（市政工程专业论文）污水厂污泥处置方法综合评价研究.pdf

污水厂污泥处置方法综合评价研究 摘要 本文在分析国内外污水污泥处置现状及我国污水污泥处置不足等问题的 基础上，阐述了对污水污泥处置方法进行综合评价的重要性。 通过对常用综合评价方法的理论分析和比较，提出用a h p 一模糊综合评价 法作为污水污泥处置方法综合评价的方法，并详细论述了“运用层次分析法确定 指标权重”和“运用模糊综合评价法进行综合评价”的具体步骤。 从经济、技术、环境、资源利用四个方面，对影响污水污泥处置方法选择 的各种因素进行了分析，在分析国内外污泥资源化方式的特点、相关领域评价 体系和模式的基础上，建构了较为完善的污水污泥处置方法评价指标体系，建 立了a h p 一模糊综合评价的污水污泥处置方法综合评价模型。对指标体系进行 分析，并建立了各方案中各指标的数据列。 根据所建立的指标体系，采用a h p 一模糊综合评价模型对数据进行综合分 析，计算出各处置方案的综合评价值，并依据评价值高低，依次排列出污水污 泥处置方法的优劣顺序为：污泥土地利用 建材利用 卫生填埋 污泥焚烧。 本文建立的a h p 一模糊综合评价法的污水污泥处置方法优选模型，对我国 污水污泥处置方法的选择有一定借鉴作用，对指导我国污水污泥处置方法建设 有积极意义。 关键词：污泥处置，资源利用，评价指标体系，层次分析，模糊综合评判 c o m p r e h e n s i v ea s s e s m e n to fd i s p o s a lm e t h o do fs l u d g e i n 、s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t a bs t r a c t t h i sp a p e r , b a s e do na n a l y s i so ft h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc u r r e n ts i t u a t i o nf o r s e w a g es l u d g ed i s p o s a la n dt h ee x s i s t i n gp r o b l e ma b o u tc h i n a ss e w a g es l u d g ed i s p o s a l ， i l l u m i n a t et h ei m p o r t a n c eo fc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ns e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fc o m m o n l yu s e d t h e o r i e sa n dm e t h o d s ，t h ea h p f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o dw a s p r e s e n t e da sa c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o do fs e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s ，d i s c u s s i n gc o n c r e t e s t e p si nd e t a i l ”a p p l i c a t i o no fl e v e la n a l y s i st od e t e r m i n et h ei n d e xw e i g h t ”a n d ”a p p l i c a t i o n o ff u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d f r o mf o u r a s p e c t so fe c o n o m i c ，t e c h n o l o g y , e n v i r o n m e n t ，r e s o u r c eu t i l i z a t i o n , a n a l y z i n gt h ev a r i o u sf a c t o r sc h o s e nw h i c hi m p a c eo ns e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s ，b a s e d 0 1 1t h ea n a l y s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i e so fs l u d g er e s o u r c e sa th o m ea n da b r o a da n dr e l a t e d f i e l d so fe v a l u a t i o ns y s t e ma n dp a t t