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          污水處理新模式:污染物污泥富集資源回收模式

          來源: 時間:2014-09-16 【字號:

          對重金屬不超標的污泥,可以通過厭氧消化或者好氧堆肥進行土地園林利用,也可以進行高附加值資源提取回收。

          預計到2020年,我國的污泥產量將達到6000萬噸~9000萬噸

          國外傳統的技術工藝還需要進一步研究和提升,才能適合我國的污泥處理處置

          總體道路應是污泥和城市有機質廢棄物協同厭氧消化,實現規?;镔|燃氣回收,生產高品質綠化營養土

          下一代污水處理模式應該是基于污染物污泥富集資源回收模式

          ◆中國環境報見習記者 張蕊

          近些年,隨著我國不斷興建污水處理廠和配套管網日趨完善,污泥處理成為水務領域關注的重點。

          由于不同地區的污泥泥質、經濟社會發展水平不同,因此在處理方式、處置路線上也面臨著不同的挑戰和選擇。在日前舉行的2014首屆珠三角(東莞)水處理創新交流會上,同濟大學環境科學與工程學院院長戴曉虎表示,截至2013年,我國污水處理廠有5300座,污水處理能力達到1.63億立方米/日,年處理污水量450億立方米,污水處理規模已經接近美國。從資源化利用角度來說,要從污泥的性質和特點考慮處理處置的技術。下一代污水處理模式,應該是基于污染物污泥富集資源回收的模式。

          泥質決定技術路線 污泥中60%以上都是蛋白質,此外還含有有機質。從資源化利用角度,要從污泥的性質和特點考慮處理處置技術

          記者:請問我國污泥產生的狀況如何?

          戴曉虎:根據測算,我國每年產生3000萬噸~4000萬噸含水率在80%左右的污泥。隨著“十三五”的到來,污泥量還會增加。預計到2020年,我國的污泥產量將達到6000萬噸~9000萬噸。

          需要強調的是,這里所說的污泥不包括工業廢水污泥。如果要加上工業廢水污泥,我國的污泥產生量還將更大。

          據測算,從污水里轉入污泥中的COD比例大概是30%~50%,轉入污泥中的氮約為20%~30%,磷約為90%。如果它們得不到有效處理處置,那么我國的節能減排目標將大打折扣。所以不能繼續重水輕泥的現狀。

          記者:和國外相比,我國污泥處理處置處于怎樣的水平?

          戴曉虎:在污泥處理過程中,國際上的通行標準是“四化”,即穩定化、減量化、無害化、資源化。而我國的現狀是80%甚至90%的污水污泥只是簡單濃縮脫水。

          在穩定化方面,我國污泥普遍沒有進行厭氧處理,好氧堆肥也只是局部性進行。污泥處理如果做不到穩定化,那么接下來的無害化和資源化也就無從談起。特別值得注意的是有些地方推出的高干脫水,添加大量無機材料對污泥進行脫水,其實根本談不上資源化。

          如果污泥沒有經過穩定化處理,其中就會含有大量有機物,會給環境帶來嚴重的二次污染。在國際上,在前端對污泥進行濃縮或者厭氧好氧處理,然后脫水,接下來的處置可以在廠區里或者到廠外去進行干化焚燒。

          記者:我國污泥有什么特點?如何針對這些特點對污泥加以處理處置?

          戴曉虎:圍繞污泥泥質,在我國還有爭論??傮w上,我國污泥的有機質含量比較低。和國外相比,正因為有機質含量低,所以我國污泥中總氮、總氮含量也相對偏低。

          另外需要強調的是,通過測算,我們發現污泥中60%以上都是蛋白質,此外還含有有機質。從資源化利用角度來說,要從污泥的性質和特點考慮處理處置的技術。

          有觀點認為,因為我國污泥含沙量高、有機質含量低,所以污泥厭氧消化的路線較為合適。對此,我認為,一方面,通過提升污泥中有機質含量,進而才能選擇更好的處理工藝,對資源加以利用。另一方面,國外的傳統的技術工藝在我國還需要進一步研究和提升,才能適合我國的污泥處理處置。

          穩定是基礎,厭氧需重視 厭氧消化和干化焚燒組合,可以顯著降低后一個工藝單元的投資和運行費用,并可降低污泥含水率和有機質含量;另外一種技術路線是集中式的城市有機質廢棄物和污泥協同處置

          記者:為什么污泥在干化焚燒前要進行厭氧消化?如何提高厭氧消化效率?

          戴曉虎:厭氧消化和干化焚燒組合,可以顯著降低后一個工藝單元的投資和運行費用,并可降低污泥含水率和有機質含量,有助于實現能耗平衡。在德國慕尼黑一個項目中,污泥經過厭氧消化再干化焚燒,產生的能源基本可以實現項目能耗的自給自足,彌補厭氧消化的成本,因此國外有不少城市選擇了這樣的組合工藝。

          在污泥資源和能源回收利用方面,沼氣利用是成熟而且經過工程驗證的方法。在提升厭氧消化效率方面,上世紀70年代我們關注提高固體負荷或者是提高熱轉化率及容積負荷。

          現在我們談厭氧消化,還應該包括如何將沼氣中的甲烷進行提取分離,這也是提高厭氧消化效率的方法。在2000年以后,第三代厭氧消化池的污泥含固率大于10%,污泥降解率可達50%。

          記者:除了厭氧消化,還有哪些技術路線可以考慮?

