中國城市污泥污染嚴重 污泥處理成第二污染
“京城環保第一大案”讓污泥處置再次進入人們的視線。“中國城市污泥已造成二次污染”，北京大學環境科學與工程學院教授劉陽生和中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心主任陳同斌等專家都表達了相同的憂慮。
污泥如何才能減量化、無害化和資源化妥善處理？中國的污泥處理有何特殊之處？
近日，在由北京大學環境科學與工程學院主辦的中韓活性污泥處理共同技術開發研討會上，中韓專家各抒己見。專家認為，從城市污泥中提取氨基酸微肥可以實現污泥中部分組分的資源化，是污泥資源化方面的一項重要嘗試。但是從固廢的減量化方面來看效果不理想，從污泥中提取的氨基酸畢竟僅占污泥的一小部分，處理后還會遺留大量固體廢物，需要進一步處置……
“本周聚焦”關注“污泥的中國式處理”。
中國城市污泥已造成二次污染
10月22日，“京城環保第一大案”終于塵埃落定。北京市門頭溝法院作出一審判決，承包北京市清河、酒仙橋污水處理廠污泥無害化處置的北京環興園環保科技有限公司法人何濤等人均被法院認定犯重大環境污染罪，何濤被判有期徒刑3年6個月，罰金3萬元，劉永祥和蔣小兵被處以緩刑，吳建華和劉書力則被免予刑事處罰。
此前，何濤等人將北京市清河、酒仙橋污水處理廠6500噸含有多種重金屬和大量細菌的污泥，倒進北京地下水水源保護區的永定河舊河床沙坑內，造成重大污染事故，損失高達上億元。
污泥處置再一次進入人們的視線——鼎沸京城的“京城環保第一大案”是偶然還是必然？至少30多個城市先后爆發過污泥污染事件，廣州《萬噸污泥埋進林場》、《深圳污泥坑管涌威脅自然生態》等報道一再見諸媒體。由此引發出的我國污泥處理處置面臨哪些問題？
污泥的破解之道又是什么？！
污水處理廠遭遇污泥尷尬
上世紀90年代，中國40個城市有78個污水處理廠。
1995年，污水處理廠增加到122個。
2000年，超過400個污水處理廠如雨后春筍般冒出來。
今年6月，這個數字變成驚人的2389個。
污水處理量增加后，隨之而來的是產生的大量污泥。中韓活性污泥處理共同技術開發研討會上，北京大學環境科學與工程學院教授、北京市固體廢物重點實驗室常務副主任劉陽生說：“之前韓國環境產業技術部全炯律介紹韓國2008年一年產濕污泥28.2萬噸，而中國目前一年就產干污泥900萬噸，我很羨慕他們。”中國干污泥占總垃圾量的0.3%，而且每年以10%以上的速度遞增。
濕污泥含水量高達80%；而且有機質含量高，很容易發臭。本來城市污泥是很好的農業肥料，氮、磷、鉀含量遠高于農家肥，可惜污泥含有寄生蟲、病菌等，而且臭味問題很突出，并不太適合直接做肥料。
這讓污泥處置陷入進退兩難的困境。
垃圾填埋場不接受污泥
“垃圾填埋場一般很不喜歡污泥。”中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心主任陳同斌給《科學時報》記者一口氣列舉了好幾條理由：首先，脫水后的污泥黏稠得就像稀湯一樣，不能堆積，而且影響垃圾填埋場的機械作業，縮短垃圾填埋場的使用壽命。
2007年建設部出臺的《城鎮污水處理廠污泥處置—混合填埋泥質》標準和2008年環境保護部出臺的《生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889—2008）》中都明確規定，污泥混合填埋含水率應小于60%。盡管如此，污水處理廠的脫水污泥含水率仍普遍達80%左右。