e r n s ，c o n s t u c t i n gm o r ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e x o fs e w a g e s l u d g ed i s p o s a ls y s t e m ，a n de s t a b l i s h i n gt h ea h p - f u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm o d e lo fs e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s a n a l y z i n gt h ei n d i c a t o rs y s t e m ，a n d e s t a b l i s h i n gc o l u m nd a t af o rp r o g r a m so fe a c hi n d e x a c c o r d i n gt ot h ee s t a b l i s h e di n d e xs y s t e m ，u s i n ga h p - f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n m o d e lf o rd a t ai n t e g r a t i o n ，a n dc a l c u l a t i n gt h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nv a l u eo ff u n d e d p r o g r a m s ，b a s e do ne v a l u a t i o no ft h ev a l u eo fh i g ha n dl o w ，l i s t i n gt h eo r d e ro fp r i o n t yf o r s e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s t h eu s eo fs e w a g es l u d g el a n d t h eu s eo fm a t e r i a l s a n i t a r yl a n d f i l l s l u d g ei n c i n e r a t i o n i nt h i sp a p e r , o p t i m i z a t i o nm o d e lf o r t h ea h p - f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n m e t h o do fs e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n sw a se s t a b l i s h e d ，a n dh a v eac e r t a i nr e f e r e n c e e f f e c to nt h ec h o i c eo fs e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s ，a n dh a v ep o s i t i v es i g n i f i c a n c eo nt h e g u i d a n c eo ft h ec o n s t r u c t i o no fc h i n a ss e w a g es l u d g ed i s p o s a lm e a n s k e yw o r d s ：s l u d g ed i s p o s a l ，r e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，a n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s s ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 插图清单 图2 1 欧盟与污水污泥相关的指令法规体系6 图2 22 0 0 3 年欧洲各污泥处置及资源化利用方式比例1 1 图2 32 0 0 5 年我国各污泥处置及资源化方式比例1 2 图3 1 层次结构模型图2 7 图4 1 层次分析法结构图3 4 表格清单 表1 1 我国城市污水厂产生量情况1 表2 1 城镇污水处理厂污泥处置分类8 表2 2 发达国家城市污泥处置途径1 0 表2 3 欧洲各国的污泥产生量和处置方法1 1 表2 4 欧美等国家及上海的污泥处置状况( 2 0 0 0 年) 1 4 表2 5 污泥中营养成分与农家肥比较15 表2 6 污泥土地利用指标限值1 6 表2 - 7 污泥和垃圾混合填埋时污染物浓度及理化指标限值18 表2 8 用作垃圾处理场的覆盖土的污泥指标1 9 表2 9 污泥单独焚烧理化指标：”2 0 表2 1 0 