在環保行業裏,污泥處(chù)理處(chù)置仍是一塊相對(duì)落後的領域。也是我國亟需加速提升的一個領域。
伴随城鎮污水處(chù)理規模的擴大,污泥作爲污水處(chù)理副産(chǎn)物也大量産(chǎn)生。按照城市污水以幹物質計平均0.02%的含固率估算,可産(chǎn)生幹污泥3.14萬噸/天。按照污泥脫水前80%的含水率計算,每天産(chǎn)生濕污泥15.7萬噸。全年以360天計,2014年全國年産(chǎn)生濕污泥達5652萬噸。
污泥成分複雜,含有病源微生物、寄生蟲(chóng)卵、有毒有害的重金屬及大量的難降解物質,如處(chù)理不當,容易對環境造成二次污染。
但我國的污泥處(chù)置率卻很低下。有67%左右的污泥沒有得到無害化處(chù)理處(chù)置,對(duì)生态環境造成嚴重威脅。
一、污泥處理處置的定義
污泥處(chù)理(sludgehandlingorsludgetreatment):污泥經單元工藝組合處(chù)理,達(dá)到“減量化、穩定化、無害化”目的的全過程。
我國目前主要的污泥處(chù)理方式包括濃縮、調(diào)理、脫水、穩定、幹化等。
污泥處置(sludgedisposal):處理後的污泥,棄置於(yú)自然環境中(地面、地下、水中)或再利用,能夠達到長期穩定並(bìng)對生态環境無不良影響的消納方式。
我國(guó)目前主要的污泥處(chù)置方法有衛生填埋、土地利用、焚燒後建材利用等。
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(chǎng)甚至忽略污泥處理單元,隻進行污水處理,污泥卻被随意傾倒在湖泊,溝壑、良田中。還有一些污水廠(chǎng)爲節省費用,空置污泥處理設施,将污泥随意排放。我國污水處理廠(chǎng)所産(chǎn)生的污泥有80%以上沒有得到妥善處理。
2、重水輕泥、污泥處理發展滞後
近幾年環保領域的水處(chù)理發展迅速,但是污泥處(chù)理卻比起十幾年前依舊沒有太大的進步。被無害化處(chù)理的污泥比例低,多數污泥排入環境還是有害的,甚至違法偷排事件屢見不鮮。這是由於(yú)“重水輕泥”的不成熟處(chù)理思路造成的。
3、技術路線生搬硬套
污泥處(chù)理技術主要有污泥濃縮脫水、好氧消化、厭氧消化、幹(gàn)化、堆肥和焚燒等。污泥處(chù)置技術主要有填埋(包括地面、地下和水中)和土地利用。
有些人錯誤地認爲污泥幹化焚燒是當前的污泥處(chù)理技術,代表污泥處(chù)理技術的發展方向,因而不加分析地加以推廣。個别企業以盈利爲目的,一味的誇大其,對很多不瞭(le)解的人造成瞭(le)誤導。
4、監管有難度
由於(yú)長(zhǎng)期以來對污泥處理的忽視以及污泥排放的間歇性,導緻政府有關部門對污泥的監管困難。
5、付費機制不完善
在污水處理費用中征收污泥處理費用是大勢所趨,但從當前情況來看,處置費用的征需存在較大阻力。我國現行收取的污水處理費用較低,尚無法保證污水廠的正常運行,而推行在污水處理費中加入污泥處理、處置費,又将在一定程度上加重被征收者的經濟負擔。因此,在未來較長(zhǎng)一段時間内,補(bǔ)貼将是污泥處理處置資金的主要來源。
目前國内已經有部分城市對污泥處理處置給予補(bǔ)貼,由於(yú)處理方案不同等因素造成标準不一,污泥處理産業很難自己盈利,運轉嚴重依靠政府補(bǔ)貼。同時,補(bǔ)貼覆蓋範圍明顯不足。
