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中國給水排水2021年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置 技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十二屆)邀請函暨征稿啟事
 
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我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(上,下) “將購買干化設(shè)備的錢存入銀行,其利息就足夠支付直接焚燒所需的燃料費(fèi)用了!”

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-04-19  瀏覽次數(shù):101
核心提示:我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(上,下) “將購買干化設(shè)備的錢存入銀行,其利息就足夠支付直接焚燒所需的燃料費(fèi)用了!”
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中國給水排水2021年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置 技術(shù)與應(yīng)用高級研討會(第十二屆)邀請函暨征稿啟事



我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(上)

 
信息內(nèi)容

隨著市政污泥問題的突顯,國家進(jìn)行了“十二五”規(guī)劃,但效果差強(qiáng)人意。在世界環(huán)保技術(shù)日趨成熟的背景下,我們的問題確實(shí)是出在環(huán)保理念上。在下一個五年計劃即將制定之際,如何厘清市政污泥處置的理念顯得尤為關(guān)鍵。

本文分成兩個部分,第一部分介紹市政污泥的基本情況及污泥土地利用和農(nóng)用,第二部分簡紹市政污泥焚燒。

 

環(huán)保的目的是什么?

市政污泥處置和其它環(huán)保類別相同,是一個系統(tǒng)工程。環(huán)保的定義是為大自然和人類福祉而保護(hù)自然環(huán)境,對于市政污泥處置來講其目的就是“無害于環(huán)境”。因此,國家提出的污泥處置政策中“無害化”必然是一切處置方式的前提。
 

 

市政污泥害從何來?

在講到污泥的危害的時候,通常的說法都很復(fù)雜,筆者認(rèn)為美國環(huán)保局EPA的劃分十分清晰。EPA對用于土地利用的污泥污染物限值分成了兩大部分:

一、重金屬類

二、病原體及帶菌體類。

因此,對于市政污泥的無害化處置也應(yīng)是圍繞這兩大污染物。

 

 

 

污泥最終到哪里去?

現(xiàn)有的除焚燒以外的市政污泥處置方式,都無法最終消除污泥。例如堆肥、厭氧消化、熱干化、高干脫水等處置工藝,僅能實(shí)現(xiàn)一定程度的“減量化”,此類工藝處置后的污泥最終仍會回歸至土地。

以美國為例,其涉及市政污泥處置的聯(lián)邦法律40 CFR Part 503(著名的503法案)由五部分組成:總則、土地利用、表面處理、病原體及帶菌體減量、焚燒。其中,表面處理和病原體及帶菌體減量都是為了讓污泥滿足土地利用的規(guī)定條件,因此污泥的最終去向只有兩個:土地 和 焚燒

 

 

土地利用是什么?

在我國試行的規(guī)范中將土地利用與污泥農(nóng)用區(qū)分開來,“土地利用主要包括園林、綠化、林業(yè)、垃圾填埋場覆蓋土和土壤修復(fù)及改良等(不包括污泥農(nóng)用)。”

而在美國的503法案中,將污泥農(nóng)用也納入到土地利用范疇內(nèi),“土地利用是指一切將散裝或袋裝市政污泥應(yīng)用于土地的形式,并且實(shí)益應(yīng)用均為農(nóng)業(yè)等級。這些實(shí)益應(yīng)用實(shí)踐包括應(yīng)用于:農(nóng)業(yè)用地,例如用于生產(chǎn)食物、飼料和纖維作物、草場和牧場;非農(nóng)業(yè)用地,例如森林;公眾接觸場地,例如公園和高爾夫球場;遭破壞土地,例如廢礦、建筑工地和采石場;以及家庭草坪和花園。銷售或分發(fā)市政污泥產(chǎn)品(例如堆肥或熱干化產(chǎn)品)是在土地利用范圍內(nèi)。”

污泥填埋在我國僅作為污泥處置的過渡性措施,在美國更是不被推崇的市政污泥處置方式。

 

 

我國如何規(guī)范污泥土地利用?

我國的市政污泥土地利用和農(nóng)用的使用條件有3個標(biāo)準(zhǔn)1,分別對園林綠化、土地改良和農(nóng)用污泥泥質(zhì)做了規(guī)范。而這三個標(biāo)準(zhǔn)中,除對重金屬有限制要求外,農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)中并無對病原體、細(xì)菌和蟲卵的要求;對于污泥應(yīng)用的累積量、施用年限和檢測率規(guī)范都不完全;“糞大腸菌群值”竟然沒有單位;最重要的是三個標(biāo)準(zhǔn)中都有對礦物油和笨并(a)芘的限值要求,而這兩項(xiàng)限值僅在1984年版的污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)中有如下說明:

施用符合本標(biāo)準(zhǔn)污泥時,一般每年每畝用量不超過2000kg(以干污泥計)。污泥中任何一項(xiàng)污泥化合物含量接近于本標(biāo)準(zhǔn)時,連續(xù)在同一塊土壤上施用,不得超過20年。含無機(jī)化合物較少的石油化工污泥,連續(xù)施用可超過20年。在隔年施用時,礦物油和笨并(a)芘的標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬。

早已被列入《國家危險廢物名錄》的石油化工污泥竟也赫然出現(xiàn)農(nóng)用和土地利用允許范疇內(nèi)!