          戴曉虎:另外一種技術路線是集中式的城市有機質廢棄物和污泥的協同處置。污泥含固率如果在10%,那么厭氧消化的效率也僅有1.5 kgVss/m3d ~2kgVss/m3d。從游離氨、熱值的角度,可以通過協同餐廚垃圾等有機質來提高厭氧消化的效率,大概可以提升到6kgVss/m3d ~10kgVss/m3d。

          目前,在高含固污泥/協同厭氧消化技術方面也有一些示范工程。主要包括遼寧省大連夏家河污泥集中處理示范工程、浙江省寧海污泥處理示范工程、湖北省襄陽污泥處理示范工程、湖南省長沙污泥集中處理示范工程等。這些示范工程已經取得良好效果。

          我們認為下一代污水處理模式應該是基于污染物污泥富集資源回收的模式。第一階段最大化利用生物污泥富集污染物,第二階段回收碳和磷,實現高效高值利用、氮的高效轉化和回收。這一模式的目標是能耗輸出、氮和磷回收,反應時間為傳統活性污泥法的1/3~1/4。

          珠三角處置污泥有何藥方?對重金屬不超標的污泥,建議通過厭氧消化或者好氧堆肥進行土地園林利用,也可以進行高附加值資源提取回收

          記者: 珠三角地區的污泥現狀是什么?有何特點?

          戴曉虎:截至2014年,珠三角擁有城鎮污水處理廠237家,污水處理能力約為0.11億立方米/日,2013年年產污泥突破200萬噸(含水率約為80%)。預計2020年污泥產量將達到400萬噸~600萬噸/年。

          珠三角地區污泥經過脫水后含水率較高,有機質比例偏低,并呈季節性變化。寄生蟲卵、病原微生物等致病物質超標較普遍。部分污泥存在銅、鉛、鉻等重金屬超標現象。污泥中還含有多氯聯苯等難降解有機物。

          珠三角地區的污泥處理現在主要以濃縮脫水為主,還有一部分進行深度脫水,也有一些污水處理廠對污泥進行水泥窯協同處置。例如當地的越堡水泥廠,就對污泥進行水泥窯協同處置。

          我對珠三角污泥處理處置提幾點建議:圍繞資源化循環利用,在珠三角地區尤其是農村地區,重金屬如果超標,則可以考慮采用協同焚燒方式。同時,熱解氣化技術還在開發中。而熱能無機物也可以作為建材回收利用。

          記者: 您怎么評價直接干化焚燒處理污泥?有哪些技術值得關注?

          戴曉虎:我個人不主張直接采用干化焚燒處理污泥,因為我國的污泥泥質還不穩定。如果要單獨干化焚燒,就必須采用流化床工藝,整個工藝從資源回收角度來講做得還不夠。

          如果污泥的重金屬含量超標嚴重,也可以采用干化焚燒的方式對污泥進行處理。而熱解技術和協同技術可能會有市場空間。對重金屬不超標的污泥,我強烈建議通過厭氧消化或者好氧堆肥進行土地園林利用,也可以進行高附加值資源提取回收。

          在高附加值資源提取回收方面,無論是提蛋白、甲烷回收等方法都可以采用。

          總體道路還應該是污泥和城市有機質廢棄物協同厭氧消化,實現規?;镔|燃氣回收,生產高品質綠化營養土。這些模式在我國山東省、福建省廈門市等地都有實踐,主要處理工藝就是將餐廚、菜市場垃圾和污泥協同處置。

          污泥處理處置還有哪些挑戰? 需要技術綜合集成示范;提升污泥品質并進行合理的風險評估;污泥處理處置經費需要落實

          記者: 現在我國污泥處理處置還需要解決哪些瓶頸問題?為何土地利用的路線沒有得到重視?您對此有何建議?

          戴曉虎:現在污泥處置的瓶頸問題主要包括:單一技術很多并相對成熟,但是需要技術綜合集成示范,研究全流程綜合解決方案。目前厭氧、好氧污泥土地利用受到限制,一方面主要是由于我國目前污泥品質還不高,另一方面,污泥土地利用的風險相對被夸大。

          同時,國內還存在強制的污泥“穩定化”要求。相關部門應該就此進行協調,提升污泥品質并進行合理的風險評估。

          此外,污泥處理處置經費需要落實。建議可以借用德國做法,在后端根據出產的沼氣量進行補貼。同時,污泥處理處置費用必須融入污水處理費中,污泥、污水處理分不開。

          此外,技術開發和市場的有效結合也很重要,需要開發全產業鏈可持續發展的商業模式。而我們也可以斷定,我國污泥處理機遇和挑戰共存,思維理念轉變和前瞻性創新需要勇氣和擔當。同時巨大的市場和需求、大量研發經費的投入,定會引領未來污泥處理處置資源化技術的發展。(9月16日,中國新聞網)

           

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