常用污泥处置方法投资与运行成本比较2 1 表2 1 1 污泥处置方法技术及资源利用比较2 2 表3 1 判断矩阵标度及其含义_ 2 8 表3 2 判断矩阵2 8 表3 3 平均随机致性指标的取值2 9 表4 1 评价指标结构体系表3 3 表4 2 定性指标评分标准3 4 表4 3a b 判断矩阵3 5 表4 4b l c 判断矩阵3 5 表4 5b 2 一c 判断矩阵3 5 表4 6b 3 一c 判断矩阵3 6 表4 7b 4 一c 判断矩阵3 6 表4 8 指标权重及一致性检验3 7 表4 9a h p 法计算得到的权值3 8 表4 1 0 指标计算值 3 9 表4 1 1 指标隶属度4 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金月曼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字：磊炊 签字日期：一o 年簪月2 ，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金月巴王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金月巴王些太 堂一可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 毛焕 签字日期：帅年乒月刀日 导师签名：m 钾砺 签字醐嘞知钎1 日 学位论文作者毕业后去向： 够业 工作单位：穷锨自饭环傈j i 能斛技敞锄眼铜电话：毗j 一岁；j 7 ，纷 通讯地址：舍肥高京f f 西斛学六蓝7 j 乡 邮编： 乃矿口乒， 致谢 值此论文结稿之际，在此向在研究生阶段给予我教导、帮助和关怀的老师、 同学和朋友们致以衷心的感谢。 首先衷心感谢导师徐得潜老师，在论文编写过程中，给予我极大的帮助。 本论文从选题、研究思路到论文初稿的完成，都得到了徐得潜老师的悉心指导。 徐得潜老师严谨的治学态度，活跃的思维，以及对科学不懈的追求精神和诲人 不倦的工作作风将对我今后的工作产生深远的影响，在我的人生路上给我留下 了深刻的印象，在此表示衷心的感谢。 感谢研究生好友们给予了我帮助和鼓励，他们是好友李兴彩、王彩娟、丁 爱生、鲍燕寒、顾晓亮、王丽娟、付立静，感谢所有关心和爱护我的同学，愿 我们之间的友谊长存。 我也要感谢我的父母和家人，感谢他们的支持、鼓励和帮助，是他们给了 我完成学业、战胜困难的信心和勇气，也是我不断前进的动力。 我深感自己所取得的每一点进步和每一份成绩无不凝聚着周围的汗水。再 次向所有关心我、支持和鼓励我的师长、同窗好友以及亲人们表示最衷心的感 谢! 在今后的工作、学习与生活中，我将继续努力奋斗，以回报大家对我的无私 关爱。 毛焕 2 0 10 年4 月4 日 第1 章绪论 在城市污水处理中，通常要截留相当数量的悬浮物质，这些物质称为污泥 固体，与水的混合物叫污泥。本课题研究的污泥是城市污水处理厂水处理中各 工序产生的污泥，即城市污水处理厂污泥( 简称“污水污泥”) 。 1 1 污水污泥概况 1 1 1 污水污泥的排放状况 城市污水污泥是城市污水处理厂经各级净化处理污水而产生的沉积物，是 处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，是污水处理过程中的必然产 物。随着国家城市社会经济的高速发展，我国的城市排水基础设施的建设取得 了很大的进步。污水污泥的产生量受污水水质、污水处理量、处理工艺、处理 水平等因素的影响，目前污水处理厂数量越来越多，规模也越来越大，污水处 理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，致使污水污泥量增多。根据 我国污水处理量，计算了我国城市污水污泥产生量，具体结果见表1 1 。 表1 1我国城市污水厂产生量情况1 1 1 年份污水年排放量污水处理量污水处理率 污泥产生量( 1 0 4 t a ) ( 1 0 8 m 3 a )( 1 0 8 m 3 a )， 含水率为8 0 干污泥 2 0 0 03 3 1 8 1 1 3 6 3 1 9 3 1 1 3 6 2 2 7 2 2 0 0 13 2 8 61 1 9 73 6 4 311 9 72 3 9 4 2 0 0 23 3 7 。61 3 4 93 9 9 71 3 4 92 6 9 8 2 0 0 33 4 9 2 1 4 8 04 2 3 91 4 8 0 2 9 6 2 0 0 43 5 6 01 6 3 o4 5 7 81 6 3 03 2 6 2 0 0 63 9 9 0 2 2 3 5 5 6 02 2 3 54 4 7 2 0 0 74 3 3 12 5 5 55 9 o2 5 5 55 l1 由上表可知，2 0 0 7 年全国污水处理率5 9 0 ，污泥产量达到5 1 1 1 1 0 4 t 干 污泥a 。根据资料显示，到2 0 0 8 年3 月底，全国投入运营的城市污水厂已有1 3 2 0 座，其处理能力可达9 7 2 5 万t d ，按1 5 t d s 万t 污水来计算污泥产率，我国目 前污泥年产量达5 3 2 万吨干重，折合含水率8 0 的湿污泥为2 6 6 2 万t 。