 

 

美國如何規(guī)范污泥土地利用?

首先,503法案中明確規(guī)定,法案適用于處置生活污水及生活化糞池所產(chǎn)生的市政污泥,不適用于如隔油池殘留物或其它泵自商業(yè)設(shè)施的非生活廢水殘留物、工業(yè)廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥、或自公共廢物處理設(shè)施的粗砂和篩后殘余物。

其次,法案規(guī)定了重金屬的限值、累計負(fù)荷率和年負(fù)荷率,并將病原體減量分為CLASS "A"和CLASS "B"兩部分。其中A的限值要求較高,如滿足A的要求污泥可以出售或分發(fā)用于土地利用;B是土地利用和表面處理對于病原體減量的最低要求,未達(dá)CLASS "B"的污泥不能做任何土地應(yīng)用。

同時,法案中還對病原體及帶菌體減量工藝做了詳細(xì)描述和規(guī)范,例如對于現(xiàn)在國內(nèi)正在推廣的厭氧消化工藝,法案就規(guī)定:

市政污泥厭氧狀態(tài)下,平均細(xì)胞滯留時間和溫度范圍為35~55℃下15天至20℃下60天”才能滿足病原體減量的最低要求,并且揮發(fā)性固體減量38%以上才能滿足帶菌體減量的要求。而對于熱干化工藝,更是要求必須干化至含水10%以下方能滿足病原體和帶菌體減量要求。

不但如此,法案中還有關(guān)于不同農(nóng)作物施用的詳細(xì)規(guī)定,例如:規(guī)定農(nóng)作物收獲部分如果與污泥直接接觸(如西瓜、南瓜等)則在污泥施用之后14個月不能收獲,而收獲部分在土層下的(如土豆、蘿卜等)則在污泥施用之后20個月不能收獲。
 

 

第一部分小結(jié)

污泥處置(焚燒工藝除外)后還會回歸土地。因此采用除焚燒之外的處置工藝之前,都要提前規(guī)劃后續(xù)的處置工藝,是否有足夠的可持續(xù)的土地施用條件是工藝選擇的前提。如果沒有足夠的土地可供施用,就只能考慮焚燒。
 


重金屬含量是一切土地利用或農(nóng)用的前提。由于除焚燒外的其它成熟工藝均無法去除污泥中的重金屬,因此,在污泥自污水廠產(chǎn)生起其重金屬含量就決定了其是否適于土地利用。未處理的市政污泥重金屬含量經(jīng)檢測是否達(dá)標(biāo)是其能否被土地利用或農(nóng)用的前提。


污泥回歸土地前必須嚴(yán)格限定其病原體及帶菌體的密度。無論是作為農(nóng)用還是園林綠化、或是土壤改良,這些污泥都無法避免會與人直接接觸,必須提前預(yù)防其感染的風(fēng)險。經(jīng)歷了非典和禽流感的中國,對傳染病的危害應(yīng)該有切膚之痛。消化、干化、堆肥等工藝不要過分宣揚(yáng)其經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)切實(shí)關(guān)注其工藝對病原體及帶菌體的消滅效果。

 

 

附錄:503法案市政污泥必須經(jīng)如下工藝處置方能滿足CLASS "B"要求。

 

可顯著減少病原體工藝

1) 好氧消化市政污泥被空氣或氧氣攪動以維持好氧狀態(tài),平均細(xì)胞滯留時間和溫度范圍為20℃下40天至15℃下60天。

2) 風(fēng)干市政污泥于沙床上或在鋪砌或未鋪砌的盆地內(nèi)干燥最少三個月。在這三個月中的兩個月環(huán)境溫度必須高于0℃。

3) 厭氧消化 - 市政污泥厭氧狀態(tài)下,平均細(xì)胞滯留時間和溫度范圍為35~55℃下15天至20℃下60天。

4) 堆肥使用容器內(nèi)、靜態(tài)空氣混合堆放或料堆堆肥方式,市政污泥溫度升至40℃以上5天。在這五天中的四個小時,堆肥堆的溫度超過55℃。

5) 石灰穩(wěn)定將足夠的石灰加入到市政污泥中2小時后將污泥中的pH值升至12




我們需要什么樣的市政污泥處置理念?(下)

