來源:國金環(huán)保 作者:鄔煜 霍也佳
一、污泥處置率低,設(shè)施建設(shè)緩慢
污泥是污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì),主要特性是含水率高(可高達(dá)99%以上),有機(jī)物含量高,容易腐化發(fā)臭,并且顆粒較細(xì),呈膠狀液態(tài);根據(jù)來源,可劃分為市政污泥、工業(yè)污泥和河道淤泥三類,僅考慮前兩項(xiàng)我國污泥產(chǎn)量就達(dá)到12.2萬噸/日。
市政污泥:2012全國城鎮(zhèn)生活污水處理能力13693萬噸/日,以平均負(fù)荷率85%計(jì)算,污泥年產(chǎn)量達(dá)2761萬噸(折算含水率80%污泥,萬噸污水產(chǎn)80%含水率污泥約6.5噸),折合7.6萬噸/日。
工業(yè)污泥:2012年全國工業(yè)廢水處理量為210.5億噸,污泥年產(chǎn)量達(dá)1368萬噸(含水量 80%),折合3.75萬噸/日。
截至“十一五”末期,全國城鎮(zhèn)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥無害化處置率小于25%,處置能力只有279萬噸/年(干泥);全國近75%的污泥沒有得到穩(wěn)定化、無害化處理處置,絕大部分污泥僅為都是簡單脫水至80%后就送往城市垃圾處理廠簡單填埋。
根據(jù)十二五規(guī)劃,到 2015年,直轄市、省會城市和計(jì)劃單列市的污泥無害化處理處置率達(dá)到80%,其他設(shè)市城市達(dá)到70%,縣城及重點(diǎn)鎮(zhèn)達(dá)到30%,新增污泥處理處置規(guī)模 518萬噸/年(干泥),合算成 80%含水率污泥的量為 7.1 萬噸/日,相關(guān)處理處置設(shè)施建設(shè)投資將達(dá)347億元。
目前我國污泥處理處置設(shè)施建設(shè)十分緩慢,截至2012年,污泥處置設(shè)施建設(shè)規(guī)模僅完成十二五規(guī)劃”的26.9%,且大部分項(xiàng)目均為試點(diǎn)項(xiàng)目。
二、泥質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性是工藝選擇核心
污泥處理處置包括前端脫水和最終處置兩個(gè)階段,最終處置方向則根據(jù)污水的來源和泥質(zhì)不同而異,主要包括衛(wèi)生填埋、建材利用、土地利用和焚燒四種。
污泥脫水是污泥處理工藝中最核心的一個(gè)環(huán)節(jié),脫水效果的好壞直接影響后續(xù)最終處置的費(fèi)用和效果,其最大目標(biāo)是降低污泥中的水分、減少污泥體積,為后續(xù)處理、利用和運(yùn)輸創(chuàng)造條件。
污水含水率的降低將極大降低后續(xù)處理規(guī)模(如含水率從95%降至80%,體積就減少了75%),以方便運(yùn)輸,減少占地面積;另一方面,適中含水率的污泥,其承載力和生物化學(xué)穩(wěn)定性也更佳。
據(jù)目前國內(nèi)的普遍認(rèn)識,在污水廠內(nèi)將污泥的含水率降低至40%以下是較為合適的,處置出路廣泛并易于安全運(yùn)輸、貯存。
一般污泥經(jīng)過濃縮后,含水率降至97%左右,還需進(jìn)一步機(jī)械脫水和熱干化以脫出吸附水和毛細(xì)水;根據(jù)外運(yùn)污泥是否脫水至60%左右還可分為就地和非就地深度脫水模式兩種模式,通過比較兩者投資和運(yùn)行成本,我們認(rèn)為先行在廠區(qū)就地脫水至60%,在運(yùn)往污泥處理廠進(jìn)行熱干化是更為經(jīng)濟(jì)性的方式。
用于機(jī)械脫水的壓濾機(jī)種類眾多,主要包括板框壓濾機(jī)、廂式壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)三類;其中新式板框壓濾機(jī)(隔膜壓濾)憑借脫水率高、能耗少等優(yōu)點(diǎn)正逐步成為主流。
污泥在經(jīng)過脫水后,再根據(jù)泥質(zhì)不同采用適宜的處置方式,包括土地利用、衛(wèi)生填埋、建材利用和污泥焚燒四種;其中每種方法的適用性各有不同,根據(jù)污泥的重金屬含量、含水率及有機(jī)質(zhì)含量高低等不同而異。
土地利用:包括肥料利用(園林綠化、林地、農(nóng)用)和土地改良利用,肥料產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)滿足國家及行業(yè)有關(guān)有機(jī)肥料的營養(yǎng)要求,污泥農(nóng)用應(yīng)嚴(yán)格控制施用量和施用期限,對于進(jìn)入食物鏈的作物種植須謹(jǐn)慎使用。
衛(wèi)生填埋:應(yīng)嚴(yán)格控制填埋的污泥量和含水率,并滿足相關(guān)泥質(zhì)要求;該種方式是我國目前污泥處置的主要方式,考慮填埋場瓶頸問題,該方式會逐漸減少。
