水處理倒逼污泥處理提速 未來污泥處理的主流技術是什么
在環保行業里,污泥(ni)處理處置仍是一塊相對落后的(de)領域。也是我國亟需加速提升的(de)一個領域。
伴隨城鎮污(wu)(wu)水(shui)處理規模的擴大,污(wu)(wu)泥(ni)作為(wei)污(wu)(wu)水(shui)處理副產(chan)(chan)物也大量(liang)產(chan)(chan)生。按(an)照城市污(wu)(wu)水(shui)以干物質計平均(jun)0.02%的含固率估算,可產(chan)(chan)生干污(wu)(wu)泥(ni)3.14萬(wan)噸(dun)(dun)/天(tian)。按(an)照污(wu)(wu)泥(ni)脫水(shui)前(qian)80%的含水(shui)率計算,每天(tian)產(chan)(chan)生濕污(wu)(wu)泥(ni)15.7萬(wan)噸(dun)(dun)。全年(nian)以360天(tian)計,2014年(nian)全國年(nian)產(chan)(chan)生濕污(wu)(wu)泥(ni)達5652萬(wan)噸(dun)(dun)。
污泥(ni)成(cheng)分復雜,含有(you)病源(yuan)微生物(wu)(wu)、寄生蟲卵、有(you)毒有(you)害的(de)重金屬及大量(liang)的(de)難降解物(wu)(wu)質,如處理不當,容(rong)易對環境造成(cheng)二次(ci)污染(ran)。
但我國的(de)污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)置率卻很低(di)下。2016年,全(quan)國污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)能力約為1300萬(wan)噸/日,全(quan)國污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)(chu)(chu)理(li)率僅達到33%,有67%左右的(de)污(wu)泥(ni)(ni)沒有得到無害化處(chu)(chu)(chu)理(li)處(chu)(chu)(chu)置,對生態(tai)環(huan)境造成嚴重威(wei)脅。
一、污泥處理處置的(de)定義(yi)
污泥處(chu)理(sludgehandlingorsludgetreatment):污泥經(jing)單元工藝組合處(chu)理,達到“減量化(hua)、穩(wen)定(ding)化(hua)、無害化(hua)”目的的全過程。
我國目前主(zhu)要的污泥(ni)處理(li)方式包(bao)括濃縮、調理(li)、脫水、穩(wen)定、干化等。
污泥(ni)處置(sludgedisposal):處理后的污泥(ni),棄置于自(zi)然環(huan)境中(地面、地下、水中)或再利用(yong),能夠達到長期(qi)穩定并(bing)對(dui)生態(tai)環(huan)境無不良影響(xiang)的最終消納方式(shi)。
中(zhong)國目前主(zhu)要的污(wu)泥處置方法有衛生填埋、土地利用、焚燒后(hou)建材(cai)利用等。
二(er)、污(wu)泥處(chu)理(li)處(chu)置存(cun)在的問題
1、污泥處理率(lv)極低
早(zao)期污(wu)(wu)(wu)(wu)水廠(chang)甚至忽(hu)略污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)處理(li)(li)單(dan)元,只進行污(wu)(wu)(wu)(wu)水處理(li)(li),污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)卻被(bei)隨(sui)意傾倒在湖泊,溝壑、良田中。還有一些污(wu)(wu)(wu)(wu)水廠(chang)為節省費用,空(kong)置污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)處理(li)(li)設施,將污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)隨(sui)意排放。我國污(wu)(wu)(wu)(wu)水處理(li)(li)廠(chang)所產生的污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)有80%以(yi)上沒有得到妥善(shan)處理(li)(li)。
2、重水輕泥(ni)、污泥(ni)處理發(fa)展滯后
