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给水排水 |昆明市污泥处理处置现状及对策

城镇生活污水处理厂在削减水污染负荷的同时也会产生大量污泥,如果不能妥善处理处置,会造成二次污染和资源浪费。目前,昆明市共有38座城镇生活污水处理厂,日产污泥1 059 t,其中主城区污泥产生量占全市的77.8%。昆明市污泥处理处置经历了从简易堆存到资源化利用的规范化过程。以昆明市为例,分析当代城市污泥处理处置技术路径的选择,并进行污泥管理现状分析和处理处置成本测算,提出进一步完善污泥处理处置工作的建议。

污泥是城市污水处理的副产物,随着污水处理规模的提升,污泥产生量也逐步增长,截至2019年,我国污泥产生量已经超过6 000t,预计到“十四五”末期将超过9 000t。污泥既含有有机质和氮磷钾等植物营养成分,又含有重金属和有毒有害物质,如果不能妥善处理处置,将会造成二次污染和资源浪费。然而,长期以来我国在污泥处理处置方面存在设施建设滞后、监管体系不完善、资金投入不足等问题。昆明市是云南省省会,肩负着打造生态文明建设排头兵和“美丽中国”典范城市的重任。然而,昆明市生态环境保护工作还面临不少困难和挑战,短板之一就是污泥尚未全部妥善处理处置。以往对昆明市污泥处理处置的研究主要集中在泥质分析和处理处置技术方案的可行性方面,鲜有从技术可行性、环境友好性、经济合理性、管理有效性等方面对污泥处理处置全过程开展的综合分析研究。本文从多个维度分析昆明市污泥处理处置现状和存在问题,提出具有针对性和可行性的对策建议。

01 昆明市城镇污水处理厂污泥泥量泥质分析

1.1 泥量现状及预测

截至2020年末,昆明市共有38座城镇生活污水处理厂,日产污泥1 059 t,其中昆明市主城区已建成投产13座城镇生活污水处理厂,污泥产生量824 t/d,约占全市的77.8%

20112020年昆明主城城镇生活污水处理厂污水处理量呈上升趋势,2015年起污水处理厂处于超负荷运行状态,污泥产生量随着污水处理量波动上升。20112020年污泥产生量增加了25.6%;主城各厂平均产泥系数为1.08~1.47 t DS/m³,呈下降的趋势,20172019年平均产泥系数为1.20 tDS/m³。

2020年第一、三、六、七八、九、十三等水质净化厂完成了尾水提标改造,以昆明市第一水质净化厂为例,提标改造后产泥系数较原产泥系数增加了11.6%,结合昆明市近期对污水处理厂的提标改造计划,预测主城实施提标改造的污水处理厂产泥系数为1.34 tDS/m³,同时考虑“十四五”期间污水处理厂的规模、源头减量工程实施等情况,预测2025年昆明市主城城镇污水处理厂污泥产生量约1 208 t/d

1.2 泥质现状及适宜的处置方式

昆明市污泥泥质检测指标主要为重金属和营养指标两类,包括含水率、pH、总镍、总锌、总铜、总砷、总汞、总铅、总铬、总镉、有机质、总养分等。20172019年昆明主城水质净化厂的泥质特征见表1

1 昆明市主城水质净化厂的污泥特征

昆明市各污水处理厂出厂污泥的pH、有机质、氮磷钾含量等指标基本都能满足污泥资源化利用要求,主要超标因子为重金属镉、砷、汞、锌。其中镉超标较为常见,与孙建升等(2020)的研究结果一致。与南昌市相比,昆明市污泥有机质含量和总养分较高,但重金属中的镉、砷、汞、锌也较高。

2017201910次检测(20172次,20184次、20194次)昆明主城各城镇污水处理厂镉、锌、汞、砷泥质特征见图1,不同污水处理厂泥质有显著区别,宜进行分质处理处置。其中第一、二、五、六、七(八)、十水质净化厂污泥泥质最好,除农用A级泥质不满足以外,其余处置途径均适用;第四、十一水质净化厂污泥泥质较好,除农用A级、园林绿化(酸性土壤)、土地改良(酸性土壤)泥质不满足以外,其余处置途径均适用;第三水质净化厂污泥除农用A级、农用B级、园林绿化(酸性土壤)、土地改良(酸性土壤)泥质不满足以外,其余处置途径均适用;第九水质净化厂污泥可通过焚烧处置,或进一步处理后水泥窑协同处置。

