欧洲国家的污泥最终处理处置方法的比较研究外文翻译资料

 2022-09-09 04:09

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欧洲国家的污泥最终处理处置方法的比较研究

市政污水处理产生了大量的生产污水污泥，这些污泥在最终处理前需要接受正确的和环保的管理。污泥的管理仍然是成员国开放和具有挑战性的问题，因为相对欧洲法规是零碎的和很老旧的，而关于欧洲不同国家污泥处理处置公布的数据往往是不完整和不均匀。目前研究的主要目的是概述当前局势，并讨论欧盟国家污泥处理处置的未来前景。

根据研究结果，在欧盟国家具体的污泥产量是有显著的区别的，从0.1千克（提取物）每年人口当量（马其他）到30.8千克每年人口当量（奥地利）。相较于欧洲管理的86/278/EC，少数几个欧洲国家已经通过了利用土壤处置污泥的更严格的法律，设定了重金属、病原体和有机微污染物的下限值以及限值。

各种各样的污泥处理技术应用于欧盟国家，同时可以观察到成员国之厌氧和好氧法似乎是最流行的稳定方，分别运用于24个和20个国家。相对于首选使用干燥床的机械污泥脱水，欧盟15国（老成员国），尤其是在德国，意大利，法国和英国，主要使用热干燥。

关于污泥最终处置，污泥再利用（包括直接农业应用和堆肥）似乎是的欧盟15国（污泥产量的53％）污泥处理中主要选择，另外就是通过焚化（污泥产量的21％）。另一方面，最常见的处理方法在欧盟12个国家（即2004年以后加入欧盟的新成员国）仍然是填埋。由于指令91/271/EC的义务,欧盟12国在接下来几年临时增加大量填埋处理的污泥量。除了土地利用和污泥焚烧以外，污泥的再利用似乎是在欧盟27国（所有成员国），直到2020年进一步采取的主要做法。这些处理方法的强化实践可能会导致采用先进的污泥处理技术以实现更高的病原体清除,气味控制和去除有毒化合物，并确保人类健康和环境保护。

1.绪论

在过去的20年里，城镇污水处理（UWWT）指令271/91/EC（CEC，1991）的行使欧盟15国（老成员国）提高他们的污水收集和处理系统。因此，欧盟15国每年的污水污泥生产的同比增长近50％，从1992年的650万吨干固体（DS）至2005年的980万吨DS(Hall,1995;EC,1999,2004,2006; EEA,2002;BIOPROS,2006; http://epp.eurostat.ec.europa.eu)。在另一方面，预估欧盟12国（新成员国）2005年的年污泥产量估计为110万吨DS(http://epp.eurostat.ec.europa.eu),

造成欧盟27国（所有成员国在2005年至产生的1090万吨DS）总额。显而易见，执行UWWT指令（CEC，1991）的欧盟12国家将会在接下来的几年里每年的污水污泥产量会显著上升，超过了1300万吨DS至2020年(Milieu Ltd.,WRc and RPA, 2010;Leonard, 2011)。

到目前为止,欧盟地区还没有关于污水污泥处理(处理和处置实践)以及相关立法的明确说法。欧盟统计局，欧洲委员会（EC）和欧洲环境署（EEA）已经发表了一些相关报告；然而，大多数报告主要是指污泥农业利用;而他们通常是不完全的，不均匀的，并包含有时是矛盾的数据(Jacobsen et al.1997; EC, 1999, 2004, 2006, 2009; EEA, 2002; EL and IEEP, 2009)。缺乏这些报告和缺乏新成员国的相关数据之间的连续性，进一步复杂化这一课题的研究。在另一方面，关于比较不同的欧洲国家污水污泥的处理和立法的有限的科学论文已经发表。他们大多是相当老（(Hall, 1995; Davis and Hall, 1997; Leschber et al., 2002），或为特定欧盟国家报告数据(Przewrocki et al., 2004; Jensen and Jepsen, 2005)。相比于污泥处理，在欧盟国家多篇论文文献相比其它污水处理可供选择;如废水处理及回用(Angelakis et al., 1999; Angelakis and Bontoux, 2001; Bixio et al., 2006)。新老欧盟成员国之间进行了一个污泥处理问题的比较,每个国家的具体情况讨论了基于最近的可用数据。为此, 在1992 - 2006年期间EC的报告关于UWWT指令的实现(CEC,1991)和污水污泥指令86/278 / EC(CEC,1986),使用来自欧盟统计局,经济区和其他组织以及从个别国家的数据。

2.欧盟27国的污泥产量

欧洲不同国家的污水污泥产量似乎有着差异显著（表1）。可以看到，欧盟15国之间，德国，英国，西班牙，法国和意大利达到最高污泥产量(表1). 这些国家产生了欧盟15国总产污泥的近73％。关于欧盟12个国家，波兰是最大的污泥产生国，占总生产量的污泥近42％，而马耳他是最小国(表1)。应该指出的是，波兰，匈牙利和捷克这些国家的贡献了污泥产量的70％以上。

