時(shí)間: 2018-06-15 11:53
來(lái)源: JIEI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
作者: 戴曉虎
從“十二五”開(kāi)始,國(guó)家對(duì)污泥處理逐漸重視起來(lái),很多的科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)做了大量的工作,戴曉虎教授認(rèn)為單元技術(shù)或者是單元技術(shù)的創(chuàng)新是人們的主要關(guān)注點(diǎn),接下來(lái)的重要任務(wù)是要把這些技術(shù)落地。技術(shù)落地必須要考慮全生命周期和全鏈條系統(tǒng)的方式。全鏈條關(guān)鍵技術(shù)分析要求對(duì)整個(gè)污泥處理處置的目標(biāo)、難點(diǎn)、系統(tǒng)性等進(jìn)行全面分析與思考,從而能夠進(jìn)一步解決某些掌握先進(jìn)處理技術(shù)的企業(yè)難以進(jìn)行市場(chǎng)推廣的問(wèn)題。
我國(guó)污泥量大集中、有機(jī)物含量低
一是污泥的產(chǎn)生量比較大,排放比較集中。我國(guó)任何一家污泥處理廠相較于歐美國(guó)家來(lái)說(shuō)都是超大型的,分布比較集中,污泥產(chǎn)生量也就比較集中。
污泥處理是污水處理工作的延續(xù),如果污泥沒(méi)有得到有效處理的話,那么污水處理實(shí)際上只完成了70%甚至是50%。所以我國(guó)必須要高度重視對(duì)于污泥的處理,否則就算水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提得再高,但是還是有30%~50%的COD還是沒(méi)有得到合理處置,這將對(duì)整個(gè)水環(huán)境的改善大打折扣。
二是有機(jī)物含量低,造成污泥的處理比較困難,與國(guó)外傳統(tǒng)的技術(shù)工藝相比處理有一定的難度。除了無(wú)機(jī)物的含量高,我國(guó)污水處理廠的處理效率也比較低,沉砂池的去除率低,這樣細(xì)沙給后期的處理帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。
通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)總體來(lái)說(shuō)有機(jī)質(zhì)與管網(wǎng)有關(guān),發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)有機(jī)物的含量是60%、70%,歐洲、羅馬尼亞、保加利亞達(dá)到了60%,土耳其VSS只有55%。污水廠進(jìn)水COD的濃度以及管網(wǎng)的建設(shè)能夠體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展水平。
現(xiàn)行污泥處理形成四條主流技術(shù)路線
在過(guò)去四年的努力中,國(guó)內(nèi)形成了四條主流技術(shù)路線。這其中的厭氧消化技術(shù),在北京、長(zhǎng)沙、鎮(zhèn)江等地也實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;氖痉?干化焚燒技術(shù),灰渣填埋會(huì)受到一定的限制;深度脫水處理,不是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù),但是作為應(yīng)急處理技術(shù),目前在很多地方得到應(yīng)用。
技術(shù)全鏈條分析:穩(wěn)定化和最終出路是瓶頸
污泥處理目標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)減量化和穩(wěn)定化,將非穩(wěn)定的易降解的有機(jī)物降解,所以污泥從上世紀(jì)初開(kāi)始主要是致力于解決它的易腐與發(fā)臭的問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,又逐漸提出了更高的要求。穩(wěn)定化的目的是把污水處理廠沒(méi)有去除的COD在污泥處理時(shí)降解掉,穩(wěn)定化是全球通用的方法,穩(wěn)定化之后再通過(guò)干化、焚燒、填埋進(jìn)一步處理。