1 3年昆明市主城各城镇污水处理厂镉、锌、汞、砷泥质特征

02 昆明市城镇污水处理厂污泥泥量泥质分析

2.1 昆明市污泥处理处置历程

昆明市污泥处理处置经历了逐步规范化的过程。2015年以前,昆明主城污水处理厂产生的污泥主要依托昆明市东郊、西郊两个生活垃圾填埋场混合填埋。2017年“昆明主城污水处理厂污泥处理处置工程搬迁项目”完工。该项目属于昆明市第一座无害化污泥处理处置项目,项目采用“厌氧消化+脱水热干化”工艺,设计处理规模500 t/d

由于污泥处理能力不足,《滇池流域水环境保护治理“十三五”规划(2016-2020)》中规划建设昆明市污水处理厂污泥处理处置工程,设计规模为700 t/d,规划投资5亿元,选址位于富民工业园区现有搬迁项目旁。

2018年,因污泥处理项目推进不力被责令整改以后,昆明市编制了《昆明市污泥处理处置专项规划》,同时对拟建的“十三五”规划项目重新研究,对技术路线进行了反复论证,最终本着“生态优先、保护环境、资源利用、因地制宜”的原则,提出了“1+N方案”。其中,“1”代表新建200 t/d昆明市城镇污水处理厂污泥林业基质土资源化利用示范工程,该项目采用好氧发酵工艺,选址位于昆明市晋宁区昆阳磷矿1号采区,产品拟用于磷矿山生态修复、林业、园林绿化种植及有机肥生产;“N”代表社会化采购的污泥处理处置项目,优先选择资源化利用的技术路线,兼顾价优者得的市场竞争机制,达到昆明市污泥处理处置管理要求的,经昆明市行政主管部门审批备案,符合一个纳入一个。目前可纳入的“N”包括:①华新水泥(富民)有限公司水泥窑资源化利用干化污泥项目(干化+建材利用,240 t/d);②昆明旭学建筑劳务有限公司利用城市脱水污泥进行林业土壤改良项目(好氧发酵+土地利用,100 t/d);③云南龙氏肥业有限公司有机固废无害化及资源化利用项目(好氧发酵+土地利用,236 t/d)。

目前,昆明市已经形成了一种政府主导、社会参与的污泥处理处置模式。昆明市污泥处理处置设施规模为1 276 t/d,其中建材利用740 t/d(占58%),土地利用536 t/d(占42%),已经具备了污水处理厂污泥全部妥善处理处置的能力。

2.2 昆明市污泥处理处置路径分析

污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则。污泥处置路径的选择应综合考虑泥质特征及当地的自然环境状况、社会经济情况、可利用的社会资源等方面。目前国内各主要城市对污泥处理处置技术路线的选择都是因地制宜,采取多元化处置方式,其中北京、南宁等以土地利用为主,武汉、重庆等以建材利用为主,上海、广州等以焚烧为主。

结合昆明实际,利用SWOT分析方法,综合分析四类污泥处置路径的优势(S)、劣势(W)、机遇(O)和挑战(T)。各种污泥处置路径各有利弊,但污泥焚烧选址困难,目前在昆明市没有可行性,同时考虑到昆明市高标准保护生态环境的要求,昆明市污泥处置应以资源化利用为原则,采用土地利用和建材利用并行的处置路径,填埋处置为应急措施。同时,应通过污水处理厂源头减量提质、全市域全过程优化调控、上下游产业生态链接模式构建等保障措施,实现污泥的“减量化、稳定化、无害化、资源化”。

2.3 昆明市污泥处理处置现状及趋势

“水十条”提出“地级及以上城市污泥无害化处理处置率要求于2020年底前达到90%以上”的要求。参考《城镇污水处理工作考核暂行办法》附件中污泥处置的评分细则计算无害化率,即资源化利用(土地利用、建材利用)按100%、焚烧90%、达卫生填埋标准填埋70%、其他处置(含应急处置)30%。近年来(见图2),昆明市污泥处理处置方式逐渐从填埋和应急处置为主转变为土地利用和建材利用为主,污泥无害化处理处置率逐年提高,2020年无害处置率达95.94%,达到“水十条”目标要求。