而且我 国污水污泥每年的排放量以l0 以上的速度增长【2 】。如果国内的这些城市污水 得到全部处理，则将会产生污泥约8 4 0 万吨年( 干重) ，约占我国固体废物的 3 2 。由此可见，我国目前污泥处置问题已十分突出。 1 1 2 城市污水污泥的组成 污水污泥是指在城镇污水处理厂污水净化过程中产生的初沉污泥、剩余污 泥、消化污泥及其混合污泥等，城市污水污泥的成分复杂，通常指各种微生物 以及有机、无机颗粒组成的絮状物，是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的 有机质和无机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固 体物质p j 。污泥是污水中的固体物质，含有大量的水分( 可高达9 9 以上) ，有 机物含量高，容易腐化发臭。污水污泥含有植物生长所必须的各种营养元素及 能够改良土壤结构的有机物及腐殖质和维持植物正常生长发育的多种微量元 素；所含的有机物和腐殖质也是一种有价值的有机肥料【4 1 。 城市污水污泥般由四部分物质组成：具有代谢功能活性的微生物群体； 微生物( 主要是细菌) 内代谢、自身氧化的残留物；由原污水挟入的难降解 的惰性有机物；由污水挟入的无机物质【5 1 。如果任意排放不加处理，不仅对 环境造成污染，同时又是对资源的严重浪费。 1 1 3 污水污泥处置原则和目标 污泥处置的应遵循“减量化”、“稳定化”、“无害化”、“资源化”的原则。 减量化：污泥减量是指采用适当的工艺过程和处理方法，使污泥中的有 机物含量和污泥产量减少的过程； 稳定化：污泥稳定主要是针对污泥中有机质而言，可以通过物理、化学 或生化反应，使污泥中的有机物发生分解或降解为矿化程度较高的无机化合物 的过程。即通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解， 从而避免产生二次污染； 无害化：为了达到污泥的卫生化与无害化，通过化学氧化、高温分解等 杀灭污泥中病原菌和蠕虫卵等的过程： 资源化：就是在污泥处置的同时有效利用污泥中各种有价值物质，达到 变废为宝、达到综合利用以及保护环境的目的。 污泥处置发展趋势必然是从“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害 化”为前提的，“无害化”和“减量化”则应以“资源化”为条件。 污泥处理处置的总体目标是充分依靠当地的特点，通过科技创新，达到污 泥稳定化、减量化、无害化目标，并提高资源化利用水平。目前，我国污水污 泥常用处置的方法很难做到预先对污泥的有效综合利用，存在很多的环境及社 会问题，均不是污水污泥处置的最佳途径【6 】。污泥最终处置的困难不仅是在我 国出现的问题，也是目前世界各国都面i 临的挑战。目前国内外集中努力的目标 是污泥的无害化和资源化处置，寻求的是经济上可支撑的可持续性发展技术。 各地城镇污水处理厂污泥处理处置应根据当地的环境条件、地理特征、经济状 况等，经广泛技术经济比较后，因地制宜地选择合适的处理处置技术。 1 2 污水污泥处置存在的问题 我国在污泥处理处置方面仍处于起步阶段，污水处理厂大量的投入运行， 污泥处置成为污水处理、环境整治过程中的新课题，污水污泥处置虽然有些突 破性进展，但是依然存在很多问题。大部分污水处理厂缺少污泥处置设施，污 泥尚未得到安全处置，污泥最终出路存在严重问题。我国污泥处理处置存在的 问题主要有如下几点： 2 污水污泥处理处置投资低。我国污水处理厂总投资的3 0 - - + 4 0 用来污 水污泥处理处置，而发达国家仅污泥处理投资占总投资的5 0 , - - , 7 0 1 7 1 。 技术落后，水平低，设备落后，管理水平低下。由于没有对我国污泥的 性质进行深入研究分析，很多盲目照搬国外技术，导致污泥处理处置落后【8 】， 效率地下。另一方面，很多污水厂的操作人员和管理人员素质低下，缺乏相关 经验，使污水厂的污泥处理处置系统的连续运行得不到保证。 污泥处置率低。由于我国长期存在“重水，轻泥”的倾向，污水污泥在我 国几乎得不到稳妥的处置，已建的污水厂中，没有污泥处理配套设施的占9 0 以上，目前在污泥处置技术中，多数污水处理厂采用土地填埋处置污泥，占调 查污水处理厂的6 3 0 3 ，污泥发酵后农用约占1 3 5 l ，污泥自然干化综合利 用占5 4 1 ，污泥焚烧约占1 8 。而污泥露天堆放和外运各占1 8 和 1 4 4 2 【9 1 。 造成环境污染。由于污水污泥中污染物是污水中污染物的聚集，浓度较 高，若未经无害化处理的污泥随意排放和填埋，导致对环境带来“二次污染”， 威胁人类健康。 对污泥处置的问题不够重视。国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市 没有将污泥处置场所纳入城市总体规划。