| ——探索技术多元化、处置资源化之路 |
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| 2013-07-02 中国经济导报网 |
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刘佳 中国经济导报网 记者张朝登报道 设计规模750立方米/日(以含水率80%计)的上海竹园污泥干化焚烧处理工程土建施工已完成，今年下半年将进行调试，预计明年上半年投入使用。 包括该工程在内，上海城市排水有限公司已建成投运规模为亚洲最大的白龙港污泥处理工程，近期还在准备实施石洞口污泥干化焚烧完善工程等，目标是在2015年左右投入使用。各郊区县也在结合当地实际，积极实施相应的污泥处理设施。 上海治泥：敢为天下先 “雄关漫道真如铁”，上海治泥工作在蜿蜒中前行。中国经济导报记者了解到，上海在努力做好城镇污水处理的同时，积极探寻污泥处理技术多元化、处置产物资源化利用的道路。 污泥是污水处理过程中产生的，含有大量的水分和有机物。若不加有效处理，其不但会腐败、发臭，而且会对环境造成危害。“十一五”期间，国家高度重视城镇污水处理，污水处理厂建设高速发展，然而越多的污水得到处理，产生的污泥量越大。据统计，2010年全国年污泥总产水量已突破3000万吨(以80%含水率计)，污泥处理任务十分艰巨。 上海市水务局教授级高级工程师唐建国对中国经济导报记者表示，只有实现污水与污泥的同步处理，才是真正完成了污水处理任务。污泥处理处置之所以不尽人意，主要有三个原因，一是虽然国家标准规定了城镇污水处理厂的污泥必须进行稳定化处理，但实际操作上没有实现污泥处理的技术路线，造成了污泥达不到应有的填埋要求，时常还会引发臭气扰民和运输过程中违法抛弃或违法倾倒等问题;二是由于各种污泥处理工艺都有其优缺点和适用范围，在工艺的选择上大家都想看一看，等一等，再加上筹资的困难，选址的困难，这样一来，不但延长了污泥处置的困难期，同时也将污泥处置逼上了窘境;第三就是现行的排水费中并未包含污泥处理处置成本和运行费用，污泥处理工程一旦建成投运，政府的财政压力就会进一步增大。 在污泥治理方面，上海意识超前，而且“第一个吃螃蟹”，2004年在石洞口污水处理厂建设了全国第一座污泥干化焚烧工程，2011年在白龙港污水处理厂建成全国规模最大的污泥厌氧消化处理工程。 前行的路非坦途，石洞口干化焚烧工程实施效果不理想。据悉，建设该工程的单位已经撤销。上海城市排水有限公司副总经理徐月江分析说，石洞口干化焚烧工程建设时，国内尚无先例，经验不足导致一些细节问题处理不到位，使其污泥焚烧能力达不到设计标准。因此，也就催生了目前的的石洞口污泥处理完善工程，即除了对原有系统进行改造外，并新建扩容污泥处理设施。 记者了解到，2011年投入使用的白龙港污泥处理工程运行也不顺利。该工程采用厌氧消化和干化处理工艺，即将污泥在容积达12400立方米的8个卵形消化池中进行长达20天的厌氧反应，让污泥中的有机物得到分解，使污泥得到稳定，同时产生珍贵的能源——沼气。再利用燃烧沼气产生的蒸汽干化厌氧处理后的污泥，让污泥体积进一步得到降低。然而污泥在消化池内进行处理时，设备磨损严重，使用寿命大大缩短。徐月江告诉记者这主要是因为上海污泥中含沙量非常大。为此上海也正在积极组织研究污泥中砂子的分离技术。 目前正在建设的竹园污泥处理工程同样采用“干化—焚烧”的处理工艺，设计规模约为每天750立方米。徐月江说竹园工程在建设时吸取了石洞口和白龙港工程的经验教训，并借鉴了国际先进经验，在污泥处理前将进行除砂处理，减少砂子对处理设施的影响。 由于目前已投产的污泥处理设施的能力还不能够满足每天3500立方米的污泥处理之需,所以在一批永久性的污泥处理设施建成前，上海市政府不得已投资建设了一批污泥深度脱水处理应急工程，来满足在2015年前这一过渡期的污泥填埋处置之需。 探索技术多元化 处置资源化 污泥含水量大，体积庞大，所以减少污泥体积是污泥处理的基础，为了确保处理后的污泥产物不再腐败、不再令人厌恶，就必须进行稳定化处理，稳定化处理是污泥处理的核心。稳定化处理技术包括厌氧消化、好氧发酵和焚烧。 曾参与编写国家《城镇污水处理厂污泥处理处置与污染防治技术政策》和《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》的唐建国说，选用何种污泥处理工艺，首先要确定处置方式，所谓的污泥处置，是不恰当的说法，处置就是在物质环境中消纳，没有经过有效处理的污泥是不能够直接处置的，否则代价就是污染环境。 所谓污泥处置应是指“处理后的污泥产物在环境中的消纳方式”，处置方式有：土地利用、建材利用和填埋。比如经厌氧消化和好氧发酵处理后产生的有机土在园林绿化中使用，焚烧后的灰渣作为水泥厂的骨料，或者污泥在水泥窑中掺烧，生产出水泥，所以污泥处置应该说是对污泥处理后产物的处置。按照相应的处置要求确定处理工艺，比如当地有水泥厂，就可以采用污泥在水泥窑中掺烧，行业内称水泥窑协同焚烧，生产出水泥，实现建材利用;再比如，污泥泥质，如重金属等有毒有害物质含量满足相关标准时，通过厌氧消化和好氧发酵处理，将其处理成有机土，用于园林绿化。 