2 各种处理处置技术方案的SWOT分析

2 20172020年昆明市污泥处理处置情况

03 昆明市污泥管理现状和处理处置成本分析

3.1 昆明市污泥管理现状

目前昆明市污泥处理处置的行政主管部门在滇池流域内为昆明市滇管局,在滇池流域外为昆明市住建局,其他部门在各自职责范围内配合做好污泥处理处置相关工作。城镇生活污水处理厂运营单位应对污水处理过程产生的污泥承担处理处置主体责任,对污泥出厂、运输、贮存、计量、处理、处置实施全过程管理。污泥处理处置设施运营单位负责污泥的安全处理处置。

为规范污泥处理处置管理,昆明市建立了一套污泥处理处置地方标准体系,包括《城镇污泥处理厂污泥处理处置规范》《城镇污水处理厂污泥处理处置项目环保验收技术指南》《城镇污水处理厂污泥处理处置企业环保检查技术指南》《城镇污水处理厂污泥处理处置环境监测技术规范》《城镇污水处理厂污泥处置 土地利用技术规范》等,分别从污染源头、过程、末端明确污泥处理处置环境监管要求,有助于规范污泥的处理处置工作。目前昆明市已按照地方标准要求,污泥产生、运输、处理和处置实行同样式三联单管理,同时建设了污泥运输调度管理平台,通过信息化手段,实现污泥产生、过磅、运输、处置的全过程信息化管理,基本做到了污泥“来源可溯、轨迹可循、去向可查”。

3.2 昆明市污泥处理处置成本分析

据统计,昆明市目前共有宜良红狮环保科技有限公司水泥窑协同处置项目、华新水泥(富民)有限公司水泥窑资源化利用项目两个建材利用处置点,昆明市城镇污水处理厂污泥林业基质土资源化利用示范工程、昆明旭学建筑劳务有限公司利用城市脱水污泥进行林业土壤改良项目、云南龙氏有机固废无害化及资源化利用项目三个土地利用处置点。各处置点的运行成本也高低不一,建材利用运行成本为388~680/t湿污泥,土地利用运行成本为320~490/t湿污泥,与国内其他城市相比处于中间水平(见表3)。

3 昆明市与国内其他城市处理处置成本对比分析

根据目前昆明市各处置点的运行成本,并结合其前端处理项目的运行成本、运输成本等,测算得出建材利用处理处置成本约为561/t湿污泥,土地利用处理处置成本约为575/t湿污泥。按产泥系数将污泥处理处置成本折算到吨污水处理费中,则建材利用处理处置成本为0.33 /m³污水,土地利用处理处置成本为0.34/m³污水。

04 昆明市污泥处理处置存在问题及对策建议

4.1 存在问题

1)污泥处理处置路径还需进一步优化。一是污泥应急处置场地难以落实。污泥填埋项目“邻避效应”突出,县(市)区政府出于自身环境监管和社会经济发展考虑多持反对意见,应急填埋处置场地难以落实,将导致昆明市污泥处理处置没有应急场所,抵御风险的能力较弱。二是处理处置路径的选择尚未考虑碳中和的新要求和新趋势。污泥处理处置路径的选择是多目标决策的问题,然而目前昆明市污泥处理处置路径选择是主要考虑环境污染风险管控和处理处置成本控制,未能充分衔接国家提出的碳中和战略。

2)部分污水处理厂的泥质还存在重金属较高的问题。昆明市第三、九水质净化厂污泥长期以来镉、汞、砷等重金属含量较高,不能满足农业、园林绿化及土地改良等土地利用泥质标准,其中近三年九厂镉含量可高达72.6 mg/kg,不满足任何资源化利用泥质标准要求,重金属超标是制约其污泥后续处置的主要因子。

3)污泥管理水平有待进一步提高。一是污泥处理处置主体责任及相关方职责尚未明确。昆明市虽发布了一系列污泥处理处置的地方标准,但主体责任及相关方职责尚未明确,不利于污泥处理处置各项工作规范化进行。二是尚未实施信息公开。昆明市正在推进污泥处理处置信息化管理,但尚未实施信息公开,社会公众参与度不高。

