一、国家及行业对污泥处理处置提出新要求
近年来,国家对污泥处理处置的要求越来越严格,相继发布了多项政策文件:环境保护部办公厅发布关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知(环办【2010】157号);国家发展改革委办公厅 住房城乡建设厅发布关于进一步加强污泥处理处置工作组织实施示范项目的通知(发改办环资【2011】461号);环境保护部发布关于污(废)水处理设施生产污泥危险特性鉴别有关意见的函(环函【2010】129号),以及城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)与城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)的通知(建科【2011】34号)等的发布,这都标志着污泥的处理处置工作愈发的受到重视。
为彻底解决污泥困扰污水厂正常运行的问题,保定市排水总公司于2013年筹划建设污泥处理中心,并于2016年办理完前期工程手续,开工建设。
二、工艺选择
污泥处理工艺的选择与泥质、泥量、当地实际条件有直接关系。一般城市污水厂有机质含量为50~60%之间。当污泥产量小于50t/d(含水80%),宜采用板框脱水后填埋、太阳能干化、好氧发酵等工艺。当污泥产量大于50t/d(含水80%),宜采用厌氧消化协同污泥干化等工艺。
目前三座污水厂日处理污水27万吨,日产污泥300吨/天(含水80%),到2025年污水处理厂改扩建,日处理污水52万立方/天,日产污泥量500吨/天(含水80%)。为确定适合保定污泥实际的处理工艺,我们对几种工艺做了调查研究,其中好氧发酵工艺占地面积大,日处理300吨污泥需要40亩农田产量的秸秆。热干化工艺需要外加热源,消耗能源大,保定天然气供应紧张,且作为禁煤区无法实现。厌氧消化工艺生产沼气,是目前唯一的负碳排放工艺。同时在项目考察准备前期,亚行提供了国际污泥处理案例,为项目工艺科学选择提供了支持和帮助。
通过对厂内污泥的生产性实验,测定了污泥产沼气的产气率及硫化氢含量,为指导设计参数的选择提供了依据。同时为满足环保要求,污泥含水率需降到60%以下,考察发现,现有技术中只有板框脱水机可以实现。最终科学决策,选用了中温厌氧消化产沼气与板框机高干脱水相结合的技术处理污泥。厌氧消化作为唯一一个负碳排放的工艺,能够使污泥达到稳定化、减量化、资源化,减排二氧化碳,有一个较好的经济和社会效益。作为联合国确认的低碳试点城市,选择厌氧消化为主工艺技术,符合保定的实际发展需求。
项目环境效益——减排二氧化碳
项目年减排21755吨二氧化碳。减排在两个方面体现:1.避免沼气中甲烷等温室气体排入大气产生的减排量。2.产品生物天然气替代化石燃料消耗产生的减排量。
减少甲烷排放折算二氧化碳减排量(t) 燃烧替代燃料折算二氧化碳减排量(t) 合计二氧化碳减排量(t)
春 42.95 11.15 54.1
夏 57.57 14.95 72.52
秋 50.20 13.03 63.23
冬 41.19 10.69 51.88
合计一年减排21755吨二氧化碳。
污泥项目经济回报收益率小于亚行要求的12%基准收益率,不满足亚行经济要求。然而该项目作为唯一的一个负碳排放项目,环境效益显著,最终得到亚行认可支持。
三、对新建污水处理厂统筹考虑污泥污水处理工艺的思考
按照GB18918-2002要求,城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理。稳定后有机物降解率对厌氧消化及好氧消化工艺均要求大于40%,好氧堆肥要求有机物降解率大于50%以上。
随着环保要求的提高,污水处理标准普遍提高,主流工艺为长泥龄的生物强化除磷脱氮工艺,这就导致污水厂产生的污泥有机质含量偏低,进而导致污泥处理时对有机物降解率的要求难以保证,特别是对采用厌氧消化处理工艺的污泥项目造成的影响更大。这就要求在保证水质达标的前提下,对污水处理工艺进行改造,使得水中的污染物尽可能多的转移到污泥中。
改进措施:结合AB法,将强化除磷脱氮的生物处理工艺分成高低负荷两段进行。
可以预见,项目的建成将提高城市基础设施水平,在全省乃至全国具有一定的示范作用,对改善和提高环境质量水平,美化城市起到重要作用。