污泥处置的问题显现得不充分，无论 是立项、规划、设计、建设和管理部门都没有对污泥处置的设施建设给与足够 的重视，造成很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法；我国污泥利用的基础 薄弱，人们对污泥利用的认识存在严重不足，对污泥的最终处置问题缺乏关注， 给一些有害污泥的最终处置留下了隐患，污泥的利用率不是很高。 1 3 污泥处置方案综合评价的目的与意义 1 3 1 评价目的 污泥处理费用约占污水处理厂总运行费用的2 0 - - - , 5 0 ，投资占污水处理 厂总投资的3 0 4 0 。污水污泥中含有很多污染物质，如若不进行稳定化和 无害化处理，必将对周边环境带来很大影响。为避免污水污泥对环境的二次污 染，各国政府及研究机构对污泥的最终处置问题十分重视并根据各国的国情制 定出污泥处置的法规和具体方案。合理的污泥处置方法将直接关系到污泥处置 的成败，关系到我国环境状况和可持续发展。 我国的污泥处理、处置与国外存在一定的差距，但也有自己的特点。目前， 我国多数污水处理厂对污泥处理、处置还停留在传统的处理、处置运行模式上： 调质脱水- 夕 运( 非标填埋或非标土地利用以及农用) ，在很大程度上影响了我 国污泥处理、处置的成效【_ 。我国大部分污泥处理都是采用浓缩一脱水一填埋 或农用这种单一的模式，污泥处置仍没有统一的规划，新建的许多污水厂也是 盲目借鉴这一模式，导致在污泥处置方法选择上存在一定的盲目性，不能因地 制宜，使得污泥问题愈加突出。因此，如何综合考虑各方面因素，对各处置方 3 案进行综合评价，提出合理的污泥处置方法尤为重要。 在对环境严格要求的今天，有必要对我国的污泥处理、处置进行规划。根 据国外近几十年的污水处理和污泥处置的实践，我们得到可以借鉴得的基本发 展路线：即便是发达国家，也要根据国情，科学和事实求实的确定他们的环境 标准，阶段目标，并切实加强污泥处置工程的落实和管理；在污泥处理和处置 的思路上从污泥无害化着手，把它作为满足环境基本要求，社会经济发展的基 本条件的主要措施和手段；同时不放弃资源化的努力。在我国，由于思路实际， 加上污泥无害化处置项目，有了法规上的依据，有成熟的工程技术的支持，在 总体上还是稳步发展的，并不断探索和开发兼顾污泥无害化和资源化的新技术。 对污泥处理处置技术筛选，技术的选取要以污泥无害化为首要目标，在不产生 二次污染的情况下实现污泥的资源化利用，实现污泥的资源价值。综合考虑各 方面因素，对各处置方案进行综合评价，本着因地制宜、技术可行、设备可靠、 规模适度的原则，确定最佳的污泥处理处置和综合利用方式。 1 3 2 评价意义 城市污水厂污泥处理处置不仅仅有经济效益，还有它带来的社会效益和环 境效益，因此我国城市污水厂污泥的处理处置迫切需要技术是指低建设费用， 低运行管理费用，低操作管理需求，二次污染物排放少的污水厂污泥处理处置 方法。可见，适用我国国情的污水污泥处理处置方式向高效率、低建设费用、 低能耗、低管理需求、环境影响少的方向发展已成为城镇污水厂污泥处理处置 行业可持续发展的必然选择。城市建设资金紧缺、土地利用紧张，因此采用投 资少、占地小、高效、低能耗、低运行成本、管理维护方便的处置方式将有更 好的市场。 污水污泥处理处置方案的选优，就是根据所建立的方案评价体系以及污泥 处理处置工程的经济效益、社会效益和环境效益综合最优原则，从现有的方案 中选择出相对最优方案的过程，它为寻找最优可行污水污泥处理处置效果和管 理运行提供了依据，在污水污泥处理处置系统理论与实践中都具有重要的意义。 1 4 问题的提出 随着城市化的发展，城市污水量在不断增长，预计到2 0 1 0 年我国污水排放 量将达到4 4 0 x 1 0 8 m 3 d ，即污泥产量将会达到约6 6 x 1 0 s m 3 d 。而我国的污泥处 理和处置技术起步较晚，目前主要的处置方法是农业利用和填埋，有1 3 7 多 的污泥没有任何处置。这对环境污染带来了巨大的危害，污泥散发的臭气污染 空气，病原菌对人类健康产生了潜在的威胁，重金属和有毒有害有机物质污染 地表水和地下水。污泥填埋也出现了一系列的问题，入填埋坑中含有各种有毒 有害物净雨水的侵蚀和渗漏作用污染地下水环境，此外，因为土地问题，适宜 污泥填埋的场所因城市污泥的大量的产出而显得越来越有限。由于人们环保意 识的普遍增强，污泥处理处置的问题引起了人们的担心和不满，也引起了环保 4 部门的重视。 污水处理产生的污泥日益增多，污水污泥处置方案的选择是污水处理厂建 设中的重要步骤，它对污水处理厂的投资费用、运行费用、污泥处置效果起着 决定性的作用。但是，在我国当前城市污水厂污泥处置的研究中，还没有形成 一套污泥处置方法选择的评价方法，在选择污泥处置方法时具有一定的盲目性， 存在较大的主管随意性。事实上处置方案的选择是多目标的系统评价，经过广 泛查阅文献，对于评价方法的研究、将评价方法应用于其他领域的的文献较多， 但将这些评价方法应用于城市水处理方面的文献不是很多，而对于污水污泥处 置方法做综合评价尚未发现。 随意堆放的污水污泥已经给环境带来了严重的“二次污染”，严重影响了环 境和生态平衡。合理的处置污水污泥己成为广泛关注的问题。但在考虑选用某 种污泥处理处置方法时，要从环境安全、资源投入、资源产出和收益影响比等 方面来考虑污泥处置方案，同时兼顾环境生态、社会效益和经济效益三者之间 的平衡。