其次，污泥很容易堵塞垃圾填埋場的滲瀝管道，影響其排水系統的正常運行。
再次，有機物含量高的污泥散發惡臭，還會產生甲烷等溫室氣體，影響垃圾填埋場的穩定性，延長封場的時間。污泥引發的惡臭招致居民抗議，影響社會安定。
“深圳黃涌的垃圾填埋場、廣州垃圾填埋場，這些接受污泥的垃圾填埋場，很快就廢了，而且還出現過垃圾填埋場垮塌事件。”陳同斌展示了很多調查圖片，蚊蠅成堆，臭不堪言。
近年三峽庫區的“污泥填埋危機”就是突出反映。成千上萬噸沒有處置的污泥成為影響三峽庫區水環境安全的最大污染源，數額龐大的污泥處理處置費用成為污水廠正常運行的沉重負擔，直接影響三峽庫區污水的有效治理。有人聳人聽聞夸張，如果資金再不到位，或者技術上處理不當，三峽水庫將成為一個“活性污泥儲存庫”。
劉陽生也展示了他到某污水處理廠調查的圖片，黑漆漆的污泥堆得像小山一樣，等待著雨水的沖刷。“一到夏天，龐各莊這個污泥堆肥廠蚊蟲蒼蠅鋪天蓋地，每年光滅蚊就需要農藥三四噸。”也就是說，沒有及時處理的污泥可能對環境造成二次污染。
曾在湖南省益陽市農藥廠工作過三年的劉陽生甚至為這個堆肥廠出謀劃策，要殺死這些蚊蟲蒼蠅，可能要三四種農藥聯合發力，才能奏效。
劉陽生的調查還顯示，北京某污水處理廠的污泥汞超標。但北京沒有排放含汞廢物企業，究其原因，可能是生活源的含汞廢物進入了污水系統。他拍攝的照片顯示了全國污泥亂倒亂放的可怕現狀，北京市的污泥已流入河北廊坊等地。
中國“重水輕泥”
“中國做污水處理的專家不計其數，但做污泥處置的屈指可數，更何況，做污泥處置的隊伍中，專業的又有幾人呢？”陳同斌毫不客氣地指出，中國的現狀就是典型的“重水輕泥”。
主要還是由于政府投資偏頗造成的。“處理1萬噸城市污水，大約產生8～10噸污泥，污泥與污水的產生比例是萬分之一。但是‘十一五’期間，污泥處理設施的投資很少，少了一大截”。
在國外，污水處理廠污泥處理設施的投資一般占污水處理設施投資的40%～60%。
陳同斌介紹說，現有污水廠很少有符合國家標準的污泥處置設施。污泥的安全處置率小于10%，未經無害化處理的污泥隨意亂丟現象嚴重。過去由于不重視污泥無害化處理問題，加之存在缺少投資和技術不過關等多方面原因，東部某市、河北等省市的堆肥設備閑置，廠區空無一人。甚至投資巨大的中部某省污泥堆肥廠被關閉。污泥問題已成為制約污水行業發展的瓶頸。
當然，這也有歷史原因。“需求決定技術。因為中國近年才加快城市化進程，興起沖水馬桶等，之前一直以旱廁為主，所以這方面的技術沒有跟上。而歐美發達國家不一樣，他們使用沖水馬桶的時間較長，對污水和處理污泥的問題重視得更早一些。”陳同斌表示。
“污泥和污水處理同等重要，如果污泥不妥善處置，就像污水不經處理直接排放一樣。解決不好污泥的問題就不可能從根本上實現水環境的改善！”陳同斌呼吁政府部門、更多的專家、污水處理廠都來關注污泥的處置。中國水協排水專業委員會理事長楊向平、中國人民大學環境學院副院長王洪臣教授等人認為，“治水不治泥，等于未治水”。
韓國鏡鑒：治污不可忽視畜禽養殖業
人們對環境污染問題的關注，常常聚焦于能夠直觀感受到的大氣污染、水污染、噪聲污染、光污染和固體廢棄物污染等，而土地污染則因其隱蔽性而被稱作“看不見的污染”。
與此同時，從污染源的角度來看，人們習慣于緊盯高排污的工礦企業、建筑垃圾及城市等，而畜禽養殖業則似乎被忽略。
而現實情況卻是，最易被人忽視的土地污染與想象中“田園牧歌”式的畜禽養殖業以難以忽視的方式聯系在一起，成為污染的一大重災區。
