各位专家、各位行业同仁、各位观众朋友:
大家好!我是本场直播的主持人 中国给水排水杂志的 副主编 王领全 (13752275003)。首先,感谢各位行业同仁莅临中国给水排水直播间,观看本场直播!
中国给水排水杂志社顺应科技和行业的发展,隆重推出的直播平台,受到了业内广泛关注,也得到了许多业内专家、企业家和行业同仁的指导和帮助。在此,表示诚挚感谢!同时,再次诚挚邀请国内外水行业专家、企业家和行业同仁推荐、自荐优质内容,到中国给水排水云直播平台,为水行业的发展贡献自己力量!
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另外,配合本次直播组织了三个答谢活动:1、凡是今天15:30 前转发,并成功邀请其他同事、网友观看本场直播的行业同仁,我们特赠送污水大会及污泥大会直播视频回放观看码和 污水大会论文集、污泥大会论文集、中国给水排水杂志各1本。有需要的网友请和中国给水排水杂志社的孙磊、金晟联系。2、转发直播邀请,排名前10者,赠送故宫文创精美礼品。
转发直播邀请,排名前50者,赠送中国给水排水2022年电子期刊。3、直播交流互动区抽奖,中国给水排水2022年电子期刊100份。
言归正传,下面进入直播主题:
今年,苏伊士和中国给水排水杂志社共同策划组织了在中国给水排水直播平台的系列讲座。本次直播是系列讲座之一。
今天直播的主题为:污泥处理处置的“因地制宜和因泥制宜”
今天我们很荣幸地邀请到了 苏伊士亚洲 技术推广经理 程忠红 先生 和 特邀嘉宾: 中国市政工程西南设计研究总院二院总工、教授级高工 刘波 先生。
程忠红:苏伊士亚洲 技术推广经理,毕业于复旦大学环境科学与工程系。曾从事污水处理技术研发、污水处理药剂应用的技术支持、MBR膜工艺的研究和新工艺开发、高效菌生物载体反应器的研究等工作,并获得一项国际专利。
熟悉苏伊士各种水处理和污泥处理技术,如高密度沉淀池、曝气生物滤池、高速气浮、两段式污泥干化等。
刘波 :中国市政工程西南设计研究总院二院总工、教授级高工。主要从事城市自来水厂、污水处理厂、污泥处理厂、市政给水排水、建筑给水排水的设计工作,所参与并主持的各类项目超过上百项,其中成都新建污水处理厂工程(100万m3/d)、成都第一城市污水污泥处理厂二期工程等十余个项目获得省优、部优一、二等。
今天的直播安排是首先 由 程忠红 经理讲课,程总讲课结束后,刘波 总工做经验交流分享,最后程总和特邀嘉宾 刘波 总工再共同和大家答疑互动。欢迎各位观众朋友在观看直播时,提前将问题通过直播间的互动讨论区发送给我们。编辑部的同事会及时整理汇总。在直播答疑环节,二位专家统一和各位朋友交流互动。
下面首先有请 程忠红 经理给我们授课!有请程总!
刘波个人简历:本人自1993年7月自重庆大学毕业以来,在中国市政工程西南设计研究总院有限公司工作至今,目前担任第二设计研究院(武汉分院)总工程师,注册公用设备(给水排水)工程师、教授级高级工程师。
二十多年来,主要从事城市自来水厂、污水处理厂、污泥处理厂、市政给水排水、建筑给水排水的设计工作,所参与并主持的各类项目超过上百项,其中成都新建污水处理厂工程(100万m3/d)、成都第一城市污水污泥处理厂二期工程等十余个项目获得省优、部优一、二等奖,从而取得了一定的成绩,积累了丰富的经验。
• 污泥干化通常会结合后续污泥的处置形式选择干化技术,确定干化后含水率,在电厂掺烧、垃圾焚烧厂掺烧、水泥窑协同焚烧等不同处置形式下,干化机的类型和干化机具体设备选择都有所不同;苏伊士的污泥干化工艺,包括经典的两段式污泥干化工艺Innodry 2E,薄层干化Innodry 1T、桨叶式干化Innodry 1P、带式干化机等工艺。
• 单独污泥焚烧主要采用鼓泡式流化床焚烧炉,根据污泥热值的不同,可采用不同的工艺系统搭配。高热值污泥可以采用Thermylis 焚烧工艺,可直接焚烧脱水污泥(80%含水率);低热值污泥可以采用带预干化工艺的Thermylis 2S焚烧工艺,脱水污泥经过预干化后进入焚烧炉,可实现低热值污泥的自持焚烧
