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行業(yè)動(dòng)態(tài)

未來污泥處理的主流技術(shù)是什么

2018-10-07 15:04:17 小沐管家 0

在環(huán)保行業(yè)里,污泥處理處置仍是一塊相對(duì)落后的領(lǐng)域。也是我國(guó)亟需加速提升的一個(gè)領(lǐng)域。

伴隨城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模的擴(kuò)大,污泥作為污水處理副產(chǎn)物也大量產(chǎn)生。按照城市污水以干物質(zhì)計(jì)平均0.02%的含固率估算,可產(chǎn)生干污泥3.14萬噸/天。按照污泥脫水前80%的含水率計(jì)算,每天產(chǎn)生濕污泥15.7萬噸。全年以360天計(jì),2014年全國(guó)年產(chǎn)生濕污泥達(dá)5652萬噸。

污泥成分復(fù)雜,含有病源微生物、寄生蟲卵、有毒有害的重金屬及大量的難降解物質(zhì),如處理不當(dāng),容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

但我國(guó)的污泥處置率卻很低下。有67%左右的污泥沒有得到無害化處理處置,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。

一、污泥處理處置的定義


污泥處理(sludgehandlingorsludgetreatment):污泥經(jīng)單元工藝組合處理,達(dá)到“減量化、穩(wěn)定化、無害化”目的的全過程。

我國(guó)目前主要的污泥處理方式包括濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、干化等。

污泥處置(sludgedisposal):處理后的污泥,棄置于自然環(huán)境中(地面、地下、水中)或再利用,能夠達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。

中國(guó)目前主要的污泥處置方法有衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒后建材利用等。


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二、污泥處理處置存在的問題


1、污泥處理率極低

早期污水廠甚至忽略污泥處理單元,只進(jìn)行污水處理,污泥卻被隨意傾倒在湖泊,溝壑、良田中。還有一些污水廠為節(jié)省費(fèi)用,空置污泥處理設(shè)施,將污泥隨意排放。我國(guó)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥有80%以上沒有得到妥善處理。

2、重水輕泥、污泥處理發(fā)展滯后

近幾年環(huán)保領(lǐng)域的水處理發(fā)展迅速,但是污泥處理卻比起十幾年前依舊沒有太大的進(jìn)步。被無害化處理的污泥比例低,多數(shù)污泥排入環(huán)境還是有害的,甚至違法偷排事件屢見不鮮。這是由于“重水輕泥”的不成熟處理思路造成的。

3、技術(shù)路線生搬硬套

污泥處理技術(shù)主要有污泥濃縮脫水、好氧消化、厭氧消化、干化、堆肥和焚燒等。污泥處置技術(shù)主要有填埋(包括地面、地下和水中)和土地利用。

有些人錯(cuò)誤地認(rèn)為污泥干化焚燒是當(dāng)前最先進(jìn)的污泥處理技術(shù),代表污泥處理技術(shù)的發(fā)展方向,因而不加分析地加以推廣。個(gè)別企業(yè)以盈利為目的,一味的夸大其先進(jìn)性,對(duì)很多不了解的人造成了誤導(dǎo)。

4、監(jiān)管有難度

由于長(zhǎng)期以來對(duì)污泥處理的忽視以及污泥排放的間歇性,導(dǎo)致政府有關(guān)部門對(duì)污泥的監(jiān)管困難。

5、付費(fèi)機(jī)制不完善

在污水處理費(fèi)用中征收污泥處理費(fèi)用是大勢(shì)所趨,但從當(dāng)前情況來看,處置費(fèi)用的征需存在較大阻力。我國(guó)現(xiàn)行收取的污水處理費(fèi)用較低,尚無法保證污水廠的正常運(yùn)行,而推行在污水處理費(fèi)中加入污泥處理、處置費(fèi),又將在一定程度上加重被征收者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此,在未來較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),補(bǔ)貼將是污泥處理處置資金的主要來源。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有部分城市對(duì)污泥處理處置給予補(bǔ)貼,由于處理方案不同等因素造成標(biāo)準(zhǔn)不一,污泥處理產(chǎn)業(yè)很難自己盈利,運(yùn)轉(zhuǎn)嚴(yán)重依靠政府補(bǔ)貼。同時(shí),補(bǔ)貼覆蓋范圍明顯不足。