畜禽糞便藏隱患
近日，中科院南京土壤所教授駱永明在參加“污染場地修復：政策、技術與融資機制”國際研討會時介紹說，蔬菜、畜禽養殖基地的土壤受到污染，其出處是動物糞便，“由于現在很多畜禽飼料中含有重金屬，例如銅、鎘等，這些糞便被用于菜地上，蔬菜基地的土壤同時也會被污染”。
值得注意的是，據《揚子晚報》報道，南京土壤所一項持續2年的調查顯示，畜禽的糞便還含有抗生素，而且抗生素種類多達十幾種。
據介紹，江蘇污染土壤調查只是全國污染土壤調查的一部分。畜禽養殖業帶來的污染問題，之前已經引起了國家的重視。
今年年初，農業部在介紹第一次全國污染源普查的基本情況和普查成果時曾指出，在農業源污染中，比較突出的是畜禽養殖業污染問題，畜禽養殖業的化學需氧量、總氮和總磷分別占農業源的96%、38%和56%。
畜禽糞便與污泥如出一轍
11月21日，“中—韓活性污泥處理共同技術開發研討會”在北京大學舉行，來自韓國環境產業技術部水質政策處的全炯律介紹了韓國畜禽養殖業污染物排放及治理現狀。
污泥處理技術的會議，為何講起了畜禽糞便？
參加研討會的北京大學環境科學與工程學院教授劉陽生介紹了污泥的“三高”特點，一是含水率達80%之高，二是有機物含量非常高，很容易發臭，三是重金屬含量較高。
而據全炯律介紹，由于在畜禽飼料中添加了大量鈣、磷等礦物元素以及銅、鋅、錳等微量元素，同時含有濃度極高的有機物質，使得畜禽糞便具有與污泥幾乎相同的組成特征。
這些特征，恰是畜禽糞便和污泥同樣難以治理的根本原因。全炯律說，畜禽糞便所含的氨、磷濃度非常高，污染負荷量很大，銅、鋅、錳等微量元素隨畜禽糞便排出后若未經處理，就會引發重金屬污染。
同時，畜禽糞便若不經處理就直接用于堆肥，進入土壤的酸性化畜禽糞便會分解成氨乙烯醇、甲基硫醚、二甲胺等惡臭氣體。這與污泥露天堆放帶來的惡臭如出一轍。
韓國絕大部分畜禽糞便被資源化利用
高速增長的集約化、規模化、專業化畜禽養殖業所帶來的環境風險，似乎已經超過了人們的預期和想象。
研討會上，全炯律給出了一份韓國國立環境科學院發布的2007年度全國水質污染調查結果，韓國畜禽糞便產量占全國污水、廢水總量的比例僅為0.8%，可是其污染物負荷量則高達23.6%，超過了來自生活污水和產業廢水的污染負荷。
對于畜禽養殖業污染排放的治理，由韓國環境部、農林水產食品部、農振廳、國土部等中央部委協作承擔起畜禽糞便管理、肥料管理、治理技術和海洋排放等細分職責。并按照養殖規模，采取主體不同的自行處理、公共處理和個別處理等層級化處理方式。
從處理技術手段來看，主要有資源化、凈化、海洋排出等處理辦法。據介紹，2008年韓國85%的畜禽糞便得到了資源化利用，其中，用作堆肥的占79.8%，另有6.3%用于產生沼液。除此，還可利用較為復雜的工藝流程和設施產生生物燃氣用于發電。
地方政府修建的公共處理設施，則采用厭氧、缺氧、好氧組合工藝流程，以達到更高的排放標準。“據我所知，目前韓國為公共處理設施設定的排放標準是最為嚴格的。”全炯律說。同時，他也指出公共處理存在運轉率低，處理效率低等問題。
全炯律介紹說，為了應對當前畜禽污染物排放的現狀，韓國將從擴大修建并強化管理公共處理設施、改善畜禽糞便管理制度、加強凈化處理設施管理等方面入手，進行一系列的管理政策調整。值得一提的是，《家畜糞尿法》于2009年2月提交韓國國會。