2015-9-25 11:26:51

信息內(nèi)容

隨著市政污泥問題的突顯,國家進(jìn)行了“十二五”規(guī)劃,但效果差強(qiáng)人意。在世界環(huán)保技術(shù)日趨成熟的背景下,我們的問題確實(shí)是出在環(huán)保理念上。在下一個五年計劃即將制定之際,如何厘清市政污泥處置的理念顯得尤為關(guān)鍵。
本文分成(上)、(下)兩個部分,(上)介紹市政污泥的基本情況及污泥土地利用和農(nóng)用,(下)簡紹市政污泥焚燒。
由本文的(上)可以看出污泥的最終去向只有兩個:土地和焚燒。無論是在污水廠內(nèi)獨(dú)立建設(shè)焚燒裝置的同步焚燒,還是將脫水或干化后的污泥與煤、生活垃圾、垃圾衍生燃料或生物質(zhì)燃料混合進(jìn)行的協(xié)同焚燒,焚燒都是最大程度利用市政污泥中熱值的最直接和有效的方式,同時也是最徹底的。
市政污泥焚燒歷史悠久,美國污泥焚燒項(xiàng)目始自1934,詳見瑞克森地的《美國市政污泥同步焚燒發(fā)展歷程(1934年至今)對我們的啟示》。市政污泥焚燒所需控制的污染物就是煙氣,因此美國對于焚燒排放煙氣中的污染物有著嚴(yán)格的限值規(guī)定。這些污染物包括煙塵、酸性氣體、氮氧化物、重金屬以及二噁英。其中,隨著國內(nèi)垃圾焚燒知識的普及,使我們對二噁英的毒性認(rèn)識得到了普及,也使國內(nèi)談焚燒必談二噁英,以至于談二噁英和焚燒色變的地步。
市政污泥焚燒會產(chǎn)生二噁英嗎?
我們先來看一下美國最新的市政污泥焚燒煙氣排放限值中對于二噁英的規(guī)定:“二噁英/呋喃(PCDD/PCDF), TEQ,0.0044 @ 7% O2”,限值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國規(guī)定的0.1 ng/dscm。 ng/dscm

 

 
這是因?yàn)槊绹褂玫姆贌到y(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)先進(jìn)于我國嗎?
答案是否定的。
首先,我國現(xiàn)在并沒有專門的市政污泥焚燒煙氣排放限值,現(xiàn)在使用的是《GB 18485-2014 生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中煙氣排放的限值。也可以說,我們將市政污泥焚燒與生活垃圾焚燒混為一談。
其次,美國現(xiàn)在最普遍采用的市政污泥焚燒爐是“熱風(fēng)室鼓泡式流化床爐”,最普遍采用的市政污泥焚燒尾氣處理系統(tǒng)是“高能耗文丘里+板式塔”,均對二噁英的減量起不到如此巨大的效果。