近幾年環保領域的(de)水(shui)處(chu)理發展迅速,但是污泥(ni)處(chu)理卻比起十幾年前依舊沒有(you)(you)太大的(de)進步(bu)。被(bei)無(wu)害化處(chu)理的(de)污泥(ni)比例低,多數污泥(ni)排入(ru)環境還是有(you)(you)害的(de),甚至違法偷排事(shi)件屢見不(bu)鮮。這是由于(yu)“重水(shui)輕泥(ni)”的(de)不(bu)成熟處(chu)理思路(lu)造成的(de)。
3、技術(shu)路(lu)線生搬硬(ying)套(tao)
污泥處(chu)理技術(shu)主要(yao)有(you)污泥濃(nong)縮脫水(shui)、好氧(yang)消(xiao)化(hua)、厭氧(yang)消(xiao)化(hua)、干化(hua)、堆肥(fei)和(he)焚燒等。污泥處(chu)置技術(shu)主要(yao)有(you)填埋(包括地(di)面、地(di)下和(he)水(shui)中)和(he)土(tu)地(di)利用。
有些人(ren)錯誤(wu)地認為(wei)污(wu)泥干(gan)化焚燒是當前最先進的(de)污(wu)泥處理技術(shu),代表(biao)污(wu)泥處理技術(shu)的(de)發展方向(xiang),因而不(bu)加分(fen)析地加以推廣。個別企業以盈(ying)利為(wei)目的(de),一味的(de)夸(kua)大其先進性(xing),對很多不(bu)了解的(de)人(ren)造成(cheng)了誤(wu)導(dao)。
4、監管(guan)有(you)難度
由(you)于長期以來(lai)對污泥(ni)處理的忽視以及污泥(ni)排放的間歇性,導致政府有關(guan)部(bu)門(men)對污泥(ni)的監管(guan)困難(nan)。
5、付費機制不完善
在污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理費(fei)(fei)用(yong)中征收(shou)(shou)污(wu)泥(ni)處(chu)(chu)(chu)理費(fei)(fei)用(yong)是大勢所趨,但從當前情況來看,處(chu)(chu)(chu)置(zhi)(zhi)(zhi)費(fei)(fei)用(yong)的(de)征需(xu)存在較(jiao)大阻力。我(wo)國現(xian)行收(shou)(shou)取的(de)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理費(fei)(fei)用(yong)較(jiao)低,尚無法保證污(wu)水(shui)廠的(de)正常運行,而推行在污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理費(fei)(fei)中加入(ru)污(wu)泥(ni)處(chu)(chu)(chu)理、處(chu)(chu)(chu)置(zhi)(zhi)(zhi)費(fei)(fei),又將(jiang)(jiang)在一(yi)定程(cheng)度上加重被征收(shou)(shou)者的(de)經濟負(fu)擔(dan)。因此,在未(wei)來較(jiao)長(chang)一(yi)段時間內(nei),補貼將(jiang)(jiang)是污(wu)泥(ni)處(chu)(chu)(chu)理處(chu)(chu)(chu)置(zhi)(zhi)(zhi)資金的(de)主(zhu)要(yao)來源。
目前國內已經有(you)部分城市對污泥(ni)(ni)處理處置(zhi)給予補貼(tie)(tie),由(you)于(yu)處理方案不同(tong)等因素造成(cheng)標準不一(yi),污泥(ni)(ni)處理產(chan)業很難自己盈利,運(yun)轉嚴重依靠(kao)政府補貼(tie)(tie)。同(tong)時,補貼(tie)(tie)覆蓋范圍明顯不足。
“水(shui)(shui)十(shi)條(tiao)”或(huo)許會將為(wei)污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置(zhi)補(bu)貼(tie)政策的明確帶來(lai)契機。《水(shui)(shui)污(wu)染防治行動(dong)計劃》預計總投資可(ke)能超(chao)過2萬億。除(chu)了為(wei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)改造(zao)、運(yun)營(ying)帶來(lai)巨大市場以外(wai),“水(shui)(shui)十(shi)條(tiao)”或(huo)將在(zai)污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置(zhi)方面(mian)給予更多(duo)的傾斜。技術層面(mian)上,極有可(ke)能改變過去以填埋(mai)為(wei)主的處(chu)置(zhi)路線;經濟(ji)層面(mian)上,或(huo)將要求(qiu)針對污(wu)泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置(zhi)的補(bu)貼(tie)在(zai)全國范(fan)圍推(tui)廣,同時明確補(bu)貼(tie)標準。