我國已將畜禽養殖業污染防治提上日程。2010年6月，農業部辦公廳發布《關于進一步加強重點流域農業面源污染防治工作的意見》。意見強調，“在第一次全國污染源普查農業源普查結果的基礎上，摸清農業源污染的組成、發生特征和影響因素，全面掌握農業面源污染狀況，提出農業面源污染防治對策。”
污泥的中國式處理
污泥產生量的與日俱增與污泥處理能力的嚴重不足、處理手段的嚴重落后形成尖銳的矛盾，大量的濕污泥隨意外運、簡單填埋或堆放，致使許多城市“污泥圍城”。
污泥處理問題已經成為我們無法回避的城市環境問題。
困境：污泥填埋、堆肥、焚燒還是脫水？
污泥處置無非是填埋、堆肥、焚燒幾種。劉陽生一一介紹了各種處置方式的利弊。
城市污泥填埋優點是投資少、容量大、見效快、處置成本低。對前期的污泥處理技術要求較低，一般進行消化減容或讓其自然干化即可。但是原生污泥不能直接與垃圾混合填埋；雖然國家新的填埋標準允許在污泥含水率低于60%的情況下與生活垃圾混合填埋，但是將導致填埋場滲濾液收集系統的堵塞，以及滲濾液中重金屬的進一步升高。因此，填埋場一般不愿意接受城市污泥。
堆肥方式呢？堆肥可以利用污泥中的有機質改善土壤物理結構，增加土壤氮磷含量，實現資源利用。但是氨、硫化氫等惡臭難以控制，重金屬含量一般超標，肥效較低，受銷售半徑和季節的影響。因此，城市污泥堆肥一般適合于重金屬含量滿足要求、且具備應用市場的區域。“堆肥方式要慎重，污泥里也有病菌、寄生蟲、毒性有機物，一定要經過嚴格的無害化處理才能利用，否則存在環境污染風險。”劉陽生建議說，堆肥處置的規模應該由其應用市場的規模來決定，而不是由污泥的實際產生量來決定。
相對而言，劉陽生比較肯定城市污泥焚燒，認為是“徹底的無害化、最大程度的減量化”。該技術在德國應用很廣，但中國污泥焚燒的成本達到六七百元1噸，關鍵問題是會產生二 英，“前不久全國形成反對大浪潮，我也被拉去到處講課，包括給市長們科普”，他坦陳目前這種方式在我國現階段很難推廣。
還有一種選擇是脫水。污泥脫水是污泥處理處置的前提。無論是板框壓濾機、帶式脫水機還是離心脫水機，處理后的污泥含水率仍有百分之七八十。1噸80%含水率的污泥其固體含量為20%，要脫出200公斤的水分才能成為75%含水率的污泥。劉陽生算了一筆賬，如果采用熱能蒸發的方法需要消耗25公斤煤或者18.3立方米的天然氣，能耗很高，不太可取。
曙光：從城市污泥中提取氨基酸微肥
天然氣干化、高溫蒸汽干化、尾氣余熱干化、太陽能干化、石灰干化，劉陽生介紹了這5種城市污泥干化技術。“這5種干化技術各有所長，也有所短，我都曾參與過技術評審”e。
每噸濕污泥利用天然氣干化的成本至少為412元，經過天然氣干化后的污泥可以進行焚燒處理，或者進入水泥窯處置。
高溫蒸汽干化可以將污泥脫水到含水率40%～50%，但在污泥高溫蒸汽處理過程中產生的大量廢水中溶解了原始污泥中的有機污染物，如果這部分污染物又回到污水處理系統，是否意味著一種無休止的污染物循環處理？脫水后的污泥其熱值是否適合于焚燒處理？其有機質含量是否適合于堆肥處理？殘余污泥該如何處置呢？
劉陽生也透露說，他們獨立開發了制備氨基酸微肥技術，這或許能給污水處理廠提供一條生財之道，能夠自己養活自己，而不再是擺設，不再需要向政府要錢。
具體而言，就是將剩余污泥經酸化、水解以及離子交換等工藝過程，得到氨基酸含量為90%的氨基酸鹽。氨基酸鹽既有農藥殺蟲作用，又有肥料作用。10噸干污泥能得到1噸氨基酸微肥。再從氨基酸微肥衍生出氨基酸銅等多種氨基酸藥肥產品。實驗表明，污水處理效果較好。