具体污泥产量（表示为每年与每公斤）的比较表明，欧盟27国中的奥地利有着最高的比污泥产量，其次是英国，芬兰和卢森堡（表1）。不同国家之间，以及新老成员国之间有着显著差异，特定表明欧盟15国和欧盟12国去年的污水污泥产量分别等于每P.E.21.9和11.5千克。这些差异是由于在由集中废水处理系统（WWTP），以及以变化在每个国家和工业部门的贡献施加废水处理送达人口百分比变化。根据维兰德（2003年），在德国，荷兰和英国人口的90％以上，连接到城市污水处理，而较低的百分比是在地中海和东欧国家。关于应用处理的类型，一些国家如芬兰，德国，丹麦，瑞典和荷兰的比例高于80％的市政污水申请三级处理，而二级处理是在南部和欧盟12国为主（维兰德，2003）。此外，已知的是，相较于WWTSs应用于传统的活性污泥法或使用物理化学方法除磷，使用的扩展生物过程（例如延时曝气系统，人工湿地）的产生少量的污泥（(Tchobanoglous等，2002）。每人口当量计算特定的污水污泥生产的污水处理(p.e.s)表明,特定的污泥产量最高是EU-27国家中的塞浦路斯,其次是芬兰、匈牙利和奥地利(表1)。在这种情况下,欧盟15国和12国分别是指特定的污水污泥产量等于25.4和21.1公斤/ p.e.s.。

3.欧盟27国的污泥法

据UWWT指令（CEC，1991年），收集和处理城市污水是强制性的聚集超过2.000。自31/12/1998以来，鼓励污泥的再利用和禁止最后处置到地表水。实现UWWT指令的最后期限是2005年的老EU 15会员国和2015年或2018年的国家加入欧盟2004年之后(EC,2009)。

在另一方面，决策118/2001/ EC（CEC，2001）登记污泥在非危险废物（19和20章），而根据欧洲政策下环保3R应作为废弃物管理的优先顺序适用：（a）预防，（二）准备再利用，（C）回收，（d）其他恢复，例如： 能源恢复，（五）处理。根据这些原则，填埋指令99/31 / EC（CEU，1999）禁止液体和未经处理的废弃物填埋和设置的限制，以及对于设置在垃圾填埋场可生物降解城市固体废物（如污水污泥）量化目标。根据这些，在52013年和2020年应分别实现降低所产生的固体废物的50%和65％。除此之外，一些国家（如德国，奥地利，荷兰）立法已经对污泥的有机物或总有机碳（TOC）有着非常严格的限制，实际上禁止污泥填埋（见表2）。

根据上述内容，污泥管理的主要法律文本污泥86/278/EEC（CEC，1986年），它描述了对土壤有益的污泥（生物固体）的使用。本指令旨在鼓励在农业安全使用污泥和调节，以防止对土壤，植被，动物和人类的有害影响。其中，它规定了采样和污泥和土壤的分析规则，规定了对污水污泥和土壤中重金属含量记录保存要求和限值。成员国可以申请高于86/278/EEC确定严格的限制，这在几种情况见表2。具体来说，欧盟27个国家中的16个（63％）已经为在污泥中重金属含量比较欧盟指令规定的更严格的国家的要求，而27个国家中的10个（37％）对土壤中重浓度设置更严格的限制值。不同国家重金属限制值有很大的差异，甚至相似的地理区域，如北欧或波罗地海国家。在大多数情况下，北欧国家（芬兰，瑞典，丹麦和荷兰）已设定的最低极限值。在另一方面，除了法国，马耳他和斯洛文尼亚，地中海国家都采取了由欧盟指令（表2）提出的限制值。除了包含在欧盟指令86/278的重金属，一些国家对铬以及对于其他类别的污泥通常检测的污染物，如病原体和有机微的设定限值。

到目前为止，除了匈牙利已为铬（VI）设定限值为1毫克千克1 DS，没有其它欧洲国家对铬设置限制值。尽管事实上，它被认为是比总铬更具有毒性（Stasinakis和Thomaidis，2010）。类似的EPA规定（EPA美国，1992年），27国家中的11个（41％）对病原体（表2）设定限值。在大多数情况下，这些限制值包括沙门氏菌，肠道病毒和蠕虫卵的存在。关于有机微生物，27个国家中9个（33％）对几个人工合成有机物设定限值。其中，7个国家属于老欧盟国家只有2个（捷克共和国和斯洛文尼亚）在新的欧盟国家（表2）。国家之间所提出的化合物和最大可接受值不同，在一般情况下，卤代有机化合物，直链烷基苯磺酸盐（LAS），邻苯二甲酸酯，壬基苯酚，多环芳族烃类，多氯联苯（PCBs）和多氯二苯二恶英/呋喃已经包括在这些国家立法和它们的限值范围0.2千克毫克1 DS（PCBs）的1300毫克公斤1 DS（LAS）。大多数欧盟国家已经禁止出售土壤中未经处理的污泥（表2）。在某些情况下，处理的具体义务已经设置，如重复使用前的生物或化学稳定性，同时有几个国家中在一定的条件下授权允许使用未经处理的污泥（例如法国，瑞典和爱沙尼亚）。最后，在几个国家已禁止污泥在森林，造林，矿山和绿地处理（表2）。

