來源:國金環保 作者:鄔煜 霍也佳
一、污泥處置率低,設施建設緩慢
污泥是污水處理過程所產生的固體沉淀物質,主要特性是含水率高(可高達99%以上),有機物含量高,容易腐化發臭,并且顆粒較細,呈膠狀液態;根據來源,可劃分為市政污泥、工業污泥和河道淤泥三類,僅考慮前兩項我國污泥產量就達到12.2萬噸/日。
市政污泥:2012全國城鎮生活污水處理能力13693萬噸/日,以平均負荷率85%計算,污泥年產量達2761萬噸(折算含水率80%污泥,萬噸污水產80%含水率污泥約6.5噸),折合7.6萬噸/日。
工業污泥:2012年全國工業廢水處理量為210.5億噸,污泥年產量達1368萬噸(含水量 80%),折合3.75萬噸/日。
截至“十一五”末期,全國城鎮污水處理廠所產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。
根據十二五規劃,到 2015年,直轄市、省會城市和計劃單列市的污泥無害化處理處置率達到80%,其他設市城市達到70%,縣城及重點鎮達到30%,新增污泥處理處置規模 518萬噸/年(干泥),合算成 80%含水率污泥的量為 7.1 萬噸/日,相關處理處置設施建設投資將達347億元。
目前我國污泥處理處置設施建設十分緩慢,截至2012年,污泥處置設施建設規模僅完成十二五規劃”的26.9%,且大部分項目均為試點項目。
二、泥質和經濟性是工藝選擇核心
污泥處理處置包括前端脫水和最終處置兩個階段,最終處置方向則根據污水的來源和泥質不同而異,主要包括衛生填埋、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環節,脫水效果的好壞直接影響后續最終處置的費用和效果,其最大目標是降低污泥中的水分、減少污泥體積,為后續處理、利用和運輸創造條件。
污水含水率的降低將極大降低后續處理規模(如含水率從95%降至80%,體積就減少了75%),以方便運輸,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穩定性也更佳。
據目前國內的普遍認識,在污水廠內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輸、貯存。
一般污泥經過濃縮后,含水率降至97%左右,還需進一步機械脫水和熱干化以脫出吸附水和毛細水;根據外運污泥是否脫水至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行成本,我們認為先行在廠區就地脫水至60%,在運往污泥處理廠進行熱干化是更為經濟性的方式。
用于機械脫水的壓濾機種類眾多,主要包括板框壓濾機、廂式壓濾機和帶式壓濾機三類;其中新式板框壓濾機(隔膜壓濾)憑借脫水率高、能耗少等優點正逐步成為主流。
污泥在經過脫水后,再根據泥質不同采用適宜的處置方式,包括土地利用、衛生填埋、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,根據污泥的重金屬含量、含水率及有機質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、農用)和土地改良利用,肥料產品應當滿足國家及行業有關有機肥料的營養要求,污泥農用應嚴格控制施用量和施用期限,對于進入食物鏈的作物種植須謹慎使用。
衛生填埋:應嚴格控制填埋的污泥量和含水率,并滿足相關泥質要求;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:將脫水污泥經干燥后進行無機化處理,用于制作水泥添加料、制磚、制輕質骨料和路基材料等;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。
當地市場終端資源化產品的銷路為工藝技術路線的選取的第一決定因素,在確保污泥處理處置產品穩定化、無害化前提下,污泥泥質對相應的處理處置技術的處理效率、處理成本及產品的后續出路有著至關重要的影響,因此在技術路線確定后,污泥泥質及性狀是選擇適宜的處理技術單元的主要依據。
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污泥處理處置系統
上海白龍港污泥處理設施工程是針對白龍港污水廠120萬m3/d 污水其中一級強化處理升級改造工程及80萬m3/d 擴建工程產生的污泥建設的,污泥處理工程規模1500t/d(以含水率80%計,為亞洲最大單體污泥項目),項目總投資約為8.3億元。
白龍港污泥項目包括消化-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“化學調理+隔膜壓濾工藝”。
污泥厭氧消化系統采用中溫厭氧消化技術,采用消化處理產生的沼氣作為能源,以天然氣作為備用能源;由于污泥干化系統的熱源來自污泥消化系統,污泥自身熱值無法達到全部污泥干化的熱平衡,因此只能進行部分的污泥干化,污泥干化系統采用奧地利安德里茨公司的流化床污泥熱干化技術,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定污泥(剩余污泥和一級強化化學污泥,含水率約96%),并應急處理中心城區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”污泥深度脫水項目
廣州大沙地污水處理廠污泥項目規模120t/d(80%含水率),全部委托綠由公司處理及外運處置,項目總投資1300萬元;該項目采用就地處理的“泥水一體化”工藝進行脫水,處理至含水率55%,污泥量45t/d,再運至清遠市清城區源潭鎮采用燒結制建材磚法進行無害化處置。
經“泥水一體化”污泥處理技術脫水后的污泥量較傳統工藝減少一半,由于量少,因而運輸費用、倉儲費用均減少一半,項目運行費用為158元/噸(80%含水率污泥)。
四、技術標準體系已有雛形
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范污泥行業發展,除了規劃性、監管性政策,主要集中于產品標準和技術路線兩方面。
行業規劃:根據十二五規劃,到 2015年,直轄市、省會城市和計劃單列市的污泥無害化處理處置率達到80%,新增污泥處理處置規模 518萬噸/年(干泥),相關處理處置設施建設投資將達347億元。
產品標準:對污泥制磚、焚燒、園林綠化、土地改良等資源化產品的泥質做了詳細規定。
技術路線:對各技術路線的最佳可行工藝流程、工藝參數以及技術經濟適用性進行介紹,鼓勵將污泥經厭氧消化產沼氣或好氧發酵處理后嚴格按國家標準進行土壤改良、園林綠化等土地利用。