污泥處置|基于GI理念的城鎮(zhèn)污泥土地利用解決方案

　　摘要：介紹了GI的概念和特征，中國(guó)污泥土地利用技術(shù)路線和所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。提出基于GI基礎(chǔ)上的污泥處理系統(tǒng)應(yīng)分為四部分：（1）污泥處理廠；（2）土地利用管理區(qū)；（3）穩(wěn)定化填埋場(chǎng)；（4）土地利用監(jiān)測(cè)區(qū)。分析上述系統(tǒng)符合GI關(guān)于布局及布置、與外部及自然的關(guān)系、服務(wù)功能特性、本身靈活性等四方面特征。最后通過一個(gè)200t/d的污泥處理處置案例，解釋了技術(shù)應(yīng)用的方法，并提出了與技術(shù)推廣相關(guān)六點(diǎn)建議。

　　1.GI的概念與特征

　　GI是綠色基礎(chǔ)設(shè)施（green infrastructure）的縮寫，最早由美國(guó)自然保護(hù)基金（Conservation Fund）和美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）森林服務(wù)部門提出的，旨在促使GI成為區(qū)域和城市規(guī)劃的組成部分，以有效保護(hù)當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)[1]。近些年，GI在發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛地應(yīng)用于生物多樣性保護(hù)、區(qū)域和城市規(guī)劃當(dāng)中，其涵義也因用途不同而異，例如加拿大的GI概念是指基礎(chǔ)設(shè)施工程的生態(tài)化，主要是以生態(tài)化手段來改造或代替道路工程、排水、能源、洪澇災(zāi)害治理以及廢物處理系統(tǒng)等問題。

圖1.1GI典型結(jié)構(gòu)示意圖

　　根據(jù)《加拿大城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)則》，GI應(yīng)具備以下10個(gè)特征：

　?。?）分布式Distributed

　?。?）集群式Clustered

　　（3）相互關(guān)聯(lián)的Interconnected

　?。?）一體化的Integrated

　?。?）以服務(wù)為導(dǎo)向Service Orientation

　?。?）反應(yīng)靈敏Responsive

　?。?）可再生的、低負(fù)面影響的Renewable,Low-impact

　?。?）與使用要求相適應(yīng)的Appropriate(or Well-Matched)

　?。?）多用途的Multi-Purpose

　?。?0）能改變的Adaptable

　　2.污泥土地利用技術(shù)路線與所面臨的風(fēng)險(xiǎn)

　　城鎮(zhèn)發(fā)展對(duì)于土地需求加大，人為活動(dòng)與生態(tài)保護(hù)矛盾日益突出。從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，生態(tài)保護(hù)與城鎮(zhèn)發(fā)展兩者的協(xié)調(diào)成為其中關(guān)鍵，即如何合理地規(guī)劃城鎮(zhèn)用地的擴(kuò)張和有效地保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的安全。

　　中國(guó)目前所面臨的城鎮(zhèn)污水處理廠脫水污泥處理與處置問題，就直接并突出地反映了上述矛盾。截至2011年，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠投入運(yùn)行已超過3000座，脫水污泥年產(chǎn)量也達(dá)到3000萬噸，“十二五”還將完成約3000城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)，屆時(shí)我們將面臨更加嚴(yán)峻的污泥問題。

　　根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，土地利用是解決污泥問題最為有效的途徑之一，但是在中國(guó)無法消除人們對(duì)生態(tài)環(huán)境和自身安全的擔(dān)心，其原因并非對(duì)于泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)本身的不信任，更多的是對(duì)于技術(shù)推廣使用后標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行程度的不信任。

　　能否在規(guī)劃設(shè)計(jì)中引入GI理念，通過辨識(shí)區(qū)域生態(tài)格局中重要的生態(tài)樞紐及其連接廊道，為解決上述問題提供精明保護(hù)（smart conservation）和增長(zhǎng)（smart growth）策略，為城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展留下空間，成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)而有意義課題。

　　2.1污泥土地利用技術(shù)路線

　　根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）》（住建部、國(guó)家發(fā)改委，2011年3月），符合土地利用處置形式要求的處理方法主要包括厭氧消化和好氧堆肥兩類技術(shù)共5條技術(shù)路線：

　?。?）厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發(fā)酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

　?。?）脫水→厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發(fā)酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