雖然有眾多條文規定污水(shui)處(chu)(chu)理(li)費應包含污泥處(chu)(chu)理(li)成本,但(dan)目前將污泥處(chu)(chu)理(li)費納入污水(shui)費用的地(di)方僅為北京(jing)市、江(jiang)蘇省太湖(hu)地(di)區、常州市、廣州市,且占比較(jiao)低。
6、“資源化”不是最終目的(de),保護生態環境(jing)才是最終目的(de)
誤認為污泥(ni)就(jiu)是資源(yuan)(yuan),強調污泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置的(de)資源(yuan)(yuan)化(hua)和(he)經(jing)濟效益(yi),并以資源(yuan)(yuan)化(hua)為首要目(mu)的(de)。個(ge)別(bie)企業利(li)用(yong)這一誤區強調個(ge)別(bie)單元工藝可以實(shi)現能量回收(shou)和(he)物(wu)質回用(yong),割裂其他(ta)處(chu)理(li)處(chu)置過程需(xu)要投(tou)入(ru)的(de)能量和(he)費用(yong),誤導了技術的(de)選取和(he)對污泥(ni)資源(yuan)(yuan)化(hua)的(de)認識(shi)。
污(wu)泥處(chu)理處(chu)置應該以“減量(liang)化、穩定(ding)化、無害(hai)化”為(wei)目的(de)(de),“資(zi)源化”并不是最終(zhong)的(de)(de)目的(de)(de),應盡(jin)可能(neng)(neng)利用(yong)污(wu)泥處(chu)理處(chu)置過程中的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)和物質,以實現經濟效益和節約能(neng)(neng)源的(de)(de)效果,實現其資(zi)源價值。
三、如(ru)何解決污泥難題
1、明確(que)責任(ren)主體(ti),健全管理體(ti)制
污水(shui)處(chu)(chu)理廠是政府(fu)的實施機構,不能獨立承擔責任。政府(fu)應加(jia)大對于(yu)污泥處(chu)(chu)置的資金投入,給予財政補(bu)貼和稅收優惠。實施將污泥處(chu)(chu)理費納入污水(shui)處(chu)(chu)理費。
2、企業和政府應該把污泥處置(zhi)當做是責任
如果污(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)處(chu)置不當(dang),污(wu)(wu)水處(chu)理(li)企業將承擔首要責任,當(dang)然其前提(ti)是污(wu)(wu)水收費必須包含污(wu)(wu)泥(ni)處(chu)理(li)所(suo)需的費用。
3、技術路線的選擇需要(yao)因地制宜
不(bu)同地區的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)處理廠處理污(wu)(wu)水(shui)產(chan)生的(de)(de)污(wu)(wu)泥物理、化學(xue)和生物特(te)征具有明顯區別,因此建議在選擇工藝路線時(shi)應綜合考慮污(wu)(wu)泥泥質特(te)征、地理位(wei)置、環境條(tiao)件和經濟社(she)會發展(zhan)水(shui)平等(deng)因素,因地制宜(yi)地確定污(wu)(wu)泥處理處置方(fang)式(shi)。
四、未來(lai)的主流技術(shu)
借鑒國際經驗,未來污泥處(chu)(chu)理(li)處(chu)(chu)置的技術(shu)發展(zhan)主(zhu)要(yao)有四條路(lu)徑:
1、沼氣(qi)能源回收和土地利用為(wei)主(zhu)的(de)厭氧消化技術路(lu)線(xian)
厭氧(yang)消化具有以下優點:
1)提高(gao)后(hou)續(xu)處(chu)(chu)理的效率(lv)并減少(shao)(shao)后(hou)續(xu)處(chu)(chu)理能耗(hao)。通常認為(wei)厭氧(yang)反(fan)應可以實現污泥(ni)(ni)減量化、穩定(ding)化。通過(guo)厭氧(yang)反(fan)應,污泥(ni)(ni)中有機物去除40%-60%,有害病菌減少(shao)(shao)。此外,厭氧(yang)消化提高(gao)污泥(ni)(ni)脫水穩定(ding)性,讓焚燒(shao)等后(hou)續(xu)處(chu)(chu)理減少(shao)(shao)35%以上的能耗(hao)。
2)厭(yan)氧(yang)消(xiao)化成本較低。根據《中國環境報》統計,單(dan)純(chun)厭(yan)氧(yang)消(xiao)化投資成本約(yue)為20-40萬元(yuan)/(噸(dun)/日),由于(yu)不用鼓風曝氣等,節約(yue)了成本,單(dan)純(chun)厭(yan)氧(yang)消(xiao)化運行(xing)(xing)費用約(yue)為60-120元(yuan)/噸(dun)(含水(shui)率80%,不包括濃縮(suo)和(he)脫水(shui)),而好氧(yang)發(fa)酵運行(xing)(xing)費用為120-160元(yuan)/噸(dun)。
歐美50%以上的(de)污(wu)泥采(cai)用厭氧消化(hua)處理,產(chan)生的(de)沼(zhao)氣(qi)轉化(hua)為電能(neng)可滿足污(wu)水廠(chang)所需電力的(de)33%~100%。
但污(wu)(wu)泥厭氧消化在我(wo)國(guo)(guo)(guo)應(ying)用(yong)的(de)并不順(shun)暢。我(wo)國(guo)(guo)(guo)建設(she)的(de)約50座(zuo)污(wu)(wu)泥厭氧消化設(she)施(shi)中,可以穩定運(yun)營的(de)只(zhi)有20余座(zuo)。主要原因是由(you)我(wo)國(guo)(guo)(guo)污(wu)(wu)泥泥質差(cha)、處理廠運(yun)行(xing)管(guan)理水平低(di)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)污(wu)(wu)泥含砂量較(jiao)高、有機(ji)物(wu)含量較(jiao)低(di)、污(wu)(wu)泥可生化性差(cha),消化設(she)備運(yun)行(xing)的(de)穩定性和產沼(zhao)氣率等指(zhi)標普(pu)遍(bian)未達(da)到(dao)國(guo)(guo)(guo)外標準。此外,我(wo)國(guo)(guo)(guo)缺乏沼(zhao)氣利用(yong)的(de)激勵機(ji)制,設(she)備的(de)投資費用(yong)高,系(xi)統運(yun)行(xing)較(jiao)為復雜不易掌握。
不過采用堿(jian)解處理(li)、熱處理(li)、超聲波處理(li)、微波處理(li)等方(fang)(fang)法對污泥(ni)(ni)進行預(yu)處理(li),可以提高污泥(ni)(ni)水解速率,改善污泥(ni)(ni)厭氧消(xiao)化性(xing)能。并(bing)通(tong)過項目經驗的(de)積(ji)累,企(qi)業也逐步掌握了較(jiao)為全面的(de)操作(zuo)技(ji)能。污泥(ni)(ni)厭氧消(xiao)化技(ji)術會(hui)是未(wei)來的(de)一個主流方(fang)(fang)向。
2、土地利(li)用為主的好氧發酵(jiao)技術路線
好(hao)氧(yang)堆肥是在(zai)有氧(yang)情況(kuang)下,通過微生物的發酵作用(yong),將(jiang)污泥轉變為肥料的過程。其中有機(ji)物料代謝(xie)為二氧(yang)化碳(tan)、水(shui)和熱。
好氧堆肥的優(you)點包(bao)括:
1)發酵效率高,穩(wen)定化時(shi)間(jian)相(xiang)對短;
2)臭味少,實現(xian)滅菌;
3)含水率(lv)可降到(dao)40%;
4)污泥成品主(zhu)要用于修(xiu)復鹽堿地(di)、城(cheng)市(shi)綠化(hua)、垃圾場覆蓋以及建筑(zhu)等(deng)方面用土;
5)并衍生(sheng)(sheng)出蚯蚓生(sheng)(sheng)物堆(dui)肥等來強(qiang)化堆(dui)肥效果,比(bi)如興蓉環(huan)境和綠(lv)山的合作。
堆肥的(de)難點主要(yao)包括:
1)能(neng)量凈(jing)支出,通風能(neng)耗費用(yong)占(zhan)比(bi)80%;
2)需對好氧(yang)堆肥運(yun)行的不(bu)同(tong)階段的合理通風量加強研究;
3)缺(que)少C/N等控制(zhi)因素的理論研究,致使(shi)存在調理添加劑使(shi)用過多(duo)的情(qing)況。