 
那么,為什么美國市政污泥焚燒能滿足這么低的限值呢?
造成中美標(biāo)準(zhǔn)巨大差異的源頭就是對于市政污泥的認(rèn)識以及對二噁英成因的認(rèn)識。
對于生活垃圾焚燒所產(chǎn)生二噁英的研究很多,主要有三種途徑:
  1. 在對氯乙烯等含氯塑料的焚燒過程中,焚燒溫度低于800℃,含氯垃圾不完全燃燒,極易生成二噁英。燃燒后形成氯苯,后者成為二噁英合成的前體;
  2. 其他含氯、含碳物質(zhì)如紙張、木制品、食物殘?jiān)冉?jīng)過銅、鈷等金屬離子的催化作用不經(jīng)氯苯生成二噁英。
  3. 在制造包括農(nóng)藥在內(nèi)的化學(xué)物質(zhì),尤其是氯系化學(xué)物質(zhì),像殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑(美軍用于越戰(zhàn))、多氯聯(lián)苯等產(chǎn)品的過程中派生。
簡而言之,焚燒產(chǎn)生二噁英條件如下:
含氯塑料、含氯碳物質(zhì)經(jīng)催化和低溫燃燒。
而市政污泥的成份中以上兩種物質(zhì)的比例微乎其微,國外最普遍采用的鼓泡流化床爐焚燒溫度在850℃以上,因此也不存在低溫燃燒的問題。而且,美國的市政污泥焚燒絕大多數(shù)采用在污水廠內(nèi)同步焚燒的方式,針對性的工藝設(shè)計和設(shè)備選型,更避免了因不同污水廠的污泥熱值差異造成的溫度波動,這也極大的減少了二噁英的生成。再配合以精確的控溫、低氮燃燒器等工藝措施和設(shè)備保障,這樣完全能夠滿足這個看似嚴(yán)苛的排放限值要求。
后附美國污泥焚燒大氣排放限值和我國GB18485生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)中的排放限值對比?梢姡P(guān)于污染物的要求,美國遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國。這不僅僅是由于美國作為發(fā)達(dá)國家對環(huán)保的要求更加苛刻,更是由于污泥本身與生活垃圾存在巨大的差別。因此,如果市政污泥焚燒套用生活垃圾焚燒的排放標(biāo)準(zhǔn),就根本起不到限制污染物排放的要求。
半干化+焚燒還是直接焚燒?
在我國,現(xiàn)在談污泥焚燒必“半干化+焚燒”,似乎已經(jīng)成為主流工藝。其實(shí)不然。國外的市政污泥焚燒采用“半干化+焚燒”方式的少之又少,大部分都采用將脫水污泥(機(jī)械脫水后含水率80%左右的污泥)直接投入焚燒爐進(jìn)行焚燒。這既可以避免干化臭氣的產(chǎn)生,也節(jié)省了干化設(shè)備不菲的投資。“半干化+焚燒”的方式在歐洲僅一例,在美國更是聞所未聞,美國的咨詢商直率地指出:
“將購買干化設(shè)備的錢存入銀行,其利息就足夠支付直接焚燒所需的燃料費(fèi)用了!”
集中焚燒還是同步焚燒?
集中焚燒和同步焚燒的優(yōu)劣可參見瑞克森地公司的文章《污泥同步無害化處置技術(shù)》,文中對為什么同步焚燒才是市政污泥無害化焚燒的最佳方式做了詳細(xì)的闡述。
 
專門焚燒還是共燒、摻燒?
在美國,將市政污泥與生活垃圾摻燒、或進(jìn)入燃煤鍋爐共燒的案例非常少。在歐洲,罕有將市政污泥與生活垃圾摻燒的案例,將污泥脫水、干化后進(jìn)入燃煤鍋爐共燒、或與生物質(zhì)顆粒、垃圾衍生燃料摻燒的案例較多,但與專門建設(shè)的污泥焚燒爐相比,其比例也是很低的。
 

 
這主要與市政污泥有機(jī)質(zhì)含量高、易膠黏、含灰量高等因素相關(guān),無論是生活垃圾焚燒爐、還是燃煤鍋爐,其結(jié)構(gòu)并不適宜處置這種性質(zhì)的物料。這就意味著需要在共燒、摻燒前對市政污泥的性質(zhì)進(jìn)行改性,以適應(yīng)共燒、摻燒爐型,而這種改性的投入不低、風(fēng)險也較高,因此對于共燒、摻燒歐美的態(tài)度都是謹(jǐn)慎的,針對不同案例做相應(yīng)的分析,以期不會影響共燒、摻燒爐的性能、也不會增加污染物總量的排放。
我們今后會對共燒和摻燒進(jìn)一步詳細(xì)討論。
(下)小結(jié)
污泥焚燒仍是大型城市的最佳選擇。對于人口密度大,沒有污泥土地利用空間的大城市,污泥焚燒是目前市政污泥無害化處置的首選方式。

 
污泥焚燒標(biāo)準(zhǔn)需要“量身定做”。污染治理需要法律、法規(guī)為依據(jù),盡早出臺污泥焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)才是實(shí)現(xiàn)污泥無害化處置目標(biāo)的關(guān)鍵和前提。

 
無干化、污水廠內(nèi)同步焚燒才是“主流”工藝。歐美污泥焚燒經(jīng)歷了漫長的發(fā)展期,現(xiàn)在的焚燒技術(shù)相當(dāng)成熟,其工藝路線也已經(jīng)相當(dāng)完善。
附錄:美國污泥焚燒煙氣放限值和我國GB18485生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)中的煙氣排放限值對比:
污染物
單位
EPA
GB 18485
Cd
mg/dscm
0.0011
0.1
一氧化碳CO
mg/dscm
31
80
氯化氫HCl
mg/dscm
0.35
50
Hg
mg/dscm
0.0010
0.05
氮氧化物NOx
ppmvd
30
250
Pb
mg/dscm
0.00062
1.0
PCDD/PCDF, TEQ
ng/dscm
0.0044
0.1
顆粒物PM
mg/dscm
9.6
20
二氧化硫SO2
mg/dscm
13.9
80

 
 
 
來源: 北京瑞克森地環(huán)保技術(shù)有限公司

 
 
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