“水十條”或許會将爲污泥處理處置補貼政策的明確(què)帶來契機。《水污染防治行動計劃》預計總投資可能超過2萬億。除瞭(le)爲水處理改造、運營帶來巨大市場以外,“水十條”或将在污泥處理處置方面給予更多的傾斜。技術層面上,極有可能改變過去以填埋爲主的處置路線;經濟層面上,或将要求針對污泥處理處置的補貼在全國範圍推廣,同時明確(què)補貼标準。
雖然有衆多條文規定污水處(chù)理費(fèi)應包含污泥處(chù)理成本,但目前将污泥處(chù)理費(fèi)納入污水費(fèi)用的地方僅爲北京市、江蘇省太湖地區、常州市、廣州市,且占比較低。
6、“資源化”不是目的,保護(hù)生态環(huán)境才是目的
誤認爲污泥就是資源,強調污泥處理處置的資源化和經濟效益,並(bìng)以資源化爲首要目的。個别企業利用這一誤區強調個别單元工藝可以實現能源回收和物質回用,割裂其他處理處置過程需要投入的能源和費用,誤導瞭(le)技術的選取和對污泥資源化的認識。
污泥處(chù)理處(chù)置應該以“減量化、穩定化、無害化”爲目的,“資源化”並(bìng)不是的目的,應盡可能利用污泥處(chù)理處(chù)置過程中的能源和物質,以實現經濟效益和節約能源的效果,實現其資源價值。
三、如何解決污泥難題
1、明確責任主體,健全管理體制
污水處理廠是政府的實施機構,不能獨立承擔責任。政府應加大對於(yú)污泥處置的資金投入,給予财政補(bǔ)貼和稅收優惠。實施将污泥處理費納入污水處理費。
2、企業和政府應該把污泥處置當做是責任
如果污泥處(chù)理處(chù)置不當,污水處(chù)理企業将承擔(dān)首要責任,當然其前提是污水收費需要包含污泥處(chù)理所需的費用。
3、技術路線的選擇需要因地制宜
不同地區的污水處理廠處理污水産(chǎn)生的污泥物理、化學和生物特征具有明顯區别,因此建議在選擇工藝路線時應綜合考慮污泥泥質特征、地理位置、環境條件和經濟社會發展水平等因素,因地制宜地確(què)定污泥處理處置方式。
四、未來的主流技術
借鑒世界的經驗,未來污泥處(chù)理處(chù)置的技術發(fā)展主要有四條路徑:
1、沼氣能源回收和土地利用爲主的厭氧消化技術路線
厭(yàn)氧消化具有以下優點(diǎn):
1)提高後續處(chù)理的效率並(bìng)減少後續處(chù)理能耗。通常認爲厭氧反應可以實現污泥減量化、穩定化。通過厭氧反應,污泥中有機物去除40%-60%,有害病菌減少。此外,厭氧消化提高污泥脫水穩定性,讓焚燒等後續處(chù)理減少35%以上的能耗。
2)厭氧消化成本較低。根據《我國環境報》統計,單純厭氧消化投資成本約爲20-40萬元/(噸/日),由於(yú)不用鼓風曝氣等,節約瞭(le)成本,單純厭氧消化運行費用約爲60-120元/噸(含水率80%,不包括濃縮和脫水),而好氧發酵運行費用爲120-160元/噸。
歐美50%以上的污泥採(cǎi)用厭氧消化處理,産(chǎn)生的沼氣轉化爲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應用的並(bìng)不順暢。我國建設的約50座污泥厭氧消化設施中,可以穩定運營的隻有20餘座。主要原因是由我國污泥泥質差、處理廠運行管理水平低。我國污泥含砂量較高、有機物含量較低、污泥可生化性差,消化設備(bèi)運行的穩定性和産沼氣率等指标普遍未達到國外标準。此外,我國缺乏沼氣利用的激勵機制,設備(bèi)的投資費用高,系統運行較爲複雜不易掌握。
不過採用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進行預處理,可以提高污泥水解速率,改良污泥厭氧消化性能。並(bìng)通過項目經驗的積累,企業也逐步掌握瞭(le)較爲好的操作技能。污泥厭氧消化技術會是未來的一個主流方向。
