國內外污泥資源化能源化技術研究現狀和進展
戴曉虎 教授
同濟大學環境科學與工程學院
國家城市污染控制工程研究中心

同濟大學環境科學與工程學院院長戴曉虎表示,截至2013年,我國污水處理廠有3500座,污水處理能力達到1.45億立方米/日,年產污泥3000-3500萬噸 (含水率約80%),污水處理規模已經接近美國。
從資源化利用角度來說,要從污泥的性質和特點考慮處理處置的技術。污泥中60%以上都是蛋白質,此外還含有有機質。從資源化利用角度,要從污泥的性質和特點考慮處理處置技術。在污泥處理過程中,國際上的通行標準是“四化”,即穩定化、減量化、無害化、資源化。而我國的現狀是80%甚至90%的污水污泥只是簡單濃縮脫水。在穩定化方面,我國污泥普遍沒有進行厭氧處理,好氧堆肥也只是局部性進行。污泥處理如果做不到穩定化,那么接下來的無害化和資源化也就無從談起。
有觀點認為,因為我國污泥含沙量高、有機質含量低,所以污泥厭氧消化的路線較為合適。對此,我認為,一方面,通過提升污泥中有機質含量,進而才能選擇更好的處理工藝,對資源加以利用。另一方面,國外的傳統的技術工藝在我國還需要進一步研究和提升,才能適合我國的污泥處理處置。
厭氧消化和干化焚燒組合,可以顯著降低后一個工藝單元的投資和運行費用,并可降低污泥含水率和有機質含量;另外一種技術路線是集中式的城市有機質廢棄物和污泥協同處置。在德國慕尼黑一個項目中,污泥經過厭氧消化再干化焚燒,產生的能源基本可以實現項目能耗的自給自足,彌補厭氧消化的成本,因此國外有不少城市選擇了這樣的組合工藝。
在污泥資源和能源回收利用方面,沼氣利用是成熟而且經過工程驗證的方法。在提升厭氧消化效率方面,上世紀70年代我們關注提高固體負荷或者是提高熱轉化率及容積負荷。
現在我們談厭氧消化,還應該包括如何將沼氣中的甲烷進行提取分離,這也是提高厭氧消化效率的方法。另外一種技術路線是集中式的城市有機質廢棄物和污泥的協同處置。從游離氨、熱值的角度,可以通過協同餐廚垃圾等有機質來提高厭氧消化的效率。
我認為下一代污水處理模式應該是基于污染物污泥富集資源回收的模式。第一階段最大化利用生物污泥富集污染物,第二階段回收碳和磷,實現高效高值利用、氮的高效轉化和回收。對重金屬不超標的污泥,建議通過厭氧消化或者好氧堆肥進行土地園林利用,也可以進行高附加值資源提取回收。
我個人不主張直接采用干化焚燒處理污泥,因為我國的污泥泥質還不穩定。如果要單獨干化焚燒,就必須采用流化床工藝,整個工藝從資源回收角度來講做得還不夠。但如果污泥的重金屬含量超標嚴重,也可以采用干化焚燒的方式對污泥進行處理。而熱解技術和協同技術可能會有市場空間。對重金屬不超標的污泥,我強烈建議通過厭氧消化或者好氧堆肥進行土地園林利用,也可以進行高附加值資源提取回收。在高附加值資源提取回收方面,無論是提蛋白、甲烷回收等方法都可以采用。
總體道路還應該是污泥和城市有機質廢棄物協同厭氧消化,實現規模化生物質燃氣回收,生產高品質綠化營養土。這些模式在我國山東省、福建省廈門市等地都有實踐,主要處理工藝就是將餐廚、菜市場垃圾和污泥協同處置。
現在污泥處置的瓶頸問題主要包括:1、單一技術很多,相對成熟;但需技術綜合集成示范,全流程綜合解決方案的比較方法;2、厭氧、好氧污泥土地利用限制;強制污泥“穩定化”要求、提升污泥品質和合理風險評估;3、污泥處理處置經費需要落實(補貼政策: 燃氣科技工程,環境效益等);4、技術開發和市場的有效結合;開發全產業鏈可續發展的商業模式。
而我們也可以斷定,我國污泥處理機遇和挑戰共存,思維理念轉變和前瞻性創新需要勇氣和擔當。同時巨大的市場和需求、大量研發經費的投入,定會引領未來污泥處理處置資源化技術的發展。