穩(wěn)定化處理和污泥最終出路是我國(guó)污泥處理處置的瓶頸,全過(guò)程處理處置資源化理念缺乏。特別是穩(wěn)定化是我國(guó)污泥處理相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié),成為污泥處理的一個(gè)短板。
第二個(gè)短板是資源化過(guò)程,強(qiáng)調(diào)了在污泥處理過(guò)程中進(jìn)行綜合利用。在國(guó)外,德國(guó)提倡磷回收,但是有30%的污泥最終出路是回到土地中去,歐盟是50%到60%,因此資源化利用是限制污泥處理更大的瓶頸問(wèn)題。
從全鏈條的技術(shù)來(lái)說(shuō),首先要通過(guò)處理能夠最大化降低易腐的有機(jī)物質(zhì),同時(shí)要實(shí)現(xiàn)減量化。從處置的角度來(lái)看,資源化的實(shí)現(xiàn)有兩種途徑——進(jìn)入土地或者是建材的利用,如焚燒或者是填埋。
對(duì)于填埋處理,我國(guó)現(xiàn)有填埋場(chǎng)將滿負(fù)荷運(yùn)行,這是一個(gè)臨時(shí)過(guò)渡性的技術(shù)路線,不符合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。總體來(lái)說(shuō)從國(guó)內(nèi)大的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來(lái)看,土地填埋總體成本是比較高的,包括運(yùn)行的成本,從技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)說(shuō),對(duì)環(huán)評(píng)還有一定的要求。此外還有要考慮到我們的國(guó)情,像上海這樣的大城市環(huán)境能力有限,因此難以進(jìn)行土地填埋。
從未來(lái)發(fā)展的角度來(lái)看,如果處理后的污泥能夠進(jìn)入土地,且這些物質(zhì)不超標(biāo)并且有一定的土地的容量,土地利用一定是一個(gè)較好的利用方向,但是目前還不適應(yīng)我國(guó)國(guó)情。干化焚燒,通過(guò)厭氧消化減到50%或者40%進(jìn)行焚燒處理,較適合我們的國(guó)情。
單元處理技術(shù)還存在瓶頸有待提升
污泥濃縮技術(shù)是比較成熟的,但是下一步要提高藥耗和智能化水平。污泥脫水的藥劑開(kāi)發(fā)研究是下一步重點(diǎn)。
從厭氧消化單元來(lái)說(shuō),目前的轉(zhuǎn)化率是50%,停留時(shí)間較長(zhǎng),沼氣的含量只有60%到65%,還需要進(jìn)一步通過(guò)一些科技的創(chuàng)新進(jìn)行提高。同時(shí)要對(duì)沼渣的性質(zhì)和特質(zhì)進(jìn)行研究,避免產(chǎn)生的氨消化過(guò)程的影響。
穩(wěn)定化處理另外一個(gè)重要技術(shù)是好氧堆肥。相比厭氧消化,工藝流程短、簡(jiǎn)單、運(yùn)行要求低,未來(lái)通過(guò)某些技術(shù),將好氧堆肥所需的輔料降下來(lái),同時(shí)更好地提升好氧堆肥的品質(zhì),并使整個(gè)系統(tǒng)在集成上進(jìn)行更好的智能化的開(kāi)發(fā)。
干化是一種重要的熱處理方法,作用是進(jìn)一步減少污泥體積,能夠?qū)崿F(xiàn)半干化含固率至60%,全干化含固率至90%,其能耗為800-1000千瓦時(shí)/噸水;從水的減量角度來(lái)說(shuō),首先可以通過(guò)機(jī)械脫水進(jìn)行大幅度的減量,然后通過(guò)熱化水的方法進(jìn)一步減量。
焚燒最大的問(wèn)題在于價(jià)格和技術(shù)的要求很高。協(xié)同焚燒也是一種較新的處理方式,利用現(xiàn)有的工業(yè)焚燒爐將污泥進(jìn)行混合焚燒處理,發(fā)電廠的焚燒目前用得比較多,主要問(wèn)題在于,有一些發(fā)電廠不太愿意接受污泥,很多的水務(wù)集團(tuán)更關(guān)注不受其他單位限制的單獨(dú)的焚燒機(jī)制。
熱解氣化指干化污泥在一定溫度下(400-900℃)無(wú)氧熱解氣化,生成合成氣和碳的處理方式,這是一個(gè)新型的技術(shù)的路線。目前總體來(lái)說(shuō)是比較有潛力的處理方式,但是裝備的成熟度,傳輸?shù)倪^(guò)程,以及如何降低低品質(zhì)油的含量,還需要進(jìn)一步研究。
編輯: 趙凡
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng), 城市污染控制國(guó)家工程研究中心主任