2、土地利用爲主的好氧發酵技術路線
好氧堆肥是在有氧情況下,通過微生物的發(fā)酵作用,将污泥轉變(biàn)爲肥料的過程。其中有機物料代謝爲二氧化碳、水和熱。
好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)包括:
1)發(fā)酵效率高,穩定化時間相對(duì)短;
2)臭味少,實(shí)現滅(miè)箘;
3)含水率可降到40%;
4)污泥成品主要用於(yú)修鹽堿地、城市綠化、垃圾場(chǎng)覆蓋以及建築等方面用土;
5)並(bìng)衍生出蚯蚓生物堆肥等來強化堆肥效果,比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。
堆肥的難點主要包括:
1)能源淨支出,通風(fēng)能耗費(fèi)用占比80%;
2)需對(duì)好氧堆肥運行的不同階段的合理通風(fēng)量加強研究;
3)缺少C/N等控制因素的理論研究,緻使存在調(diào)理添加劑使用過(guò)多的情況。
污泥經發酵後轉化爲腐殖質,可限制性農用、園林綠化或改良土壤,從(cóng)而實現污泥中有機質及營養元素的利用,設備(bèi)投資少、運行管理方便。
但占地面積大、發酵産(chǎn)品存在重金屬污染等缺點(diǎn)使得好氧發酵技術在我國較難發展。
目前污泥好氧發酵工程可採(cǎi)用快速、穩定、集約化的設計、運營模式,可實現占地面積的大幅縮小;此外,研究表明我國城市生活污泥的重金屬超标比例約5%,污染風險較小,不應該成爲限制污泥發酵産品土地利用的主要障礙(ài)。
因此,在《城鎮污水處(chù)理廠(chǎng)污泥處(chù)理處(chù)理技術指南(試行)》中,“好氧發酵+土地利用”也被列爲推薦技術路線。該技術在相對欠發達地區,應用前景較大。
3、污泥幹化-焚燒技術路線
X凱軍指出,長(zhǎng)期以來,國人對污泥幹化焚燒工藝存在誤讀,普遍認爲它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實際上,世界上污泥焚燒能源可以達(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。
焚燒實現徹(chè)底處理和處置,而堆肥後續需要考慮儲(chǔ)存、運輸等能耗。而且,污泥中的有機質焚燒是碳中性的。此外,人們還誤認爲污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。
幹化焚燒工藝的設備投資較大,焚燒産生的煙氣污染嚴重,還需建立完善的煙氣處理系統,這也加大瞭(le)污泥的處理費用。因此幹化焚燒工藝一般适用於(yú)用地緊張且經濟發達的地區。
随著(zhe)對碳減排和污泥生物質資源認識的不斷加深,幹化焚燒工藝在國外的應用範圍開始減少。然而現階段,在我國污泥厭氧消化和好氧發酵技術還未成熟的情況下,污泥幹化焚燒在一定時期内可能會出現增長(zhǎng)的态勢,尤其是工業窯爐協同焚燒的方式。
4、建材利用爲主的污泥高幹脫水處理技術路線
大家對污泥高幹脫水技術的普遍認知還停留在投加大量化學藥劑,導緻減容不減量;且藥劑對後續污泥焚燒、土地利用、建材利用等産(chǎn)物影響;是臨時性、應急污泥處(chù)理處(chù)置技術路線等。
李敏指出,目前採(cǎi)用的高幹脫水工藝,投加大量藥劑未達到減量效果,且未與後續處置相結合,将阻礙(ài)污泥處理技術發展,導緻劣币驅除良币的現象。
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