• 能量回收系统作为污泥焚烧中降低能耗最为关键的环境,可根据污泥热值的不同,选择不同的能量回收装置和搭配,做到最大限度回收能量,减少系统的运行成本
• 烟气处理是污泥焚烧项目非常关键的一环,某种程度上直接决定项目的成败。苏伊士可针对不同的烟气控制要求,提供相应的烟气处理工艺系统,确保烟气排放达标。可达到目前全球最严格污泥焚烧烟气排放要求。
泥水并重 因地制宜 以无害化为目标、资源化为手段补齐污泥短板——《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》解读之五
推动污泥无害化处理和资源化利用,是深入打好污染防治攻坚战,实现减污降碳协同增效,建设美丽中国的重要举措。结合《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》《关于推进污水资源化利用的指导意见》,国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》(发改环资〔2022〕1453号,以下简称《实施方案》),对于加快补齐污泥处理短板,提高污泥无害化处理和资源化利用水平,具有重要指导作用。
一、我国污泥无害化处理和资源化利用存在的主要问题
污泥作为污水处理的过程产物,富集了污水中30%-50%有机物和污染物质,具有“污染”和“资源”双重属性,如果没有得到有效的处理,将造成严重的环境污染与资源浪费,污水处理设施的减排效益将大打折扣。
近年来,随着全社会对污泥问题的关注,国家制定了一系列标准规范,发布了有关规划和政策,加大了科技研发的持续投入,驱动了污泥管理逐步从“重水轻泥”向“泥水并重”转变,建设了一批示范工程,污泥技术和装备能力得到了大幅提升,有效支撑了我国污泥处理行业发展。但由于我国污泥处理处置起步较晚,污泥产量逐年增加,减污降碳协同增效的要求不断提升,污泥难题还未得到彻底解决,对标水务行业整体发展水平差距较大,其主要存在以下问题。
(一)污泥泥质差,污泥处理处置难度大。我国污泥存在有机质含量低、含砂量高的泥质特点,直接影响了厌氧消化生物处理效率和热化学处理的能耗水平,进而增加了我国污泥处理处置的难度。此外,我国部分城市污水厂进水中含有工业废水,导致污泥中重金属含量偏高,增加了污泥土地利用的风险。
(二)工作起步晚,资金投入不到位,处理处置能力不足。我国对污水处理制定了严格的排放标准,但对污泥处理重视不够,起步较晚,投资和运行资金严重不足,没有做到污水污泥处理设施的同步规划、同步建设,造成现有污泥设施处理能力缺乏。大部分污水厂污泥仅在厂区内实现了浓缩脱水,脱水污泥采用填埋或简单处置的方式,无害化处理和资源化利用水平低,与行业高质量发展目标差距较大。
(三)土地利用受限,污泥出路尚未完全打通。解决污泥出路问题是打通污泥处理处置全链条的关键。污泥处置的方式主要有填埋、建材利用和土地利用。目前,脱水填埋依然是我国污泥的主要处置方式,但污泥填埋会占用大量土地资源,造成二次污染和资源浪费,并释放大量温室气体,部分经济发达城市面临无地可埋的困局。建材利用需要对污泥进行干化焚烧或协同焚烧处理,以实现污泥的矿化和无害化。由于污泥含水率较高、有机质含量低、热值不高,导致焚烧存在投资运行成本高、尾气排放要求严格、邻避效应突出等问题。土地利用是污泥生态化处置的重要消纳路径,是美国、英国等国家及欧盟大部分地区最重要的处置方式,但由于意识、标准衔接、处理水平等原因,我国污泥土地利用比例还较低。
二、推进污泥无害化处理和资源化利用的主要措施
针对我国污泥处理处置的难题,《实施方案》提出,到2025年,城市污泥无害化处置率达到90%以上,地级及以上城市达到95%以上,基本形成设施完备、运行安全、绿色低碳、监管有效的污泥无害化资源化处理体系,明确要优化污泥处理结构,提升现有设施效能,补齐设施缺口,强化过程监督管理,完善多方保障机制,为推动解决当前污泥处理处置相关问题提出了系列措施。