建材利用:將脫水污泥經(jīng)干燥后進(jìn)行無機(jī)化處理,用于制作水泥添加料、制磚、制輕質(zhì)骨料和路基材料等;該種方式由于能回收和利用污泥中的能源和資源,適度降低污泥處置成本,受到國家鼓勵和推廣。
污泥焚燒:包括單獨(dú)焚燒、與垃圾混合焚燒以及污泥燃料利用,與垃圾混合焚燒須嚴(yán)格限制污泥處理過程中的添加劑投加量并保證適度的污泥熱值,并且需控制摻入比例。
當(dāng)?shù)厥袌鼋K端資源化產(chǎn)品的銷路為工藝技術(shù)路線的選取的第一決定因素,在確保污泥處理處置產(chǎn)品穩(wěn)定化、無害化前提下,污泥泥質(zhì)對相應(yīng)的處理處置技術(shù)的處理效率、處理成本及產(chǎn)品的后續(xù)出路有著至關(guān)重要的影響,因此在技術(shù)路線確定后,污泥泥質(zhì)及性狀是選擇適宜的處理技術(shù)單元的主要依據(jù)。
三、我國污泥處置典型案例分析
1、上海城投白龍港城市污水處理廠內(nèi)污泥處理處置系統(tǒng)
上海白龍港污泥處理設(shè)施工程是針對白龍港污水廠120萬m3/d 污水其中一級強(qiáng)化處理升級改造工程及80萬m3/d 擴(kuò)建工程產(chǎn)生的污泥建設(shè)的,污泥處理工程規(guī)模1500t/d(以含水率80%計(jì),為亞洲最大單體污泥項(xiàng)目),項(xiàng)目總投資約為8.3億元。
白龍港污泥項(xiàng)目包括消化-污泥干化處理和污泥深度脫水處理兩段工程,其中消化-污泥干化處理采用“污泥濃縮+厭氧消化+脫水+部分干化”污泥綜合處理工藝,污泥深度脫水處理處理工藝為“化學(xué)調(diào)理+隔膜壓濾工藝”。
污泥厭氧消化系統(tǒng)采用中溫厭氧消化技術(shù),采用消化處理產(chǎn)生的沼氣作為能源,以天然氣作為備用能源;由于污泥干化系統(tǒng)的熱源來自污泥消化系統(tǒng),污泥自身熱值無法達(dá)到全部污泥干化的熱平衡,因此只能進(jìn)行部分的污泥干化,污泥干化系統(tǒng)采用奧地利安德里茨公司的流化床污泥熱干化技術(shù),直接處理成本約為120元/噸濕污泥。
深度脫水工程主要處理白龍港污水廠厭氧消化后及部分未穩(wěn)定污泥(剩余污泥和一級強(qiáng)化化學(xué)污泥,含水率約96%),并應(yīng)急處理中心城區(qū)其它污水處理廠含水率約80%的脫水污泥,出泥含水率小于60%。
2、廣州大沙地污水處理廠“泥水一體化”污泥深度脫水項(xiàng)目
廣州大沙地污水處理廠污泥項(xiàng)目規(guī)模120t/d(80%含水率),全部委托綠由公司處理及外運(yùn)處置,項(xiàng)目總投資1300萬元;該項(xiàng)目采用就地處理的“泥水一體化”工藝進(jìn)行脫水,處理至含水率55%,污泥量45t/d,再運(yùn)至清遠(yuǎn)市清城區(qū)源潭鎮(zhèn)采用燒結(jié)制建材磚法進(jìn)行無害化處置。
經(jīng)“泥水一體化”污泥處理技術(shù)脫水后的污泥量較傳統(tǒng)工藝減少一半,由于量少,因而運(yùn)輸費(fèi)用、倉儲費(fèi)用均減少一半,項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用為158元/噸(80%含水率污泥)。
四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系已有雛形
隨著政策面“重水輕泥”的長期偏向性問題的逐漸改善,政府出臺了系列政策去規(guī)范污泥行業(yè)發(fā)展,除了規(guī)劃性、監(jiān)管性政策,主要集中于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)路線兩方面。
行業(yè)規(guī)劃:根據(jù)十二五規(guī)劃,到 2015年,直轄市、省會城市和計(jì)劃單列市的污泥無害化處理處置率達(dá)到80%,新增污泥處理處置規(guī)模 518萬噸/年(干泥),相關(guān)處理處置設(shè)施建設(shè)投資將達(dá)347億元。
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn):對污泥制磚、焚燒、園林綠化、土地改良等資源化產(chǎn)品的泥質(zhì)做了詳細(xì)規(guī)定。
技術(shù)路線:對各技術(shù)路線的最佳可行工藝流程、工藝參數(shù)以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行介紹,鼓勵將污泥經(jīng)厭氧消化產(chǎn)沼氣或好氧發(fā)酵處理后嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤改良、園林綠化等土地利用。