城鎮生活污水處理廠(chǎng)在削減水污染負荷的同時(shí)也會(huì )產(chǎn)生大量污泥,如果不能妥善處理處置,會(huì )造成二次污染和資源浪費。目前,昆明市共有38座城鎮生活污水處理廠(chǎng),日產(chǎn)污泥1 059 t,其中主城區污泥產(chǎn)生量占全市的77.8%。昆明市污泥處理處置經(jīng)歷了從簡(jiǎn)易堆存到資源化利用的規范化過(guò)程。以昆明市為例,分析當代城市污泥處理處置技術(shù)路徑的選擇,并進(jìn)行污泥管理現狀分析和處理處置成本測算,提出進(jìn)一步完善污泥處理處置工作的建議。
污泥是城市污水處理的副產(chǎn)物,隨著(zhù)污水處理規模的提升,污泥產(chǎn)生量也逐步增長(cháng),截至2019年,我國污泥產(chǎn)生量已經(jīng)超過(guò)6 000萬(wàn) t,預計到“十四五”末期將超過(guò)9 000萬(wàn) t。污泥既含有有機質(zhì)和氮磷鉀等植物營(yíng)養成分,又含有重金屬和有毒有害物質(zhì),如果不能妥善處理處置,將會(huì )造成二次污染和資源浪費。然而,長(cháng)期以來(lái)我國在污泥處理處置方面存在設施建設滯后、監管體系不完善、資金投入不足等問(wèn)題。昆明市是云南省省會(huì ),肩負著(zhù)打造生態(tài)文明建設排頭兵和“美麗中國”典范城市的重任。然而,昆明市生態(tài)環(huán)境保護工作還面臨不少困難和挑戰,短板之一就是污泥尚未全部妥善處理處置。以往對昆明市污泥處理處置的研究主要集中在泥質(zhì)分析和處理處置技術(shù)方案的可行性方面,鮮有從技術(shù)可行性、環(huán)境友好性、經(jīng)濟合理性、管理有效性等方面對污泥處理處置全過(guò)程開(kāi)展的綜合分析研究。本文從多個(gè)維度分析昆明市污泥處理處置現狀和存在問(wèn)題,提出具有針對性和可行性的對策建議。
01 昆明市城鎮污水處理廠(chǎng)污泥泥量泥質(zhì)分析
1.1 泥量現狀及預測
截至2020年末,昆明市共有38座城鎮生活污水處理廠(chǎng),日產(chǎn)污泥1 059 t,其中昆明市主城區已建成投產(chǎn)13座城鎮生活污水處理廠(chǎng),污泥產(chǎn)生量824 t/d,約占全市的77.8%。
2011至2020年昆明主城城鎮生活污水處理廠(chǎng)污水處理量呈上升趨勢,2015年起污水處理廠(chǎng)處于超負荷運行狀態(tài),污泥產(chǎn)生量隨著(zhù)污水處理量波動(dòng)上升。2011至2020年污泥產(chǎn)生量增加了25.6%;主城各廠(chǎng)平均產(chǎn)泥系數為1.08~1.47 t DS/萬(wàn)m3,呈下降的趨勢,2017至2019年平均產(chǎn)泥系數為1.20 tDS/萬(wàn)m3。
2020年第一、三、六、七八、九、十三等水質(zhì)凈化廠(chǎng)完成了尾水提標改造,以昆明市第一水質(zhì)凈化廠(chǎng)為例,提標改造后產(chǎn)泥系數較原產(chǎn)泥系數增加了11.6%,結合昆明市近期對污水處理廠(chǎng)的提標改造計劃,預測主城實(shí)施提標改造的污水處理廠(chǎng)產(chǎn)泥系數為1.34 tDS/萬(wàn)m3,同時(shí)考慮“十四五”期間污水處理廠(chǎng)的規模、源頭減量工程實(shí)施等情況,預測2025年昆明市主城城鎮污水處理廠(chǎng)污泥產(chǎn)生量約1 208 t/d。
1.2 泥質(zhì)現狀及適宜的處置方式
昆明市污泥泥質(zhì)檢測指標主要為重金屬和營(yíng)養指標兩類(lèi),包括含水率、pH、總鎳、總鋅、總銅、總砷、總汞、總鉛、總鉻、總鎘、有機質(zhì)、總養分等。2017至2019年昆明主城水質(zhì)凈化廠(chǎng)的泥質(zhì)特征見(jiàn)表1。
表1 昆明市主城水質(zhì)凈化廠(chǎng)的污泥特征
