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中信环境技术刘建林:新形势下的污泥处理处置解困之路

来源:绿色发展联盟   时间:2019-09-03   浏览:346

近年来随着环境容量的减少,环保意识的提高,环境监管的趋严,污泥处理处置市场巨大。但是,污泥处理处置的技术路线、管理模式、产业链还没有形成经济有效的固定模式。在2019(第十一届)上海水业热点论坛上,中信环境技术有限公司(以下简称“中信环境技术”)技术总监刘建林博士以“探索新形势下污泥处理处置解困之路”为主题,分享了中信环境技术的在污泥处理处置方面的经验和布局,建议提倡源头减量,采用分散式的污泥处理工艺,在污水厂内做到最大减量。其次,污泥能源化、资源化是大方向,但是要平衡全产业链的总成本。污泥的市场现状为新技术的应用创造了契机,行业要大力开发和应用高效低耗新技术。

中信环境技术的五大环保业务领域

刘建林博士

 

污泥处理处置面临的困境与挑战

由于长期以来行业内“重水轻泥”现象的存在,污泥的处理处置问题一直未得到很好的解决,也有行业人士指出,污泥的问题简直是年年谈,但年年在。刘建林认为,目前我国污泥处理处置主要存在三大困境:

一,污泥的产生量正逐年增加。据E20研究院数据显示,2020年城镇湿污泥产生量将攀升至5292万吨。

二,污泥处理处置路线看似有很多选择,但是受诸多客观因素限制,实际上可选的路线很有限。如我国的污泥处理处置技术路线基本成熟,然而污泥处置存在的问题却越来越严峻。

三,污泥处理处置成本呈上涨趋势。以2017年全国湿污泥产生量11.86万吨/日为标的,按成本相对较高的处理工艺焚烧方式进行测算(建设费用50万元/吨),也只需累计投入约593亿元。但根据住建部统计年鉴中的数据显示, “十二五”期间我国污泥的固定资产投资只有110亿元,仅完成了31.7%的指标,预计“十三五”末投资额达到113亿元,仍然不能完成目标投资。

随着污泥处理处置问题的日益突出,行业内对污泥问题的重视程度也在不断强化,在政策的大力推动下,污泥处理处置也在不断挣脱以往的束缚。但刘建林也指出,这对污泥处理处置来说既是机遇也是挑战。

第一个挑战是污泥最终的出路问题。污泥处理的最终产物,无论作为废弃物,还是作为资源,都要最终进入环境,有个相对长期的栖身之处,稳定而无害。但由于运输距离的限制,一般需要在当地解决。刘建林表示,这就需要考虑到当地的条件以及可持续性问题。如焚烧处理,就要考虑当地是否有发电厂或者水泥窑厂;填埋处置,就要考虑土地可供填埋利用的可持续时间。

第二个挑战是产业链的完善。污泥的源头是污水,从污水的产生、收集、传输、处理到污泥的厂内处理、厂外处理及处置,涉及多方参与,各自利益和重点不同,很难形成一个完整的产业链条。如污泥农用市场,虽然《农用污泥污染物控制标准》已于今年6月1日正式实施,但污泥农用长期以来的困境在于“肥料登记证”的获取。与农业部的现行有机肥标准(NY525-2012)相比,新污泥农用污染物控制标准(A级)在多个指标要求上尚有距离。《标准》具体实施落地还有很长的路要走。

第三个挑战是经济性的挑战。污泥从产生那天起,就是“负资产”。无论是能源化还是资源化,增加的价值与处理成本相比都是比较小的。那么这个“成本”由谁来承担也是目前行业内较常讨论的话题。

 

污泥处理处置的新技术路线探索

事实上,我国污泥处理处置早已形成了几条主流技术路线,如深度脱水+填埋技术(过渡性)、干化焚烧+填埋/再利用、好氧发酵+土地利用、厌氧消化+干化+土地利用。

论坛现场,刘建林分享了一张摘自Global Water Intelligence的图表,该图表对污泥处理处置的技术方向做了简单的总结:第一种是资源化利用,如土地利用或者农用。第二种是填埋,这也是目前行业内比较常用的方式之一。第三种是焚烧,焚烧实际上是对污泥的减量化处置,相对是最安全和最稳定的,对环境来讲也是最好的选择,但是成本也很高。第四种是能源化,传统的能源化方向主要是厌氧消化,沼气用来发电或者是用来作为污泥干化的热源。第五种是新技术方向。

过去几十年,发达国家也有很多污泥处理处置的经验可以参考,刘建林介绍,发达国家的污泥处理处置大概经历了三个阶段:

第一阶段,污泥资源化处置,将污泥作为肥料,用于种植、土壤改良等,但由于污泥中存在已知和未知污染物的危害的不确定性,所以在欧洲国家也有禁止的做法。

第二阶段,污泥的能源化处置,主流工艺是厌氧消化,厌氧最大的特点就是有机质的转化率比较低,特别是在国内的污泥当中,无机质含量比较高,有机质含量少的情况下,这不是一个好的选项。

第三阶段,目前在发达国家提倡污泥能源化还有资源化。但刘建林也提出了几个问题:首先要能源化,在整个污泥的处理过程当中,能量是否能够实现自平衡?第二,资源化的产品有多少市场价值?第三,污泥处理过程代价是多少?第四,是否有完整的产业链?

刘建林表示,污泥处理的本质在于,以尽可能低的成本减少污泥的量。他用一张图详细剖析了污泥的组成和减量措施(如下图):

 

他指出,污泥减量措施如果依据污泥的组分大概可以分为三类:

第一类是无机物。主要污泥减量措施包括源头治理,例如雨污分流、海绵城市、减少泥沙等,水处理工艺减少投加混凝、除磷药剂,污泥处理过程中减少脱水药剂用量。

第二类是有机物。污泥减量措施是,水处理过程中一般是减少活性污泥产量,泥处理过程中采用厌氧消化、好氧堆肥、裂解、焚烧等技术。

第三类是水。在污泥泥处理过程中常常采用机械脱水和干化减量。

对于污泥处理处置,刘建林也提出了一个新的技术思路:

首先,比较可行的就是在污水厂内实现最大减量和稳定化,在传统机械脱水的基础上,进一步处理,减少有机质的含量,同时提倡分散式的处理措施,一步到位,缩短产业链。

 其次,可以采用污泥源头减量的污水处理工艺,现在用的比较多的就是MBR工艺,污泥旁路处理,实现污泥减量和释放反硝化碳源。

第三,采用低能耗的污泥干化和稳定化技术,比如低温碳化技术和污泥热解技术,这些都值得行业探讨。

典型案例分析:潍坊市污水厂污泥无害化处置项目

结合污泥处理处置的技术探索思路,中信环境技术也在实践案例中做了大量的探索和实践。刘建林在论坛现场也分享了典型项目“潍坊市污水厂污泥无害化处置项目”的运行情况。

该项目由中信环境技术投资、建设和运营。2017年4月建成投产, 占地179亩,投资2.2亿元。设计规模为处理700吨/天(80%含水率)市政污泥,实际处理量600-700吨/天。污泥处理实际运行成本150 元/吨泥, 。项目采用“污泥调质-板框压滤-好氧发酵-深度加工”的工艺路线,并且配有污水处理和生物除臭系统。

刘建林介绍,经过好氧发酵处理后的污泥含水率达到40%以下,可作为土壤改良剂和营养土(符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质(CJ/T309-2009))B级标准。目前熟料作为盐碱地的土壤改良剂。深度加工后可以作为农用肥料,但是存在现实困难。

同时,刘建林也分享了项目的工艺路线和特色:

一是,污泥调质。根据收集到的泥的不同泥质,先用污泥脱水液(污水)处理系统产生的剩余污泥将进料污泥的含水率从80%稀释到95-96%, 投加药剂,从而有利于污泥在调质池内通过搅拌达到有效均质。

二是,板框压滤。板框压滤后的污泥含水率60%左右,冬季60-65%。采用在线水洗和酸洗工艺对滤布进行维护,延长使用寿命。刘建林介绍,该板框压滤的优势在于,滤布在线酸洗,滤布无需要拆下来离线酸洗。

三是,污泥切碎和配料合成。将脱水后的污泥切碎成25-75毫米,目的是为了使好氧发酵时材质疏松促进有效曝气。如果污泥脱水后含水率高于60%,现场主要使用发酵后的污泥熟料反混, 以保证物料的疏松度,提高曝气效率。也使用秸秆玉米芯作为辅料混合。

四是,好氧发酵。现场28条廊道,分别独立进行好氧发酵,好氧发酵的停留时间21-23天(夏天)或者28-31天(冬天)。

刘建林表示,近年来随着环境容量的减少,环保意识的提高,环境监管的趋严,污泥处理处置市场巨大。但是,污泥处理处置的技术路线、管理模式、产业链还没有形成经济有效的固定模式。建议提倡源头减量,采用分散式的污泥处理工艺,在污水厂内做到最大减量。其次,污泥能源化、资源化是大方向,但是要平衡全产业链的总成本。污泥的市场现状为新技术的应用创造了契机,行业要大力开发和应用高效低耗新技术。