“水十條”或許會(huì)將為污泥處理處置補(bǔ)貼政策的明確帶來契機(jī)?!端廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》預(yù)計(jì)總投資可能超過2萬億。除了為水處理改造、運(yùn)營(yíng)帶來巨大市場(chǎng)以外,“水十條”或?qū)⒃谖勰嗵幚硖幹梅矫娼o予更多的傾斜。技術(shù)層面上,極有可能改變過去以填埋為主的處置路線;經(jīng)濟(jì)層面上,或?qū)⒁筢槍?duì)污泥處理處置的補(bǔ)貼在全國(guó)范圍推廣,同時(shí)明確補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。

雖然有眾多條文規(guī)定污水處理費(fèi)應(yīng)包含污泥處理成本,但目前將污泥處理費(fèi)納入污水費(fèi)用的地方僅為北京市、江蘇省太湖地區(qū)、常州市、廣州市,且占比較低。

6、“資源化”不是最終目的,保護(hù)生態(tài)環(huán)境才是最終目的

誤認(rèn)為污泥就是資源,強(qiáng)調(diào)污泥處理處置的資源化和經(jīng)濟(jì)效益,并以資源化為首要目的。個(gè)別企業(yè)利用這一誤區(qū)強(qiáng)調(diào)個(gè)別單元工藝可以實(shí)現(xiàn)能量回收和物質(zhì)回用,割裂其他處理處置過程需要投入的能量和費(fèi)用,誤導(dǎo)了技術(shù)的選取和對(duì)污泥資源化的認(rèn)識(shí)。

污泥處理處置應(yīng)該以“減量化、穩(wěn)定化、無害化”為目的,“資源化”并不是最終的目的,應(yīng)盡可能利用污泥處理處置過程中的能量和物質(zhì),以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)約能源的效果,實(shí)現(xiàn)其資源價(jià)值。


三、如何解決污泥難題


1、明確責(zé)任主體,健全管理體制

污水處理廠是政府的實(shí)施機(jī)構(gòu),不能獨(dú)立承擔(dān)責(zé)任。政府應(yīng)加大對(duì)于污泥處置的資金投入,給予財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠。實(shí)施將污泥處理費(fèi)納入污水處理費(fèi)。

2、企業(yè)和政府應(yīng)該把污泥處置當(dāng)做是責(zé)任

如果污泥處理處置不當(dāng),污水處理企業(yè)將承擔(dān)首要責(zé)任,當(dāng)然其前提是污水收費(fèi)必須包含污泥處理所需的費(fèi)用。

3、技術(shù)路線的選擇需要因地制宜

不同地區(qū)的污水處理廠處理污水產(chǎn)生的污泥物理、化學(xué)和生物特征具有明顯區(qū)別,因此建議在選擇工藝路線時(shí)應(yīng)綜合考慮污泥泥質(zhì)特征、地理位置、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平等因素,因地制宜地確定污泥處理處置方式。


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四、未來的主流技術(shù)

借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn),未來污泥處理處置的技術(shù)發(fā)展主要有四條路徑:

1、沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術(shù)路線

厭氧消化具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)提高后續(xù)處理的效率并減少后續(xù)處理能耗。通常認(rèn)為厭氧反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化。通過厭氧反應(yīng),污泥中有機(jī)物去除40%-60%,有害病菌減少。此外,厭氧消化提高污泥脫水穩(wěn)定性,讓焚燒等后續(xù)處理減少35%以上的能耗。

2)厭氧消化成本較低。根據(jù)《中國(guó)環(huán)境報(bào)》統(tǒng)計(jì),單純厭氧消化投資成本約為20-40萬元/(噸/日),由于不用鼓風(fēng)曝氣等,節(jié)約了成本,單純厭氧消化運(yùn)行費(fèi)用約為60-120元/噸(含水率80%,不包括濃縮和脫水),而好氧發(fā)酵運(yùn)行費(fèi)用為120-160元/噸。

歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理,產(chǎn)生的沼氣轉(zhuǎn)化為電能可滿足污水廠所需電力的33%~100%。

但污泥厭氧消化在我國(guó)應(yīng)用的并不順暢。我國(guó)建設(shè)的約50座污泥厭氧消化設(shè)施中,可以穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的只有20余座。主要原因是由我國(guó)污泥泥質(zhì)差、處理廠運(yùn)行管理水平低。我國(guó)污泥含砂量較高、有機(jī)物含量較低、污泥可生化性差,消化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和產(chǎn)沼氣率等指標(biāo)普遍未達(dá)到國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。此外,我國(guó)缺乏沼氣利用的激勵(lì)機(jī)制,設(shè)備的投資費(fèi)用高,系統(tǒng)運(yùn)行較為復(fù)雜不易掌握。