综合考虑投资、运行成本和经济承受能力等各方面因素，对污泥处理 处置方法加以综合评价。 1 5 课题研究意义、主要内容和技术路线 1 5 1 课题的研究意义 目前，国内外成熟的污水污泥处置方法较多，但每一种污水污泥处置方法 都有其优缺点及适用条件，因此，污水污泥处置方法的选择不能离开当地的具 体条件和我国国情。同样的处置方法，在不同的地区，适用性就有相应变化。 因此，确定污水污泥处置方法，应选择多种方案，并对方案进行多指标综合评 价，从中择优选出技术上可行、工程投资和运行费用低、操作简单、经济适用、 符合实情的污水污泥处置方法。可见，本课题研究具有重要的意义和实用价值。 1 5 2 课题的主要内容 本课题拟结合我国的经济、自然等条件，结合污水污泥处理处置的具体特 点，对常用处置方法利用综合评价法对方案进行技术经济比较，通过综合比较， 对污水污泥处理处置提出优选方案。为今后我国污水污泥处理处置建设项目方 案选择提供参考。主要研究内容如下： ( 1 ) 综合分析与整理污泥处置经济技术资料，分析各种处置方法的适用性， 建立污泥处置方法的经济技术比较体系。 ( 2 ) 研究各种综合评价方法解决问题的思路、适用对象及优缺点，对各种 现代综合评价方法带的理论及其应用进行整理，根据评价任务的要求，选择出 适宜的评价方法。 ( 3 ) 根据对污泥处置方法的分析，确立评价指标体系，确定各指标的权重， 建立评价的数学模型，得出评价结果。 ( 4 ) 根据污泥处置应用现状，分析评价结果的科学性，选择出最适宜的污 泥处置方法。 1 5 3 技术路线 我国的城市污水处理厂数量越来越多，规模也越来越大，污水处理设施的 普及、处理率的提高和处理程度的深化，但城市污水厂污泥处理处置的情况不 容乐观。由于我国污泥处理处置起步较晚，且用于基础设施建设的资金短缺， 因此决定了城市污水处理厂污泥处理处置首先必须经济、环保和可行。本文主 要针对污水污泥处置方案选择的迫切性和必要性，进行污水污泥处置方案综合 评价研究，主要研究路线如下： ( 1 ) 污水污泥处置方案综合评价方法的确定。通过综合评价理论和方法的 分析比较，提出本课题研究所采用的评价方法。 ( 2 ) 污水污泥处置方案评价指标体系的建立。结合根据经济状况、技术水 平等对影响污水污泥处置方案的各种因素进行分析，建立评价指标体系。 ( 3 ) 污水污泥处置方案评价指标权重的确定。采用层次分析法来确定污水 污泥处置方法评价指标的权重。 ( 4 ) 污水污泥处置方案综合评价分析。利用己建立的评价指标和权重，通 过污水污泥处置方案评价模型，对备选方案进行综合评价，并进行优劣排序。 6 第二章污泥处理处置现状 2 1 城市污水厂污泥处理处置的政策法规 2 1 1 污泥处理处置与资源化技术政策i l j 对污泥的处理处置、环境保护监督管理工作，应在相应的法律规范下进行。 中华人民共和国固体废物污染环境防治法第7 4 条和第7 5 条规定，污泥被 视为固体废物，并根据该法律进行处理处置。 我国的污泥政策的尚不完善，处理处置也处于摸索阶段，污泥仍大量随意 堆放、填埋，造成了水污染。目前， “浓缩一脱水一填埋”是我国污水处理厂最 常用的污泥处理处置技术，但是运行中也存在较大问题。2 0 0 0 年5 月发布的城 市污水处理及污染防治技术政策( 城建 2 0 0 0 】1 2 4 号) ，对污泥的处理处置提出 了总体技术要求，明确规定“城市污水厂处理产生的污泥，应采用厌氧、好氧和 堆肥等方法进行稳定化处理，也可卫生填埋方法予以妥善处理”。“二次污染防 治”部分规定：“城市污水处理厂经过稳定化处理的污泥，用于农田时不得含有 超标的重金属和其他有毒有害物质。卫生填埋处理应严格防治污染地下水”。 2 1 2 污泥处理处置与资源化法规与标准 污泥的法规与标准包括污泥排放、污泥农用、污泥填埋、污泥干化和焚烧、 污泥建材利用、污泥二次处理等方面。 2 1 2 1 国内污泥处理处置政策与法规 目前我国污泥排放标准主要采用的是2 0 0 2 年颁布的城镇污水处理厂污染 物排放标准，该标准对我国的污泥脱水、污泥稳定等提出了控制指标，但污染 控制的作用有限。污泥农用标准以前是采用农用污泥中污染物控制标准 ( g b 4 2 8 4 8 4 ) ，但标准中病原菌指标空白，具体的操作规范和管理措施欠缺， 基本满足不了使用的要求，起不到控制污染的效果，故此2 0 0 9 年颁布了城镇 污水处理厂污泥处置农用泥质( c j t3 0 9 2 0 0 9 ) ，有效控制了污染。