一是因地制宜选择处理方式。《实施方案》明确了污泥处理处置技术路线选择的基本原则。污泥处理处置应遵循“绿色、循环、低碳、生态”理念,结合各地污泥总体规划、自然地理条件、环境承载能力和经济发展水平等实际情况,根据处置的方式来确定污泥处理单元的组合,因地制宜合理选择污泥处理处置全链条技术路线。
二是积极推广污泥土地利用。《实施方案》提出,要鼓励将城镇生活污水处理厂产生的污泥经厌氧消化或好氧发酵处理后,作为肥料或土壤改良剂,用于国土绿化、园林建设、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地。这一措施对污泥出路的瓶颈问题解决至关重要,符合减污降碳及资源循环的发展方向。污泥含有丰富的有机质和氮磷营养物质,我国土壤矿化有机质缺乏,污泥规范处理后是一种很好的营养土或土壤改良剂,对具备土地消纳条件的地区,特别是对于经济欠发达、土地资源丰富的地区,应鼓励土地利用。考虑到污泥含有大量易腐败物质和病原菌,在进行土地利用之前,必须进行厌氧或好氧生物稳定化处理,实现污泥易腐有机物和病原菌的削减,以提升污泥稳定化、卫生化水平。此外,应在源头上确保污泥品质,对于有毒有害工业废水混入产生的污泥,应杜绝进行土地利用,以保障土地利用的安全性。
三是合理压减填埋规模。污泥填埋占用土地,浪费资源,存在二次污染风险,并产生大量温室气体,因此发达国家已禁止脱水污泥进入填埋场。我国污泥处理处置起步较晚,部分地区仍以填埋为主要处置方式。考虑到我国不同地区自然地理条件、环境承载能力和经济发展水平差异,《实施方案》提出,东部地区城市、中西部地区大中型城市以及其他地区有条件的城市,积极采用资源化利用等替代处理方案,逐步限制污泥填埋处理;暂不具备土地利用、焚烧处理和建材利用条件的地区,在污泥满足含水率小于60%的前提下,可采用卫生填埋处置。这一措施明确了污泥填埋是一种过渡性或应急性的处置方式,符合我国现阶段的实际情况。
四是有序推进污泥单独焚烧或协同焚烧。污泥焚烧可实现有机物的矿化、污染物的去除、深度减量和热能回收利用,焚烧灰渣可作为建材利用,污泥焚烧是一种有效的末端处理处置方式,特别是对于人口密集、土地资源紧缺、土地利用泥质受限,且经济条件较好的城市。由于污泥焚烧投资运行成本较高,尾气排放要求严格,存在一定的邻避效应,因此污泥焚烧要因地制宜考虑采用单独焚烧或协同焚烧。对于污泥产生量大、土地资源紧缺、经济条件较好的地区,应鼓励建设污泥单独焚烧设施,污泥单独焚烧要考虑系统能量的优化,以提高污泥热能利用效率。对于具备协同焚烧条件的地区,可采用协同焚烧的方式,发挥协同效益。但要关注添加污泥后对焚烧系统烟气污染控制及产品质量,以及垃圾焚烧厂、火力发电厂、水泥窑设施的产能、添加比例要求、检修或停产等因素对污泥处理处置的影响,做好预案,保障污泥出路畅通和污水厂的稳定运行。
五是加大推广污泥能量和物质回收利用。污泥中的能源和物质的回收利用是实现污水厂减污降碳协同增效的重要途径。从能量回收的角度,积极推广污泥(协同)厌氧消化回收生物质能、沼气热电联产或提纯并网,并推广污水源热泵、光伏发电等技术,实现污水污泥能量协同利用。从物质循环的角度,应积极推广污泥稳定化产物土地利用、焚烧灰渣建材利用、氮磷营养物质的回收利用,特别要关注不可再生的战略性磷资源的回收。积极鼓励污泥绿色固液分离、高效厌氧/好氧、高参数焚烧、热解碳化、水热转化等资源化新技术的开发。
三、统筹污泥处理设施存量提升和增量建设
一是提升现有设施效能。近年来,我国建设了一批污泥处理工程,但是对于现有工程设施的运行状况缺乏评估,部分污泥处理设施的运行效能有待提升。因此,《实施方案》提出建立健全污泥处理设施普查建档制度,摸清现有污泥设施综合效能,对不满足要求的处理设施进行升级改造。污水处理设施改扩建时,如厂区空间布局允许,应同步建设污泥减量化、稳定化处理设施,以实现污泥与污水处理设施的同步提质增效。