污(wu)泥經發酵后(hou)轉化(hua)(hua)為腐殖質(zhi),可限制性(xing)農用、園林(lin)綠化(hua)(hua)或改良土壤(rang),從而實(shi)現污(wu)泥中(zhong)有機質(zhi)及營(ying)養元素(su)的高效利用,設備投(tou)資(zi)少、運行管理方便。
但占地面(mian)積大、發(fa)酵(jiao)產品存在重金屬污染(ran)等缺點使(shi)得好氧發(fa)酵(jiao)技術(shu)在我國較(jiao)難發(fa)展。
目前污(wu)泥好氧(yang)發酵工程可采用(yong)(yong)高效(xiao)、快速(su)、穩(wen)定、集約(yue)化(hua)的設計、運營模式(shi),可實現(xian)占地面積的大幅縮小;此外,研究表(biao)明我(wo)國城市生活污(wu)泥的重金屬超標(biao)比例(li)約(yue)5%,污(wu)染(ran)風險較(jiao)小,不應該成為限制(zhi)污(wu)泥發酵產品土地利用(yong)(yong)的主要障礙。
因(yin)此(ci),在《城(cheng)鎮污(wu)水處(chu)理廠(chang)污(wu)泥處(chu)理處(chu)理技(ji)術指南(試行)》中(zhong),“好氧發酵(jiao)+土(tu)地利(li)用”也被(bei)列為(wei)推薦技(ji)術路(lu)線。該技(ji)術在相對欠發達地區,應用前(qian)景較大(da)。
3、污泥干化-焚燒技術路線(xian)
王凱軍(jun)指出,長期以來,國人(ren)對污泥(ni)干化(hua)焚(fen)燒工(gong)(gong)(gong)藝存在誤讀(du),普遍認為它是一種(zhong)高(gao)能(neng)耗(hao)(hao)工(gong)(gong)(gong)藝和高(gao)碳排放工(gong)(gong)(gong)藝。實際上,國際上污泥(ni)焚(fen)燒能(neng)量可以達(da)到自(zi)給,不同工(gong)(gong)(gong)藝能(neng)耗(hao)(hao)來看(kan),焚(fen)燒工(gong)(gong)(gong)藝(~100kW/t)與(yu)堆肥工(gong)(gong)(gong)藝(>100kW/t)相當。
焚燒(shao)(shao)(shao)實(shi)現徹底處理(li)和(he)處置,而堆肥后(hou)續需(xu)要考慮儲(chu)存、運輸(shu)等能(neng)耗。而且,污泥(ni)中的(de)有機質焚燒(shao)(shao)(shao)是碳(tan)中性的(de)。此(ci)外,人們還誤認為污泥(ni)焚燒(shao)(shao)(shao)特性與垃圾相同是二噁英排放源。
干(gan)化焚(fen)燒工(gong)藝的設(she)備投資較大,焚(fen)燒產生的煙氣(qi)污染嚴重(zhong),還需建立完善的煙氣(qi)處理系統,這也加大了污泥(ni)的處理費用(yong)。因此干(gan)化焚(fen)燒工(gong)藝一般適用(yong)于用(yong)地緊張且經濟發達的地區。
隨著對碳減(jian)排和污泥生物(wu)質資源認識的(de)不斷加深,干(gan)(gan)化焚(fen)燒(shao)工藝在國外的(de)應用范圍(wei)開始(shi)減(jian)少。然而現(xian)階段(duan),在我國污泥厭氧消(xiao)化和好氧發酵(jiao)技術還(huan)未成熟的(de)情況(kuang)下(xia),污泥干(gan)(gan)化焚(fen)燒(shao)在一(yi)定(ding)時期內可能會出現(xian)增長(chang)的(de)態勢,尤其(qi)是工業窯爐(lu)協同焚(fen)燒(shao)的(de)方(fang)式。
4、建材(cai)利用為主的(de)污泥高干脫水處理技術路線
大家對污(wu)(wu)泥高干脫水技術的普遍認(ren)知還(huan)停留在投加大量化學藥(yao)劑,導致減容不減量;且藥(yao)劑對后(hou)續污(wu)(wu)泥焚(fen)燒、土地(di)利(li)(li)用、建材(cai)利(li)(li)用等產物影(ying)響;是臨時性、應急污(wu)(wu)泥處理處置技術路線(xian)等。
李敏指出,目前采用的高干脫(tuo)水(shui)工(gong)藝,投(tou)加大量藥(yao)劑未達到減(jian)量效(xiao)果,且未與后續(xu)處(chu)置相(xiang)結合,將阻礙污泥處(chu)理(li)技(ji)術(shu)發展,導(dao)致劣(lie)幣(bi)驅除良幣(bi)的現象。

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