“從城市污泥中提取氨基酸微肥，污泥中的重金屬能提供植物所需要的微量元素，細菌蛋白質正好是植物所需要的氨基酸，殘余污泥制作成了污水處理需要的生物陶粒，一舉多得，能實現污泥的減量化、無害化和資源化。”劉陽生表示。
主流：生物處理應主導城市污泥處理
“北大的老師也來關注污泥的處理，這很好，但我認為從城市污泥中提取氨基酸微肥可以實現污泥的資源化利用，10噸干污泥能得到1噸氨基酸微肥，但是從固廢的減量化方面來看效果不理想，從污泥中提取的氨基酸畢竟僅占污泥的一小部分，處理后還會遺留大量固體廢物，需要進一步處置。生物處理應主導城市污泥處理，這也是當下的國際主流。”陳同斌向《科學時報》記者重點介紹了基于實時在線監測的智能控制工藝（CTB）及其工程應用。
“惡臭控制是污泥處理的關鍵”。污泥堆肥的臭氣問題可以借助從工藝角度控制出其產生的源頭，并輔以末端的生物除臭方法來解決。
例如在秦皇島的工程中，通過在國際上率先采用溫度—氧氣的實時在線監測系統，及時反饋調控發酵過程中的溫度和氧氣，促進嗜高溫微生物的快速生長和繁殖，并保證發酵過程的氧氣供應，從而抑制硫化氫等臭氣的產生；此外，還使用了生物除臭裝置作為控制臭氣排放的輔助手段不但很好地解決了臭氣問題，還做到了顯著節能和降低除臭成本的效果。該技術先后被科技部、國家發改委、工信部等6個部委和北京市評選為 “國家重點新產品”、“國家鼓勵發展的重大環保技術裝備”、“北京市自主創新產品”、“北京市2010年節能節水減排技術推薦目錄”等。
陳同斌說：“臭氣污染問題之所以突出，是因為沒有考慮除臭問題，或缺乏低成本的臭氣控制手段。我們與北京中科博聯環境工程有限公司合作研發出一種新的智能控制工藝（CTB），通過合理曝氣來抑制臭氣的產生。不能等臭氣產生了再去除臭，應該在源頭控制臭氣的產生。我們先將污泥預破碎，把秸稈、鋸末和腐熟料充分混勻到污泥里面，讓它靜態發酵，通過自動曝氣系統調控氧氣，防止堆體厭氧，調理堆體結構，便于及時補充氧氣，勻翻后熟，鼓風曝氣，智能控制引風生物除臭，廢氣完全可以達標排放。”
臭氣的主要成分是硫化氫，而硫化氫的釋放主要集中在堆肥前期。必須要掌握好硫化氫和氧氣的關系。在工程上，還專門設置了混料車間，避免污泥長時間儲存。另外，裝置了在線監測和智能控制系統，通過智能監控實現高效、低耗的生物除臭。
一整套工藝下來，秦皇島項目的車間臭氣嚴格控制在0.08ppm，一般是0.2ppm。“這都是第三方監測，天津環科院惡臭物質監測重點實驗室現場取樣監測的結果。”陳同斌對監測結果很滿意，“既不影響操作人員的健康，除臭成本和能耗降低80% 以上，不招蚊蠅，降低對設備的腐蝕性，延長使用壽命，不靠翻拋供氧，避免翻拋導致大量產生粉塵。而且發酵時間20天，縮短67%，在-25℃的低溫下也能穩定運行。”陳同斌列舉了CTB智能控制工藝的諸多優點。“就像釀酒一樣，雖然大家都認為是一項很傳統的古老技術，但是如果一批酒出來是52度，另一批酒出來是48度，說明控制工藝還不到位。我們就是要讓每批污泥發酵時間都嚴格控制在20天，否則就占地，現在城市用地多緊張啊，而且耽誤時間。”陳同斌說。
CTB智能控制工藝的第一個工程應用是2002年的漯河污水處理廠（2萬噸），從源頭控制臭氣產生，沒有除臭設施。“一個工藝，既要具備技術可行性，也要經濟合理性，才有生存空間！”陳同斌說。他最為得意的是去年4月剛竣工的秦皇島市污泥生物堆肥工程，技術上從堆肥進而升級為制肥，規模為日處理量200噸，運行成本80元/噸，政府投資4950萬元。