唐建国将污泥处理和产物处置的技术路线归纳为两句话，一是“处置决定处理，处理满足处置”;二是“以体积减量处理为基础，以稳定化处理为核心，以资源化利用为目标”。 上海在推进污泥干化焚烧，灰渣建材利用的同时，积极实践了污泥好氧发酵，发酵产物园林利用的技术路线;也在积极探索和推进污泥利用电厂和水泥厂蒸汽干化，在电厂锅炉和水泥窑中协同焚烧的技术，目的就是实现污泥处理的技术多元化。 徐月江告诉记者，这种协同合作也需要时代背景，在十几年前，想跟电厂谈资源合作是不可能的。现在由西电东送，电厂不再像以前那么忙碌，有余力开始考虑资源化合作的道路，而政府对此举也有系列优惠措施。 唐建国认为，污泥不是废弃物，而是资源，国内外特别重视对其生物质的利用，但污泥干化焚烧虽实现了污泥的高度减量和稳定化，但是同时将弥足珍贵的生物质也烧了，这不能不说是干化焚烧技术的遗憾。 很多国家，就是先将污泥厌氧消化，把沼气拿出来后，再焚烧，就是为了生物质的利用;而且实践证明这种厌氧消化后再干化焚烧对污泥热值的利用，比单一干化焚烧更加有利。从进一步降低温室气体的角度而言，污泥碳化处理技术是干化焚烧的替代技术。用碳化炉替代焚烧炉，不但大大降低了烟气中的温室气体成分，碳化物还是可再利用的产品。 唐建国说，污泥处理不是难题，更不存在技术问题，只要当地政府下决心，抓紧建设与当地污水处理相适应的污泥处理设施，就不会有污泥问题。 上海水务局水资源管理处教授级高工师唐建国介绍了四种污泥处理前沿技术，包括污泥热水解预处理技术、污泥超临界湿式氧化(SCWO)技术、电渗析脱水技术(ELODE)以及膜覆盖高温好氧发酵技术。 污泥热水解预处理技术 厌氧消化的副产物——沼气又是良好的化石能源替代物，所以该技术愈加受到重视。随着污泥量不断增加和对能源需求、处理后污泥品质的要求的不断提高，原有厌氧消化设施面临扩容和改造。污泥高温热水解技术能够替代消化池扩容、提高消化污泥品质、提高沼气产气量和提高污泥脱水效果；占地小、投资也小于污泥消化池扩容的费用；该项技术“碳足迹”量小，近年来是欧洲得到推广应用的一项厌氧消化前的预处理技术。 污泥高温热水解技术是目前世界领先的污泥高级消化预处理技术。全球范围已经交付22个项目，服务超过一千四百万人口当量，每年处理420000吨污泥(以干重计)。按照含水率80%计，相当于每天5800立方米。 污泥超临界湿式氧化(SCWO)技术介绍 污泥超临界湿式氧化(SCWO)技术是20世纪80年代中期提出的一种新型污水、污泥处理技术。任何物质，随着温度、压力的变化，都会相应呈现固态、液态和气态三种形式。 当处于气液平衡的物质升温升压时，热膨胀引起液体密度减少，而压力升又使气液两相的界面消失，成为一均相体系，这一点即为临界点。如果将水的温度和压力升高到临界点(温度：374.3℃，压力：22.05MPa)上(既超临界)时，水将会处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新流态——超临界态，这种水称为超临界水。 超临界水的特性使有机物、氧化剂、水形成均一相，克服了不同相之间的物质传输阻力。 超临界湿式氧化法就是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物，具有以下特点： (1)处理效率高：在适当的高温度、压力和短停留时间下，有机物能够完全氧化为二氧化碳、水、氮气及盐类等无害的小分子化合物；有毒有害物质的去除率达99.9%。 (2)反应器占地小：由于反应速率高，故污泥在反应器中的停留时间短，因此反应器结构简洁、体积小，占地面积小。 (3)对外界能源需求少：污泥中的有机物氧化反应释放的热量足以维持反应所需要的温度，且热能还可回收利用。 (4)不产生二次污染：反应生成盐类可以通过沉淀加以分离，处理产生的水纯净。 (5)运行费用低：该方法建设成本和运行成本较低。 (6)一步完成处理：该技术是对活性污泥(未加浓缩的污泥)直接进行处理，也就是说采用超临界湿式氧化法污泥处理使得多步骤的污泥处理一步完成。 电渗析脱水技术(ELODE) 与传统的机械脱水不同，电渗析脱水的驱动力不是机械力，而是电场力。污泥固体颗粒和水在电场的作用下，做定向运动，在通过多孔固体滤膜时，因固体颗粒粒径较大，而被截流，水分子则能够通过滤膜，从而实现固、液分离。其设备外形似带式脱水机，但其以转鼓为阳极，以链轨为阴极，链轨与污泥之间用滤布相隔。 电渗析脱水技术的优点是：脱水效果好，脱水污泥含水率可降至40~60%；耗电省，能耗为0.5~1.0 kwh/kg干物质；卫生化水平高，在脱水过程中，能够有效杀灭病原菌，经脱水后的污泥也不再滋生病菌；运行稳定性好，即便进水污泥性质、含水率有较大波动，脱水效果均能够稳定在较好的水平。 膜覆盖高温好氧发酵技术 加设功能膜罩，实现低超高压发酵，能够保证空气流的均匀。功能罩是特殊材料制成的，只允许水蒸气和CO2从发酵体中出来，臭气、病毒、气溶胶等均不能够穿过。国外文献报道对臭气、病毒、气溶胶的隔离率高达90%以上，这是好氧发酵技术的重大突破。 采用功能膜罩后的发酵物——发酵温度能够达到70℃、完全腐熟、无异味、对外界无影响。耗能很小。 |