为了有效的规 范污水污泥市场，我国在近几年来陆续制定和发布有关污泥行业的标准，其中 2 0 0 7 年颁布了城镇污水处理厂污泥泥质( c j 2 4 7 2 0 0 7 ) ，该标准规定了城 镇污水处理厂污泥中污染物的控制项目和限值，将控制项目分为基本控制项目 和选择性控制项目，基本控制项目包括p h 值、含水率等4 项，选择性控制项 目主要是重金属等污染物；城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质 ( c j 2 4 8 2 0 0 7 ) ，该标准对污泥用于园林绿化的有关方面做了明确的规定，具体 包括理化指标和营养指标、安全指标( 污染物浓度限制、卫生防疫安全) 、种子 发芽指数、污泥用于园林绿化面积较大且比较集中时的施用率、污泥用于园林 绿化面积较小时的施用率、污泥施用地点、污泥施用季节、取样和监测等；城 镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质( c j t 2 4 9 2 0 0 7 ) ，该标准规定了进入 生活垃圾卫生填埋场混合填埋的城镇污水处理厂污泥泥质的准入标准，规定了 7 混合填埋实施时的注意事项，污水污泥作为生活垃圾卫生填埋场覆盖土源时的 准入条件及实施时的注意事项；城镇污水处理厂污泥处置分类 ( c j t 2 3 9 - 2 0 0 7 ) 对污泥处置的分类和范围进行了明确的规定，具体见表2 - 1 。 表2 i城镇污水处理厂污泥处置分类 序分 范围备注 号类 土 农用 农用肥料、农田土壤改良材料 地 l 利 园林绿化利用造林育苗和城市绿化的肥料 用 土地改良盐碱地、沙化地和废弃矿场的土壤改良材料 填 单独填埋 在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处置 在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋( 含填 2 埋 混合填埋 埋场覆盖材料利用) 特殊填埋填地和填海造地的材料 建 用作水泥添加材料制水泥的部分原料 3 材 制砖 制砖的部分原料 利 制轻质骨料至轻质骨料( 陶瓷粒) 的部分原料 用 至其他建筑材料制生化纤维板等其他建筑材料的部分原料 焚 单独焚烧在专门污泥焚烧炉焚烧 4 烧 与垃圾混合焚烧与生活垃圾一同焚烧 利用工业锅炉焚烧 利用已有工业锅炉焚烧 送火力发电厂焚烧利用已有火力发电厂锅炉焚烧 2 0 0 8 年颁布了城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质( c j t 2 8 9 2 0 0 8 ) ， 该标准规定了城镇污水处理厂污泥制烧结砖利用的泥质指标、取样和监测等技 术要求；城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质( c j t 2 9 0 2 0 0 8 ) ，此标 准规定了城镇污水处理厂污泥单独焚烧时的泥质指标、取样和监测等技术要求； 城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质( c j t 2 9 1 2 0 0 8 ) ，规定了用于土 地改良的城镇污水处理厂污泥泥质准入标准，规定了污泥施用时的技术要求和 注意事项等。 2 1 2 2 国外污泥处理处置政策与法规 不同的国家和地区因为各自不同的地理条件和经济状况，所以对污泥进行 处理、处置的政策管理各不相同，即使地理环境相近的国家，其采用的策略亦 有很大差异。总体来讲，作为整体的欧盟对污泥管理还是比较成功的，他们的 固废管理基于三个标准：源头控制；循环利用；加强最终处置和管理。 当不能对废弃物进行回收和循环利用时应尽可能对废弃物焚烧处理，而填埋仅 仅作为最终的处理工艺，同时需对所有工艺过程进行严密的监测。作为整体的 欧盟对污泥管理还是比较成功的，与污水污泥相关的指令法规体系见图2 1 8 城市污水处理法规 工业废水排出k 一危险性物质法规 污水处理 甲壳生物法规 ii i 1 鞴鎏婺广高司伊 筑水路场法规i 广j ，_ _ 1 1 一”。 l 表土分散法规 ii 污水厂污泥r个 il 7 弋_ - j有害废物焚烧法规 硝酸盐氮法规 杀虫剂法规一 河流汇水区 水体 填埋 广 l 填埋法规 给水处理卜- 一给水消费 废弃物法规 框架法规 有害废物法 渗透分离法规饮用裹法规洗涤剂法规 地下水法规 图2 1欧盟与污水污泥相关的指令法规体系 为了规范污泥处置的相关标准。欧盟于19 8 6 年制定出了欧盟污泥农用标准 指导原则；1 9 8 6 年欧共体通过了“欧洲议会环境保护、特别是污泥农用土地保 护准则”。1 9 9 2 颁布了“欧共体城市废水处理法令”，禁止其成员国向海洋投弃 污泥。1 9 9 9 年颁布了( e u r o p e a nl a n d f i l ld i r e c t i v e ) 欧盟填埋指导原则1 2 j 。但 是因为相关的环保政策土地资源的缺少，污水污泥填埋处置在欧盟逐渐减少。 这些文件的实施影响了欧盟污泥处理处置的发展方向，使污泥的土地利用在欧 洲的比例逐年增加，焚烧也有逐渐增加的趋势。 技术政策、环境法规及环境标准组成了美国的环境管理。1 9 9 1 年1 2 月3 1 日起全面禁止污泥海洋投弃。1 9 9 3 年，美国公布了4 0 联邦法规全书卷5 0 3 污 水污泥规则。美国19 9 6 年污水污泥调查表明，自执行卷5 0 3 规则以来，污水污 泥质量的改善非常显著。同时污泥循环利用的比例也逐年增加，由于受到环保 政策的影响，填埋的比例逐步下降，许多地区已经禁止污泥土地填埋。 在日本虽然没有污泥处置法规单独的法规，他对污泥施用的限制都存在于 地下水、土壤、填埋等的有关规定中。 