4)社会化污泥处理处置监管有待加强。针对社会化污泥处理处置服务供应商的长效管理机制不健全,管理手段缺乏,应急处置能力不足,仍然存在污泥不能全部妥善处理处置的风险。污泥处理处置的地方标准体系仍需完善,缺乏土地利用污泥产品的质量标准,尽管地方标准《城镇污水处理厂污泥处理处置环境监测技术规范》明确提出污泥土地利用项目应开展环境本底监测、地下水和土壤环境跟踪监测,但对于分散的污泥产品使用活动还缺少监管。

5)污泥处理处置资金缺口大,急需建立完善污泥处理处置费的收费及支付机制。202012月,昆明市发展和改革委员会发布了《关于调整主城区供水价格的通知》,居民生活水价由原来的3.45/m³调整为4.2/m³,但其中污水处理费用未进行调整,仍为1/m³。经测算,目前昆明市污泥处理处置费用约为0.33/m³污水,合2.2 亿元/年。昆明市暂未建立污泥处理处置价格补偿机制,随着国家生态文明建设、污染防治攻坚战等一系列政策的出台,污泥处理处置的要求将越来越高,急需建立污泥处理处置绿色价格机制。

4.2 对策建议

1)进一步优化污泥处理处置路径,加快建设污泥应急处置点。考虑不同处理处置路径的碳排放差异,在碳中和的背景下进一步优化昆明市污泥处理处置路径。考虑泥质特征和处置能力,建立分质分配的污泥处理处置方案。市级统筹污泥处理处置设施建设,充分考虑污泥处置点所在辖区环境管理成本的增加和发展机会成本的损失,建立生态补偿制度,平衡各相关方利益。加快推进污泥应急处置点建设,结合五采区修复工程,选址建设一处污泥应急填埋场,采取防渗措施,按照Ⅱ类一般工业固废填埋场标准建设。鼓励通过技术改造,使污泥含水率满足后续处理处置的需求,新建城镇污水处理厂应当在厂内同步建设污泥处理设施,有条件的改扩建污水处理厂宜同步建设污泥处理设施,使出厂污泥含水率不大于60%

2)加强源头监管,确保污水处理厂进水重金属不超标。针对第三、九等的污水处理厂开展重金属污染溯源,对服务范围内的河流、管网、企业开展排查;加强源头监管、杜绝私接偷排、确保企业废水达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)后方可排入城市污水管网,确保污水处理厂进水重金属不超标;污水处理厂运营单位加强污水进出水和污泥的重金属污染监测,确保污水处理厂正常运行,确保水质达标安全排放。

3)制定昆明市污泥处理处置管理办法,提高管理水平。为加强昆明市污泥处理处置工作规范化管理,建议制定昆明市污泥处理处置管理办法,明确污水处理厂运营单位对污泥处理处置的主体责任和市级相关部门的监督、指导责任;实施信息公开,强化社会监督,定期向社会公开发布污水处理厂污泥产生、处理处置信息,保障公众知情权。

4)建立社会化污泥处理处置长效监管机制,出台污泥产品质量标准。建立社会化污泥处理处置长效管理机制,保障企业的权利和义务对等,首先给予合理利润的价格,利用税收等优惠政策提高企业的积极性,其次对企业进行培训和普法,完善生态环境污染损害赔偿制度,促进行业良性发展。出台污泥产品质量标准,对污泥产品分散式利用提出监督管理的要求;加强环境风险防范,污泥填埋、土地利用处置的,应严格按照相关标准和技术规范进行跟踪监测。

5)加大资金投入,完善价格机制。加大对污泥处理处置设施建设的资金投入力度,建立创新投融资和运营机制,鼓励社会资本参与污泥处理处置设施的投资、建设和运营;适当提高污水处理收费标准,将污泥处置费纳入城镇污水处理成本和处理费征收标准核定,污泥处理处置费用不低于0.33 /m³污水;开展资源综合利用认定,确保符合条件的污泥处置单位享受国家有关税收和上网电价等方面的优惠政策。

原文有修改。原文标题:昆明市污泥处理处置现状及对策研究;作者:朱启凤、吴雪、张英、何佳、贾付权;作者单位:昆明市生态环境科学研究院、昆明理工大学环境科学与工程学院。刊登在《给水排水》2021年第12期。