国内外污泥资源化能源化技术研究现状和进展 戴晓虎 教授 同济大学环境科学与工程学院 国家城市污染控制工程研究中心


戴晓虎院长:污泥处理处置的现状与思考
同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎表示,截至2013年,我国污水处理厂有3500座,污水处理能力达到1.45亿立方米/日,年产污泥3000-3500万吨 (含水率约80%),污水处理规模已经接近美国。
从资源化利用角度来说,要从污泥的性质和特点考虑处理处置的技术。污泥中60%以上都是蛋白质,此外还含有有机质。从资源化利用角度,要从污泥的性质和特点考虑处理处置技术。在污泥处理过程中,国际上的通行标准是“四化”,即稳定化、减量化、无害化、资源化。而我国的现状是80%甚至90%的污水污泥只是简单浓缩脱水。在稳定化方面,我国污泥普遍没有进行厌氧处理,好氧堆肥也只是局部性进行。污泥处理如果做不到稳定化,那么接下来的无害化和资源化也就无从谈起。
有观点认为,因为我国污泥含沙量高、有机质含量低,所以污泥厌氧消化的路线较为合适。对此,我认为,一方面,通过提升污泥中有机质含量,进而才能选择更好的处理工艺,对资源加以利用。另一方面,国外的传统的技术工艺在我国还需要进一步研究和提升,才能适合我国的污泥处理处置。
厌氧消化和干化焚烧组合,可以显著降低后一个工艺单元的投资和运行费用,并可降低污泥含水率和有机质含量;另外一种技术路线是集中式的城市有机质废弃物和污泥协同处置。在德国慕尼黑一个项目中,污泥经过厌氧消化再干化焚烧,产生的能源基本可以实现项目能耗的自给自足,弥补厌氧消化的成本,因此国外有不少城市选择了这样的组合工艺。
在污泥资源和能源回收利用方面,沼气利用是成熟而且经过工程验证的方法。在提升厌氧消化效率方面,上世纪70年代我们关注提高固体负荷或者是提高热转化率及容积负荷。
现在我们谈厌氧消化,还应该包括如何将沼气中的甲烷进行提取分离,这也是提高厌氧消化效率的方法。另外一种技术路线是集中式的城市有机质废弃物和污泥的协同处置。从游离氨、热值的角度,可以通过协同餐厨垃圾等有机质来提高厌氧消化的效率。
我认为下一代污水处理模式应该是基于污染物污泥富集资源回收的模式。第一阶段最大化利用生物污泥富集污染物,第二阶段回收碳和磷,实现高效高值利用、氮的高效转化和回收。对重金属不超标的污泥,建议通过厌氧消化或者好氧堆肥进行土地园林利用,也可以进行高附加值资源提取回收。
我个人不主张直接采用干化焚烧处理污泥,因为我国的污泥泥质还不稳定。如果要单独干化焚烧,就必须采用流化床工艺,整个工艺从资源回收角度来讲做得还不够。但如果污泥的重金属含量超标严重,也可以采用干化焚烧的方式对污泥进行处理。而热解技术和协同技术可能会有市场空间。对重金属不超标的污泥,我强烈建议通过厌氧消化或者好氧堆肥进行土地园林利用,也可以进行高附加值资源提取回收。在高附加值资源提取回收方面,无论是提蛋白、甲烷回收等方法都可以采用。
总体道路还应该是污泥和城市有机质废弃物协同厌氧消化,实现规模化生物质燃气回收,生产高品质绿化营养土。这些模式在我国山东省、福建省厦门市等地都有实践,主要处理工艺就是将餐厨、菜市场垃圾和污泥协同处置。
现在污泥处置的瓶颈问题主要包括:1、单一技术很多,相对成熟;但需技术综合集成示范,全流程综合解决方案的比较方法;2、厌氧、好氧污泥土地利用限制;强制污泥“稳定化”要求、提升污泥品质和合理风险评估;3、污泥处理处置经费需要落实(补贴政策: 燃气科技工程,环境效益等);4、技术开发和市场的有效结合;开发全产业链可续发展的商业模式。
而我们也可以断定,我国污泥处理机遇和挑战共存,思维理念转变和前瞻性创新需要勇气和担当。同时巨大的市场和需求、大量研发经费的投入,定会引领未来污泥处理处置资源化技术的发展。