二是补齐设施缺口。《实施方案》充分考虑我国的实际情况,提出了具体举措。首先,污水管网建设会直接影响污水处理厂进水水质,进而影响污泥泥质。因此,加快补齐管网短板,解决部分污水处理厂进水生化需氧量浓度偏低的问题,以提升污泥有机质含量和污泥品质,对污泥处理处置至关重要。其次,我国污泥处理处置起步较晚,没有做到污水和污泥处理设施的统筹规划。对于新建污水厂,应按照泥水同步的要求,同步配建污泥减量化稳定化无害化处理设施,也可考虑作为集中式污泥处理设施,协同处理周边地区已建污水厂的污泥,补齐我国污泥稳定化无害化处理的短板。此外,由于我国污泥有机质含量较低,应积极鼓励推广污泥与城乡有机质(餐厨垃圾、家庭厨余等)协同厌氧消化处理-生物质能回收-沼渣土地利用方式,提高处理设施的综合效益。
四、强化过程管理,完善保障措施
为保障污泥无害化处理和资源化利用工作的顺利推进,《实施方案》提出了多项管理和保障措施,如强化有毒有害物质的源头管控,确保污泥泥质符合要求;强化产生、运输、处理全流程信息化管理,实现精细化监管,严禁偷排、随意倾倒;压实城镇污水、污泥处理企业的直接责任,确保污泥依法合规处理;重点突破共性和关键技术装备,健全污泥无害化处理及资源化利用标准体系;推动建立与污泥无害化稳定化处理效果挂钩的按效付费机制,完善污泥资源化产品市场化定价机制;各级政府建立完善多元化的资金投入保障机制,引导社会资金参与污泥处理设施建设和运营,推动符合条件的规模化污泥集中处理设施项目发行基础设施领域不动产投资信托基金(REITs)。相关措施从组织、财政、管理等方面为《实施方案》的落地实施提供了有力保障。(戴晓虎 同济大学环境科学与工程学院教授,城市污染控制国家工程研究中心主任)
坚持系统思维科学处理,推进污泥能源资源利用——《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》解读之一
污泥是城镇污水处理的必然产物,具有“污染”和“资源”的双重属性,污泥无害化处理和资源化利用是推动水污染防治领域减污降碳协同增效的关键举措。近日,国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》(发改环资〔2022〕1453号,以下简称《实施方案》)。《实施方案》坚持系统思维,突出绿色低碳理念,强调泥水共治、因地制宜,以污泥无害化处理为核心,以资源化利用为导向,落实建管并举,完善全流程管理体系,明确提出污泥无害化处理和资源化利用的基本原则、目标和具体措施,为深入打好污染防治攻坚战、建设美丽中国提供了有力支撑。
一、坚持系统思维,构建污泥处理处置体系
《实施方案》从污泥处理结构、设施建设、资源化利用、运行管理、保障措施等方面系统部署了污泥无害化处理和资源化利用的工作要求。在污泥处理结构方面,要求因地制宜选择处理路径,鼓励采用多元化组合方式,统筹考虑必要性、可行性和成本效益,实现污泥稳定化、无害化处理和资源化利用。在设施建设方面,要求提升现有设施效能和补齐设施缺口,推动设施共建共享。在资源化利用方面,兼顾安全和环保,确保稳妥可靠,实现能量和物质回收利用。在运行管理方面,强化排污源头管控、收集处理、运输储存和最终产物处置等全过程管理。在保障措施方面,要求压实各方责任,强化标准、技术支撑,完善价费机制,加强资金投入等。
二、坚持泥水共治,实施源头治理
一是加快污水收集设施建设。污水收集管网不完善,不仅影响污水处理设施发挥效能,也导致污泥有机物含量低、砂含量高,是制约污泥无害化处理和资源化利用的重要因素。加快补齐污水收集设施缺口,因地制宜推行雨污分流改造,提高污水处理厂进水生化需氧量浓度,提升污泥泥质,是保障污泥资源化利用的前提条件。
二是控制工业污水废水纳管排放。污泥中重金属和有机污染物等有毒有害污染物含量与工业企业的废水排放密切相关,在污水处理过程中重金属和难以生化降解的有机污染物通过吸附或沉淀转移到了污泥中,增加了后续资源利用的环境风险。加强工业废水纳入城镇污水管网的管控,做好工业废水接入城镇污水管网的排查、评估,强化有毒有害物质源头管控,是污泥资源回收利用的重要前提。
三、坚持因地制宜,提升设施效能
