

污泥焚烧过程中污泥所含重金属的残渣和排放的气相成分是污泥焚烧的主要污染物,其污染程度取决于污泥中重金属的含量。污泥中如大量含有汞、镉、铬、铅、铜、锌等重金属,在高温焚烧时,必须控制污染物的浓度。如汞是易蒸发的重金属,在常温下就会蒸发,汞蒸气对人的大脑伤害是极其严重的;镉是熔点较低的金属,在324℃就会熔化散发出剧毒的镉气体;铬金属大都以三价形式存在,少量为六价铬,三价铬污水中盐类在高温条件下发生化学反应,生成铬酸钠,铬酸钠是极易溶于水的致癌物质。

4)其他规定

① 城镇污水厂污泥采用焚烧时,考虑燃烧设备的安全性和燃烧传递条件的影响,腐蚀性强的氯化铁类污泥调理剂应慎用。

② 污泥焚烧的烟气排放控制,应满足GB 16297—1996的要求,二英控制应达到GB 24602—2009的要求。

③ 污泥焚烧炉大气污染物排放标准应符合表2-31所列的规定。

表2-31 焚烧炉大气污染物排放标准

① 本规定的各项标准限值,均以标准状态下含11%O2的干烟气作为参考值换算。

② 烟气最高黑度测定时间,在任何1h内累计不超过5min。

④ 污泥焚烧厂恶臭厂界排放限值:氨、硫化氢、甲硫醇和臭气浓度厂界排放限值根据污泥焚烧厂所在区域,分别按照GB 14554—93相应级别的指标执行。

⑤ 污泥焚烧厂工艺废水排放限值:污泥焚烧厂工艺废水必须由水处理系统进行处理,处理后的水应优先考虑循环再利用;若必须排放时,允许排放的废水中污染物浓度的最高值执行GB 8978—1996。

⑥ 焚烧残余物的处置要求焚烧炉渣必须与除尘设备收集的焚烧飞灰分别收集、贮存和运输。焚烧炉渣按一般固体废物处理,焚烧飞灰应按危险废物处理。其他废气净化装置排放的固体废物应按GB 5085—2007判断是否属于危险废物;当属于危险废物时,则按危险废物处理。

⑦ 污泥焚烧厂噪声控制限值按现行国家标准GB 12348—2008执行。

5)监测频率 该标准规定监测频率为每季度一次,二英类可根据需要进行监测。

(4)《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》(GB/T 24600—2009)[8]

本标准规定了用于土地(包括盐碱地、沙化地和废弃矿场土壤)改良的污泥泥质指标,规定了土地改良污泥使用时的技术要求和注意事项。所以本标准除用于城镇污水处理厂污泥外,也适用于与城镇泥质相类似的污水污泥,如城镇下水道通沟污泥等。规定如下。

1)稳定化要求 污泥土地改良利用前,应满足GB 18918的稳定化控制指标。

2)外观 有呈泥饼形感观,无明显臭味。

3)理化指标及养分指标 污泥用于土地改良时,其理化指标及养分指标应满足表2-32所列的要求。

表2-32 理化指标及养分指标

4)污染物指标和生物学指标 污泥用于土地改良时,其污染物浓度限值应满足表2-33所列的要求,其生物学指标应满足表2-34所列的要求。

表2-33 污染物浓度限值

表2-34 生物学指标

不同种类的污泥其性质和成分差异很大,而且污泥施用对象不同,其土壤条件对污泥污染物具有不同的环境容量,不同的植物种类对污泥的适宜施用量也不同,因此应该根据污泥性质、成分、植物种类、季节、土壤条件及承受能力来合理地进行污泥农用,以使生态风险降至最小,而经济效益达到最大。

(5)《城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质》(GB/T 25031—2010)[9]

利用污泥制砖是一条低成本、无害化的污泥处置途径,比较适合我国的国情,社会经济效益较为明显。除了有机物外,污泥中往往还含有20%~30%的无机物,主要包含硅、铝、铁和钙等成分,与许多建筑材料常用的原料成分及化学特性接近,因此,可以分别利用污泥中的无机成分和有机成分制造建筑材料。在制砖方面,污泥焚烧灰成分中,除二氧化硅含量比制砖黏土偏低外,其余均满足制砖要求,因此,当利用干污泥或污泥焚烧灰制砖时,应添加适量的黏土或硅砂,以提高二氧化硅含量,并且这种污泥用于制砖或制作釉陶管,性能也比较好。作为目前我国专门在污泥建材利用方面制定的唯一标准,它规定了污泥制砖用的基本指标、特色指标、污染物浓度限值、卫生学指标等,其主要内容如下。

1)基本指标 污泥制砖利用时,其基本指标见表2-35所列。

表2-35 基本指标

2)特色指标 污泥制砖利用时,其特色指标见表2-36所列。

表2-36 特色指标

3)污染物浓度限值 污泥制砖利用时,污染物浓度限值的规定基本与《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB 24188—2009)相同,见表2-26,但是其对于总汞、总铅等项目的要求更加严格,单位干污泥中的总汞含量小于5mg/kg,而总铅小于300mg/kg。

4)卫生学指标 污泥制砖利用时,卫生学指标见表2-37。

表2-37 卫生学指标

5)大气污染物排放指标 污泥在运输、贮存和用于制烧结砖的过程中,大气污染物排放最高允许浓度应满足表2-38的限值要求。标准分级、取样与监测需满足GB 18918的规定。

表2-38 厂界(防护带边缘)废气排放最高允许浓度  单位:mg/m3