洛杉磯污泥處理處置的現(xiàn)狀與歷史
在美國洛杉磯，污水的收集處理及污泥處理處置都由隸屬市政府公共事業(yè)部的衛(wèi)生局負責。目前洛杉磯共建有四座大型污水廠在運行，日處理污水規(guī)模約140萬噸，服務四百萬人口。每年經(jīng)過深度處理共計再生回用污水5.2億噸，其中0.99億用于環(huán)境補水。與此同時，2012年污泥總產(chǎn)量達到24萬噸。
在歷史早期，市政污泥的處理處置并沒有引起大家足夠的重視。以HTP(Hyperion Treatment Plant)污水廠為例，從1957年至1987年，大量污泥直接通過海洋傾倒的方式處理。僅1987年一年，洛杉磯污泥海洋傾倒量就高達25.9萬噸，占當年總污泥產(chǎn)量的60%以上。各種廢棄物長期倒入海洋所引發(fā)的環(huán)境影響逐漸引起社會關(guān)注后，1972年美國國會通過了《海洋棄廢法》(Ocean Dumping Act, Marine Protection, Research and Sanctuaries Act)，要求美國環(huán)保署(USEPA)對海洋廢物廢棄進行嚴格科學的選址和環(huán)境影響評價，并對海洋傾倒行為進行相應的審批和授權(quán)。到了1988年，美國國會正式通過了《禁止海洋棄置法》(Ocean Dumping Ban Act)，終結(jié)了廢棄物的海洋傾倒時代。目前，污泥的海洋棄置行為已被國際公約所禁止，洛杉磯市也從1988年起停止了污泥的海洋傾倒，轉(zhuǎn)而尋求其他污泥處理處置技術(shù)路線，并最終形成了以土地利用為主，其他技術(shù)路線為輔的處理模式。如圖1所示，從上個世紀90年代起，洛杉磯大部分污泥經(jīng)過厭氧穩(wěn)定化和脫水處理后，運輸至農(nóng)田進行土地利用。
從1988年到1998年十余年期間，除土地利用外，先后有填埋、化學固定和原位能量利用(低溫碳化)三種污泥處理處置技術(shù)投入短期使用。其中，最早被選中的技術(shù)路線是污泥填埋，1988年全年洛杉磯有接近36萬噸污泥進入填埋場，占當年污泥總量的80%以上。然而高昂的填埋費用給市政府帶來沉重的財政負擔。1988年和1989年污泥大量填埋的兩年期間，年均污泥處理費用較1987年翻了一番以上?；瘜W固定和原位能量利用(低溫碳化)也終因技術(shù)、經(jīng)濟和社會條件的限制而被逐步淡出。在摸索新技術(shù)路線的同時，洛杉磯啟動了長期的污泥資源利用規(guī)劃，從1989年開始，污泥產(chǎn)生總量呈現(xiàn)不斷下降趨勢，而污泥利用率同步上升，最終污泥總產(chǎn)量從上個世紀90年代43萬噸的峰值下降到了2012年的24萬噸。
此外，為了加強污泥工作的指導和管理，洛杉磯市政府發(fā)布了相應的污泥處理處置政策，明確了洛杉磯市政府是污泥處理處置設施規(guī)劃和建設的責任主體，并對長期的污泥管理工作提出了五條具體目標：
采用環(huán)境友好，公眾接受度高和經(jīng)濟可行的技術(shù)手段處理處置污泥;
遵守所有聯(lián)邦，州府和地方法律法規(guī);
要求土地利用遵守加州頒布的污泥農(nóng)用應用規(guī)范;
生產(chǎn)符合甚至超過40CFR Part 503法案規(guī)定標準的高品質(zhì)污泥產(chǎn)品;
根據(jù)國家污泥聯(lián)盟(National Biosolids Partnership)環(huán)境管理系統(tǒng)的要求進行系統(tǒng)管理。
污泥處理處置發(fā)展過程中的爭端與爭議
從1989年起至今的二十余年間，洛杉磯污泥處理處置基本以土地利用為主，該技術(shù)路線也曾在社會上引起諸多爭議和爭端。為了確保擁有穩(wěn)定的農(nóng)田進行污泥土地利用，2000年洛杉磯甚至購買了克恩縣(Kern County)面積高達18.9平方公里的綠畝農(nóng)場(Green Acres)專用于污泥處理處置，并且目前污泥農(nóng)用過程依照503法案最嚴的A級標準執(zhí)行，農(nóng)場選擇種植作物為非食物鏈作物(non-food chain crops)。然而，土地利用的公眾接受程度依然有限。