　?。?）厭氧消化（或脫水后厭氧消化）→罐車運(yùn)輸→直接注入土壤（改良土壤、限制性農(nóng)用）。

　　（4）脫水→高溫好氧發(fā)酵→土地利用（用于土壤改良、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

　　（5）脫水→高溫好氧發(fā)酵→園林綠化等分散施用。

　　土地利用是基于污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)于長(zhǎng)期施用化肥造成我國(guó)土壤有機(jī)質(zhì)匱乏的現(xiàn)狀，蘊(yùn)藏巨大利用價(jià)值；但與此同時(shí)污泥土地利用所面臨的風(fēng)險(xiǎn)也引起業(yè)內(nèi)的廣泛爭(zhēng)論。

　　2.2污泥土地利用面臨的風(fēng)險(xiǎn)

　　污泥土地利用所面臨的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要包括重金屬、持續(xù)性有機(jī)污染物（POPs）等問題，此外上游原料來源、下游銷納渠道也會(huì)為項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)帶來經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

　　（1）重金屬

　　重金屬規(guī)范分布在空氣、泥土，甚至飲用水中，甚至一些些護(hù)膚品的原料也包含重金屬物質(zhì)。目前我國(guó)制定的泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中重金屬指標(biāo)較發(fā)達(dá)國(guó)家更為嚴(yán)格，以GB/T23486-2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》與美國(guó)EPA40CFRPart503重金屬濃度指標(biāo)對(duì)比為例，詳見下表。

　　表2.1 美國(guó)和中國(guó)泥質(zhì)重金屬濃度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

　　因此，符合標(biāo)準(zhǔn)的污泥按照一定方法施用到土壤中應(yīng)該講是安全的。

　?。?）持續(xù)性有機(jī)污染物（POPs）

　　一些生產(chǎn)部門排放的污水中含有一定的有機(jī)污染物，如聚氯二酚、多環(huán)芳烴以及農(nóng)藥的殘留物。這些物質(zhì)在污水和污泥的處理過程中會(huì)得到一定程度的降解，但一般難以完全去除，在污泥的使用時(shí)還需考慮其可能產(chǎn)生的危害。我國(guó)1984年頒布的《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）增加了礦物油、苯并(a)芘、可吸附有機(jī)鹵化物AOX的限值，《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中增加了石油類、對(duì)多氯代二苯并二惡英/多氯代二苯并呋喃、可吸附性有機(jī)鹵素(AOX)、多氯聯(lián)苯(PCB)等的濃度限值。土地利用的污泥應(yīng)符合上述標(biāo)準(zhǔn)限制。

　　（3）經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)

　　污泥土地利用前穩(wěn)定化處理一般采用高溫好氧發(fā)酵方法，但城鎮(zhèn)污泥含水率高、粘度大、C/N較低，需要添加高C/N、高含固率的物料作為原料，一般采用農(nóng)業(yè)廢棄物如秸稈、稻殼等。但這類物質(zhì)季節(jié)性特征明顯，收集儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)都存在價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，影響運(yùn)行成本的穩(wěn)定。

　　此外發(fā)酵成品出路除上述兩點(diǎn)影響外，還存在使用上的“經(jīng)濟(jì)半徑”，作為有機(jī)肥使用，一般超過50km將不具備競(jìng)爭(zhēng)力，作為營(yíng)養(yǎng)土或土壤改良劑使用則“經(jīng)濟(jì)半徑”更小。如果超出范圍使用發(fā)酵成品，則必需予以補(bǔ)貼，否則經(jīng)濟(jì)上不可行。

　　3.污泥土地利用解決方案

　　3.1區(qū)域的規(guī)劃

　　基于GI基礎(chǔ)上的污泥處理系統(tǒng)應(yīng)分為四部分：

　　（1）污泥處理廠

　　污泥處理廠是污泥處理系統(tǒng)的樞紐，承擔(dān)著對(duì)污泥進(jìn)行無害化、穩(wěn)定化處理的與污水處理廠的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以是一對(duì)一（分散處理），也可以是一對(duì)多（集中處理），好氧發(fā)酵所需的原料來源于土地利用管理區(qū)，發(fā)酵產(chǎn)物根據(jù)檢測(cè)指標(biāo)去往土地利用管理區(qū)、土地利用監(jiān)測(cè)區(qū)、穩(wěn)定化填埋場(chǎng)。

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編輯：王媛媛