“毫不夸張地說，秦皇島市綠港污泥處理廠已成為中國污泥處理人的朝拜圣地！我也陪同國際水協會（IWA）污泥管理專業委員會原主任李篤忠博士專程去參觀過。”采訪時，陳同斌的電話響起，這個區號為0335的電話是秦皇島污泥處理廠的馬達廠長打來的。他半是抱怨，半是驕傲，“又有美國的團隊前來參觀、學習。我們的污泥工程建成后，接待任務很大，接待費超支很多，你們應該補償一下”。
陳同斌也介紹了上海松江污泥生物處理工程，“上海水務局立志把這個工程做成最嚴格控制臭氣的污泥發酵處理工程，一樓處理污泥，二樓喝咖啡，這該多好！”
陳同斌樂觀地估計，國家會在“十二五”期間加大對污泥行業的扶持力度，通過政策出臺、技術標準制定、資金支持等多途徑促進污泥處理處置整個產業鏈的發展。
跨國技術合作促污泥脫水走向低碳
中國目前每年產生的干污泥達900萬噸，而其含水率則普遍高達80%。
在“中—韓活性污泥處理共同技術開發研討會”上，北京大學環境科學與工程學院教授劉陽生介紹了中國污泥處理的現狀。污泥的最終處置，基本采用填埋、堆肥、焚化等幾種方式，以力圖實現污泥的減量化、無害化和資源化。
俗話說“拖泥帶水”，不論采取何種方式，脫水都是污泥處理處置的必要前提。然而想辦法從污泥中盡可能“榨出水分”卻也并非易事。
劉陽生舉例說，1噸80%含水率的污泥，要脫出200千克水分才能成為75%含水率的污泥，而采用熱能蒸發的方法，就需要消耗25千克煤，或者18.3立方米天然氣。
除了采用天然氣干化、蒸汽干化、石灰干化等主要干化技術，以使得污泥最終能夠用于填埋或焚燒，另一種常用的脫水方式，便是利用脫水機進行處理。主要的污泥脫水設施有：板框壓濾機、帶式脫水機和離心脫水機。因需要與濃縮池配合使用，這些設施常常固定建設在污泥處理場，且多有耗能量高、噪聲大、占用空間大等弊端。
而通過微生物高溫發酵蒸發水分的生物干化，主要是利用微生物分解有機質的過程中釋放的生物能來完成蒸發脫水的過程，是一條前景看好的污泥深度脫水途徑。這一過程不需要消耗化石燃料，因此能耗和處理成本較低，而且可以顯著減少碳排放，如將污泥發酵產品用于草皮種植，不僅不會產生碳排放，而且每噸污泥固定650 公斤的碳。秦皇島污泥生物干化工程就是一個運行效果的大型示范工程。
2008年，北京大學環境科學與工程學院與韓國ARK（株）股份有限公司展開合作，共同開發利用螺旋壓榨技術的“移動式污泥脫水機”。兩年內，分別在河北保定污水處理廠、深圳觀瀾污水處理廠和南山污水處理廠進行試驗測試。在保定的測試結果顯示，脫水濾餅含水率可達70%至65%。
據ARK公司員工樸允成介紹，他們采用了污泥處理方式發展的一種新變化，就是將污泥通過水與高分子聚合體沖淡形成的凝聚劑，加工為易于機器處理的絮狀物。
除此，據ARK公司介紹，這種新型的脫水機除了具有安裝所需空間小，脫水效率高等優勢，更重要的在于消耗更少的電量、降低二氧化碳排放。
樸允成認為，使用脫水設備使得污泥餅含水率降低以增加最終處理效率、資源化利用、防止污泥二次污染、發展污泥低排放系統，這些都是未來污泥處理的主流方向。
因此在ARK公司看來，隨著中國環境標準的強化、相關法律法規的出臺，中國必然需要配備更多的污泥處理裝置。
中韓合作項目的中方負責人、北京大學環境科學與工程學院教授欒勝基希望，雙方的合作項目能夠在快速城市化發展過程中的農村和城郊地區得到應用，進行分散式生活污水的處理，并提高污泥脫水率。
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