不過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理,可以提高污泥水解速率,改善污泥厭氧消化性能。并通過項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累,企業(yè)也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術(shù)會(huì)是未來的一個(gè)主流方向。

2、土地利用為主的好氧發(fā)酵技術(shù)路線

好氧堆肥是在有氧情況下,通過微生物的發(fā)酵作用,將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。其中有機(jī)物料代謝為二氧化碳、水和熱。

好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)包括:

1)發(fā)酵效率高,穩(wěn)定化時(shí)間相對(duì)短;

2)臭味少,實(shí)現(xiàn)滅菌;

3)含水率可降到40%;

4)污泥成品主要用于修復(fù)鹽堿地、城市綠化、垃圾場(chǎng)覆蓋以及建筑等方面用土;

5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等來強(qiáng)化堆肥效果,比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。

堆肥的難點(diǎn)主要包括:

1)能量?jī)糁С?,通風(fēng)能耗費(fèi)用占比80%;

2)需對(duì)好氧堆肥運(yùn)行的不同階段的合理通風(fēng)量加強(qiáng)研究;

3)缺少C/N等控制因素的理論研究,致使存在調(diào)理添加劑使用過多的情況。

污泥經(jīng)發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì),可限制性農(nóng)用、園林綠化或改良土壤,從而實(shí)現(xiàn)污泥中有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素的高效利用,設(shè)備投資少、運(yùn)行管理方便。

但占地面積大、發(fā)酵產(chǎn)品存在重金屬污染等缺點(diǎn)使得好氧發(fā)酵技術(shù)在我國(guó)較難發(fā)展。

目前污泥好氧發(fā)酵工程可采用高效、快速、穩(wěn)定、集約化的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)模式,可實(shí)現(xiàn)占地面積的大幅縮?。淮送?,研究表明我國(guó)城市生活污泥的重金屬超標(biāo)比例約5%,污染風(fēng)險(xiǎn)較小,不應(yīng)該成為限制污泥發(fā)酵產(chǎn)品土地利用的主要障礙。

因此,在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處理技術(shù)指南(試行)》中,“好氧發(fā)酵+土地利用”也被列為推薦技術(shù)路線。該技術(shù)在相對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),應(yīng)用前景較大。

3、污泥干化-焚燒技術(shù)路線

王凱軍指出,長(zhǎng)期以來,國(guó)人對(duì)污泥干化焚燒工藝存在誤讀,普遍認(rèn)為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實(shí)際上,國(guó)際上污泥焚燒能量可以達(dá)到自給,不同工藝能耗來看,焚燒工藝(~100kW/t)與堆肥工藝(>100kW/t)相當(dāng)。

焚燒實(shí)現(xiàn)徹底處理和處置,而堆肥后續(xù)需要考慮儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)饶芎?。而且,污泥中的有機(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的。此外,人們還誤認(rèn)為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。

干化焚燒工藝的設(shè)備投資較大,焚燒產(chǎn)生的煙氣污染嚴(yán)重,還需建立完善的煙氣處理系統(tǒng),這也加大了污泥的處理費(fèi)用。因此干化焚燒工藝一般適用于用地緊張且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)。

隨著對(duì)碳減排和污泥生物質(zhì)資源認(rèn)識(shí)的不斷加深,干化焚燒工藝在國(guó)外的應(yīng)用范圍開始減少。然而現(xiàn)階段,在我國(guó)污泥厭氧消化和好氧發(fā)酵技術(shù)還未成熟的情況下,污泥干化焚燒在一定時(shí)期內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),尤其是工業(yè)窯爐協(xié)同焚燒的方式。

4、建材利用為主的污泥高干脫水處理技術(shù)路線

大家對(duì)污泥高干脫水技術(shù)的普遍認(rèn)知還停留在投加大量化學(xué)藥劑,導(dǎo)致減容不減量;且藥劑對(duì)后續(xù)污泥焚燒、土地利用、建材利用等產(chǎn)物影響;是臨時(shí)性、應(yīng)急污泥處理處置技術(shù)路線等。

李敏指出,目前采用的高干脫水工藝,投加大量藥劑未達(dá)到減量效果,且未與后續(xù)處置相結(jié)合,將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展,導(dǎo)致劣幣驅(qū)除良幣的現(xiàn)象。

來源:環(huán)保水圈


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