2006年，克恩縣政府在征求當?shù)鼐用裢镀北頉Q后通過了禁止污泥農(nóng)用的決議。面對無地可用困局的洛杉磯市政府，聯(lián)合同受影響的南加州相關(guān)郡縣一同向加州地方法院提起訴訟，要求撤銷克恩縣的禁令。該訴訟歷時長久，雖然在立案訴訟期間暫時不影響污泥處理的土地利用，但洛杉磯政府的訴訟請求并未得到法院支持。在2010年地方法院宣布撤銷立案兩個月后，克恩縣開始執(zhí)行禁令，要求洛杉磯市政府經(jīng)過6個月緩沖期后停止在該縣農(nóng)場進行污泥土地利用。于是，洛杉磯市政府聯(lián)合原告再次提起訴訟，一年半后加州上訴法庭(California Court of Appeal)判定克恩縣禁令因有越權(quán)嫌疑，并且沒有提供污泥土地利用過程中對環(huán)境或者公眾健康造成影響的證據(jù)，因而支持暫時擱置判決結(jié)果。這也就意味著克恩縣的污泥土地利用行為暫時得以延續(xù)。然而污泥的終極出路在哪里，如洛杉磯市政府自身污泥政策言明的首個目標所言，如何才能切實實現(xiàn)“采用通過環(huán)境友好，公眾接受度高和經(jīng)濟可行的技術(shù)手段處理處置污泥”，依然是環(huán)境從業(yè)者們不斷探索和追求的目標。而污泥深井灌注技術(shù)便是在此背景下的一次新嘗試。
新的嘗試——污泥深井灌注技術(shù)
污泥深井灌注技術(shù)是廢棄物深井灌注技術(shù)在污泥處理處置上的進一步應用，其利用石油化工行業(yè)成熟的深井技術(shù)，將污泥注入地下深層密閉地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以通過地下存置過程中的熱化學反應及生化反應將污泥轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等產(chǎn)物。經(jīng)過適當工藝設計，二氧化碳在地下高溫高壓自然環(huán)境下溶解、捕集并固定于地層中，而由于氣體溶解度的差異，甲烷氣體可以與二氧化碳分離并實現(xiàn)有效收集，最終同時實現(xiàn)污泥的降解、二氧化碳固定和可再生能源回收利用的三重目標。此外，項目收集產(chǎn)生的甲烷可以進一步用于綠色電能生產(chǎn)。
目前，洛杉磯的特米諾島可再生能源項目(Terminal Island Renewable Energy project, (T.I.R.E.)) 是全美首例深井灌注技術(shù)在污泥處理處置上的實際應用。項目坐落于加州特米諾島，由一口灌注井和兩口監(jiān)測井構(gòu)成。預期日處理污泥120-400噸，目標灌注深度1100-1600米，灌注地層孔隙度22%。項目選擇的灌注區(qū)域由多層不可滲透的密封地層和主要斷裂線構(gòu)成，以確保灌注區(qū)域的隔離、安全和密閉。同時，通過監(jiān)測井詳細記錄地震波、伽馬射線、溫度、壓力及地震圖等參數(shù)，以實時控制灌注過程中的環(huán)境風險，并嘗試對甲烷產(chǎn)生和二氧化碳固定過程進行科學測定和分析。
根據(jù)清潔飲用水法案(Safe Drinking Water Act)的規(guī)定，項目先于2006年獲得EPA頒發(fā)的建設許可(UIC permit)后于次年動工建設，并于2008年正式啟動運行。根據(jù)2010年的項目運行數(shù)據(jù)，項目日灌注污泥約200噸，產(chǎn)生沼氣約8000方，甲烷含量在45%-60%之間。經(jīng)過三年運行期后，項目于2011年再次向EPA申請為期5年的運行許可，同時申請增加監(jiān)測井數(shù)量，并將灌注污泥量由200噸/每天提升至400噸/每天。目前初步的經(jīng)濟核算結(jié)果表明，項目建設費用明顯低于干化焚燒或者汽化設備，運行費用也處于較低水平，每噸濕污泥處理費用約50美元，為污泥長期處理處置提供了經(jīng)濟可行的潛在方案。
必須明確的是，廢棄物的“深井灌注”與非法“地下排污”有本質(zhì)區(qū)別。“深井灌注”技術(shù)最基本的前提是要利用地質(zhì)構(gòu)造，保證排放物與地下水完全隔絕。目前人們開采地下水的深度一般不超過300～500米，“深井灌注”的井深通常約800米到超過3200米不等。美國是最早利用深井進行廢液灌注的國家，20世紀30年代起，美國的石油公司開始利用深井灌注技術(shù)處理石油和天然氣產(chǎn)品的廢液。目前，每年有超過7500億加侖的廢液注入地下，其灌注井數(shù)量也已超過65萬口。全美約89%難以處理的危險工業(yè)廢液均通過深井灌注方式來進行處置，以實現(xiàn)對環(huán)境影響的最小化。
京公網(wǎng)安備 11010802021286號