2 2 城市污水污泥处理处置现状 2 2 1 国外污泥处理处置现状及进展 国外的城市污水污泥处理与处置已经有近1 0 0 年的历史，无论是进行有效 利用还是进行填埋处置，污泥处理的目的与其他废弃物的处理一样，皆是以减 量化、稳定化、无害化和资源化为目的。污泥处理处置的方式各个国家不尽相 同，同一国家的不同地区也相差很大，这主要是受环境、地势、可行处置方法、 9 公众对污泥处置的关心程度及政治压力等因素的影响所致 1 0 】。 在香港【l ，由于土地和森林资源问题，污水污泥处置将往焚烧的方向发展。 在法国，2 0 0 0 年时污泥产量9 x 1 0 5 吨，到2 0 0 2 年已经达到了1 3 x 1 0 6 吨，其用 在农业中循环的污水污泥将超过7 0 。英国【1 2 】污泥最终处置的主要方法是农用 ( 占4 6 6 ) 。在日本，由于国家土地面积较小，很多程度上限制了填埋的应用， 因此污泥处置方式往建材利用和焚烧方向发展【1 3 】。 据美国环保署【1 4 j 估计，预计2 0 1 0 年美国干污泥产量将增至8 2 1 0 6 吨。今 后几十年内美国将有5 0 0 0 个被关闭，污泥填埋量则继续下降，土地利用的比例 将进步上升。而在加拿大、多伦多，自2 0 0 1 年起污泥经全部干化后1 0 0 土 地利用【15 1 。 为避免污水污泥对环境二次污染，世界各国政府及其研究部门对污泥的最 终处置问题都十分重视，并根据各国国情制定出污泥处置法规和标准方案。目 前，世界范围内常用的污泥处置方法有农用、填埋、焚烧等。1 9 9 6 年资料报道， 世界上1 2 个发达国家对污泥的处置方式，4 5 3 为农用，3 8 为填埋，1 0 5 为焚烧，6 o 为排海。西欧以填埋为主，美国和英国以农用为主，加拿大以焚 烧为主( 占4 0 ) 1 6 】。在近年来受日益严格的防治海洋污染和国际公约等限制， 1 9 9 1 年和1 9 9 8 年，美国和欧盟已规定禁止向海洋倾倒污泥。近年来，随着污 泥农用标准日益严格的趋势，许多西欧国家，如德国、意大利、丹麦等，污泥 农用比例一度下降，但也些国家，如美国、英国、日本等污泥农用比例呈增多 趋势，填埋、弃海明显减少。主要发达国家和欧洲各国的城市1 9 9 7 年污水污泥 的处置方法见表2 。2 、表2 3 【1 7 j 。 表2 2发达国家城市污泥处置途径 国家 填埋( )农业利用( )焚烧( )其他( ) 美国 3 54 91 5l 英国1 65 152 8 日本3 595 51 法国5 3 2 72 00 德国5 52 51 55 丹麦 2 05 42 42 比利时5 52 91 5l 意大利 5 53 41 1o 西班牙5 0 1 01 03 0 荷兰5 34 43o 1 0 表2 - 3 欧洲各国的污泥产生量和处置方法 污泥总量 国家 农业( )填埋( )焚烧( )海洋( ) ( 1 千污混年) 奥地利2 5 0 0 0 比利时 丹麦3 6 13 0 0 0 0 法国9 0 0 0 0 0 德国2 5 0 0 0 0 希腊2 0 0 0 0 0 爱尔兰 2 3 2 3 0 0 0 意大利3 41 18 0 0 0 0 0 卢森堡2 0l5 0 0 0 葡萄牙1 2 8 2 0 0 0 0 0 西班牙 2 93 0 0 0 0 0 瑞典 4 01 8 0 0 0 0 瑞士3 01 7 0 0 0 0 在欧洲，2 0 0 3 年污水污泥处置方式的比例发生了变化”l ：其中焚烧占3 6 ， 堆肥占1 5 ，土地农用占2 5 ，堆肥占1 5 ，用于建造业的1 0 ，7 的用于 填埋、用于其他用途的占7 。由此可看出，填埋的比例显著下降而污泥焚 烧处置已经得到推广，同时污泥农用的比例也有所下降，而1 0 的污水污泥用 于建造业，反映了污水污泥资源他的新方向。 四赞烧 农刚 口璀肥 口建遗啦 一蛸海 日 他 国222 0 0 3 年欧洲各污泥处置及资源化利用方式比例 由于可使用土地面积、处理成本、越来越严格的环境标准以及资源回收政 策的普及，同时考虑到未来1 0 年到2 0 年间污泥性质的巨大变化等因素。近 2 0 年来，世界各国己越来越重视污泥的制肥技术、农用资源化技术以及能源化 利用技术，英、美、日、欧盟多国污泥农业利用有明显增加。其污水污泥处置 新动向【l ”是t ( 1 ) 投海处置方法己明文禁止；( 2 ) 填埋处置比例有所降低；( 3 ) 焚 烧处置比例上升，( 4 ) 农田利用和其他利用明显增加。 日本对焚烧灰和堆肥利用明显增加，对脱水污泥已经在绿化、农业施肥上 使用，对焚烧会和熔渣作建筑材剌与日俱增。制定了大区域污泥处置和资源利 用的a c e 计划1 2 0 ，即a ( a g r i e u l t u r e _ 卜污泥无害化后用于农田、园林或绿地； c ( c o n s t r u e t i o n u s e ) 污泥焚烧后的污泥灰制成熔融固体砖或其它建筑材料； e ( e n e r g yr e c o v e r y l 一利用污泥所含有的能量，发电、供热。 2 2 2 国内污泥处理处置现状 据统计，截至2 0 0 8 年3 月底，全国已有1 3 2 0 座城市污水厂投入运营，处 理能力达9 7 2 5 万吨日，污泥产率按1