4.欧盟27国的污水污泥处理方法

欧盟27国使用了各种污泥处理技术，相关与最终处置的操作和WWTS的大小。根据表3，欧盟成员国以及与同一个国家的不同地区（例如比利时）之间可以看到显著的差异。关于污泥稳定，厌氧和好氧消化似乎是在欧盟27国中最常用的方法，分别适用于27个国家中的24个（89％）和27个国家中的20个（74％）。厌氧消化是西班牙，英国，意大利芬兰和斯洛伐克使用最多的，而好氧消化在捷克和波兰是优势技术（表3）。具有记住，好氧消化通常应用于小型WWTSs的情况下，即使在上述国家产生的污泥的最大部分被厌氧处理。例如,在捷克共和国厌氧稳定应用于大约97%的污泥(EC,2006)。使用厌氧消化代替有氧的p.e.标准在不同国家之间是不同的，从捷克共和国的5000p.e.至意大利和奥地利的50000.e.。化学稳定,调节与石灰或其他化学物质通常是次要的,尽管他们是主要用于一些欧盟 15国家(表3)。另一方面，堆肥被27个国家中的25个国家（93％）使用。然而，在大多数会员国的报告，其报告为污泥处置方法，对结果的推断造成混乱。事实上,大多数堆肥应用程序构成先进稳定处理以达到污泥土地利用卫生化。

应该提到,一些国家如德国应用的组合技术,如厌氧稳定石灰处理紧随其后。这也是在20多个德国WWTSs自1990年开始应用的创新稳定技术嗜中温及高温厌氧消化的多反应器，称为温相厌氧消化（TPAD）不同阶段的组合。

表1:由WWTS统计的欧盟27国污水污泥和特定的污水污泥生产人口总量和人口。数据是一年的污水污泥生产量

至于有关新欧盟国家，捷克共和国是该地区的污泥管理创新的领导者（勒布朗等人，2008年）。 这可以通过全面使用机械污泥崩解的和用污泥裂解物的解体过程中或通过在高温厌氧消化丰富经验被生产进行说明（Zabranska等人，2009）。通过机械（超声，碾磨机，均化器），热，化学（酸，碱液）和生物（酶）装置崩解的这种创新技术也进行了研究，并主要用于德国，而在瑞典和意大利少了令人鼓舞的结果（WPCF，1989; Kunz等人，1996; Lee和Welander，1996; Sakai等，1997; Krogmann等，1997;穆勒，2000;勒布朗等人。2008）。

在另一方面，污泥脱水似乎是在大多数欧盟27国的污泥处理的重要一步。根据表3中，27个欧盟国家的6个报告，大多数欧洲污水处理厂使用机械脱水的而不是主要优选的干燥床。从财务角度，按降序排列现行污泥脱水技术是离心机（41％），带式压滤机（28％）和压滤机（23％）（www.frost.com）。对于在欧洲国家应用的污泥处理方法，热干燥法已盛行于欧盟15国（表3）污泥处理系统。应当提到的是110加热干燥植物在欧盟在1995年（馆，1995年）操作时，烘干线1999年（EC，1999）提高到约370，而今天它们超过450。大多数这些植物构成焚化装置的第一阶段。图1表示在欧洲国家污泥干燥厂的分布。除卢森堡和芬兰，所有欧盟15国 应用了此技术（Drace德尔梅迪奥AMBIENTE，2010;环境责任，WRC和RPA，2010年）。如图1显示，大多数热干燥厂（几乎一半）是在德国，之后是意大利，英国和法国。转鼓干燥机（RDD）是最常用的系统，之后是其它类型的流化床干燥器（FBD）或带式干燥机下面的（BD）。一个所谓的直接微波干燥方法的创新也已在爱尔兰（Turovskiy和Mathai，2006年）中使用的。另一方面，除了斯洛文尼亚，新欧盟12个国家没有热干燥单元（图1）。长期储存在几个旧的或新成员国也有应用（27中9个），因为它是污泥处理一个简单而廉价的方法，但它需要合适的气候条件和巨大的领域。其他方法，如冷发酵，太阳能干燥或巴氏杀菌只在少量国家有应用。（表3）。

表2当前国家要求和86／278／EEC规定对土壤的污泥处置的比较报告

表3欧盟成员国应用的污泥处理方法

图1.欧洲国家污泥干燥设备的分布

在另一方面，污泥脱水似乎是在大多数欧盟27国的污泥处理的重要一步。根据表3中，27个欧盟国家的6个报告，大多数欧洲污水处理厂使用机械脱水的而不是主要优选的干燥床。从财务角度，按降序排列现

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