昆明市各污水處理廠(chǎng)出廠(chǎng)污泥的pH、有機質(zhì)、氮磷鉀含量等指標基本都能滿(mǎn)足污泥資源化利用要求,主要超標因子為重金屬鎘、砷、汞、鋅。其中鎘超標較為常見(jiàn),與孫建升等(2020)的研究結果一致。與南昌市相比,昆明市污泥有機質(zhì)含量和總養分較高,但重金屬中的鎘、砷、汞、鋅也較高。
2017至2019年10次檢測(2017年2次,2018年4次、2019年4次)昆明主城各城鎮污水處理廠(chǎng)鎘、鋅、汞、砷泥質(zhì)特征見(jiàn)圖1,不同污水處理廠(chǎng)泥質(zhì)有顯著(zhù)區別,宜進(jìn)行分質(zhì)處理處置。其中第一、二、五、六、七(八)、十水質(zhì)凈化廠(chǎng)污泥泥質(zhì)最好,除農用A級泥質(zhì)不滿(mǎn)足以外,其余處置途徑均適用;第四、十一水質(zhì)凈化廠(chǎng)污泥泥質(zhì)較好,除農用A級、園林綠化(酸性土壤)、土地改良(酸性土壤)泥質(zhì)不滿(mǎn)足以外,其余處置途徑均適用;第三水質(zhì)凈化廠(chǎng)污泥除農用A級、農用B級、園林綠化(酸性土壤)、土地改良(酸性土壤)泥質(zhì)不滿(mǎn)足以外,其余處置途徑均適用;第九水質(zhì)凈化廠(chǎng)污泥可通過(guò)污泥焚燒處置,或進(jìn)一步處理后水泥窯協(xié)同處置。
圖1 近3年昆明市主城各城鎮污水處理廠(chǎng)鎘、鋅、汞、砷泥質(zhì)特征
02 昆明市城鎮污水處理廠(chǎng)污泥泥量泥質(zhì)分析
2.1 昆明市污泥處理處置歷程
昆明市污泥處理處置經(jīng)歷了逐步規范化的過(guò)程。2015年以前,昆明主城污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥主要依托昆明市東郊、西郊兩個(gè)生活垃圾填埋場(chǎng)混合填埋。2017年“昆明主城污水處理廠(chǎng)污泥處理處置工程搬遷項目”完工。該項目屬于昆明市第一座無(wú)害化污泥處理處置項目,項目采用“厭氧消化+脫水熱干化”工藝,設計處理規模500 t/d。
由于污泥處理能力不足,《滇池流域水環(huán)境保護治理“十三五”規劃(2016-2020)》中規劃建設昆明市污水處理廠(chǎng)污泥處理處置工程,設計規模為700 t/d,規劃投資5億元,選址位于富民工業(yè)園區現有搬遷項目旁。
2018年,因污泥處理項目推進(jìn)不力被責令整改以后,昆明市編制了《昆明市污泥處理處置專(zhuān)項規劃》,同時(shí)對擬建的“十三五”規劃項目重新研究,對技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了反復論證,最終本著(zhù)“生態(tài)優(yōu)先、保護環(huán)境、資源利用、因地制宜”的原則,提出了“1+N方案”。其中,“1”代表新建200 t/d昆明市城鎮污水處理廠(chǎng)污泥林業(yè)基質(zhì)土資源化利用示范工程,該項目采用好氧發(fā)酵工藝,選址位于昆明市晉寧區昆陽(yáng)磷礦1號采區,產(chǎn)品擬用于磷礦山生態(tài)修復、林業(yè)、園林綠化種植及有機肥生產(chǎn);“N”代表社會(huì )化采購的污泥處理處置項目,優(yōu)先選擇資源化利用的技術(shù)路線(xiàn),兼顧價(jià)優(yōu)者得的市場(chǎng)競爭機制,達到昆明市污泥處理處置管理要求的,經(jīng)昆明市行政主管部門(mén)審批備案,符合一個(gè)納入一個(gè)。目前可納入的“N”包括:①華新水泥(富民)有限公司水泥窯資源化利用干化污泥項目(干化+建材利用,240 t/d);②昆明旭學(xué)建筑勞務(wù)有限公司利用城市脫水污泥進(jìn)行林業(yè)土壤改良項目(好氧發(fā)酵+土地利用,100 t/d);③云南龍氏肥業(yè)有限公司有機固廢無(wú)害化及資源化利用項目(好氧發(fā)酵+土地利用,236 t/d)。