一是统筹确定污泥处理处置方案。根据污泥来源、产量和泥质特征,综合自然条件、用地条件、环境承载能力和经济发展水平,统筹处理对象、设施、资源和管理要素,构建区域统筹、远近结合的污泥无害化处理和资源化利用方案。鼓励污泥与相似属性的有机废弃物协同处置、上下游协同利用、区域内区域间协同消纳、设施协同共享。鼓励县城、建制镇区域统筹共享处理设施和处置资源,形成规模效应。
二是合理选择污泥处理处置技术。以资源利用为导向,综合考虑泥质特征和变化趋势、土地资源和环境背景状况、可利用工业窑炉状况和资源利用产品市场情况,因地制宜选择污泥处置路径和处理技术,确定近远期处理处置方式组合。鼓励结合现有设施,采用厌氧消化/好氧发酵+土地利用、干化焚烧+建材利用、水泥窑协同利用等多元化组合方式处理处置污泥。禁止未经脱水处理达标的污泥在垃圾填埋场填埋。污泥填埋占用大量土地资源,其碳排放远高于其他处理处置方式,对于东部地区城市、中西部地区大中型城市及其他有条件的城市,逐步限制污泥填埋,积极采用资源化利用处理方案。
三是科学建设污泥处理处置设施。基于污泥存量和增量处理处置需求部署设施建改计划,做好设施建设项目谋划和储备,保障近远期设施用地,补足设施处理能力缺口。鼓励大中型城市适度超前建设规模化污泥集中处理设施,建设一批绿色低碳、技术先进的污泥处理处置项目,带动先进技术的应用和推广。科学评估现有设施处理能力、运行效果和优化空间,改造不符合标准规范要求的设施,提升设施运行的整体技术水平。
四、坚持绿色低碳,回收能源资源
一是鼓励处理过程减污降碳。污泥如得不到有效处理处置,易产生大量具有高增温潜势的甲烷、氧化亚氮等温室气体。污泥能源资源化利用已成为污水处理厂实现能源自给和碳循环的重要途径。污泥处理处置应坚持绿色低碳,尽可能实现能源资源循环利用,避免采用消耗大量能源、物料和土地资源的技术,积极推广污泥土地利用。在碳达峰碳中和目标要求下,污泥处理处置除考虑技术适用性和经济成本,还要将碳排放作为重要考虑因素。
二是鼓励能源高效开发利用。首先,污泥通过厌氧消化能够将有机质转化为能源气体,替代化石燃料作为热源或进行发电,污泥与厨余垃圾等有机废弃物的协同厌氧处理可产生显著经济效益和环境效益。要统筹有机废弃物综合协同处理。其次,提高污泥焚烧过程的热能利用效率。此外,开发污水源热能和厂区太阳能资源,利用污水水温恒定的特点提取热量,用于空调热/冷源、区域供暖/制冷等用途。
三是鼓励资源多途径循环利用。首先,作为肥料或土壤改良剂,用于绿化、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地改良。土地利用不是简单将污泥直接施用,而是必须经过厌氧消化、好氧发酵等稳定化和无害化处理,达到稳定标准和相应的泥质标准。其次,污泥焚烧等热处理后的灰渣建材化和资源化利用,将无机组分用于建材产品生产,如水泥、混凝土、砖块、沥青填料、路基材料等。第三,污泥氮磷元素提取和回收利用。实践中氮的回收可通过厌氧消化沼液氨汽提,回收铵盐作为肥料使用;磷可从污水、污泥或焚烧灰中回收。
五、坚持建管并举,强化监督管理
一是提升全流程管理水平。污泥排放、处置和资源利用、检测监管单位,须严格执行法规标准。城镇污水、污泥处理企业应当依法将污泥去向、用途、用量等定期向城镇排水、生态环境部门报告,杜绝污泥运输过程中随意倾倒、偷排污泥等违法行为。
二是健全全流程标准体系。我国已基本建立了污泥无害化处理和资源化利用标准体系。针对碳达峰碳中和目标和更高的环境保护要求,结合新技术新工艺发展,要加快制修订污泥处理处置相关技术标准。结合土地利用、建材利用等资源化途径发展,制修订污泥处理产物及衍生产品标准,并注意与跨行业产品标准的衔接,助力污泥资源化利用的产业化发展。
三是加强全流程监管力度。加强排污许可管理,强化监管执法,推动排污企业达标排放。做好污水收集源头监管,落实污泥处理处置转运联单跟踪制度。结合信息化技术手段,提升管理智能化水平,提高监管效能。(张辰 全国工程勘察设计大师,教授级高工,现任上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司总工程师)