◤建材化曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn),但不久就由于在實(shí)際應(yīng)用中存在品質(zhì)低劣和二次污染現(xiàn)象,技術(shù)方法逐漸沒落。實(shí)現(xiàn)建材化,要做到足夠安全,其成本并不低。
◤成本的制約,是當(dāng)下選擇污泥處置路線要考慮的最主要因素。高階項(xiàng)目BOT全成本大多會(huì)超過500元/噸,每噸污水的處理成本約0.4元,相對(duì)于全國(guó)平均不到1元的污水處理費(fèi)顯得過高。
◤與成本制約并存的是人才制約。中國(guó)地區(qū)發(fā)展差異巨大,造成欠發(fā)達(dá)地區(qū)人才缺乏,污水處理廠專業(yè)建設(shè)管理和運(yùn)營(yíng)人才不足。
◤主管部門不僅要關(guān)注高階項(xiàng)目的示范,更要關(guān)注中低端處理處置路線能否滿足安全穩(wěn)定化和部分減量化的需求。
◤濕污泥直接混燒會(huì)帶來板結(jié)、煙氣超標(biāo)等問題,因此,實(shí)現(xiàn)“低成本的脫水”——即濕污泥破水工藝依然重要。
◤分析當(dāng)?shù)赝恋丨h(huán)境成為選擇污泥處置技術(shù)的重要依據(jù):在鹽堿地、沙化地較多的地區(qū)或者林區(qū),以較低的成本把僅達(dá)到安全穩(wěn)定化要求的處理后污泥作為改良土,用于土壤改良或者林肥。
經(jīng)歷30年的從無到有、再到覆蓋縣鎮(zhèn)一級(jí),我國(guó)污水處理設(shè)施建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新階段。
值得思考的是,在污水治理、通信、高鐵、核電等領(lǐng)域,通過市場(chǎng)換技術(shù)這一引進(jìn)模式屢試不爽。而在污泥治理方面,雖已探索近10年,這一模式卻不能得到很好的復(fù)制,例如重慶唐家沱污泥消化干化、上海石洞口干化焚燒項(xiàng)目等。
國(guó)內(nèi)的污泥處理處置產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)過甚至還處于魚龍混雜、泥沙俱下的混亂局面,但是,主要的技術(shù)方向和階段性適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)漸漸清晰,這個(gè)產(chǎn)業(yè)甚至存在國(guó)內(nèi)技術(shù)再次占領(lǐng)國(guó)外市場(chǎng)的可能。
而我國(guó)各地建設(shè)主管部門和水務(wù)投資運(yùn)營(yíng)商,在選擇污泥處理處置路線時(shí),一定要兼顧現(xiàn)在和未來,因地制宜,最終給污水處理畫上完美句號(hào)。
□技術(shù)引進(jìn)為何在污泥領(lǐng)域失靈?
由于特殊國(guó)情和特殊泥質(zhì),導(dǎo)致通過慣有的市場(chǎng)換技術(shù)來解決中國(guó)的污泥問題并不順利,各類污泥處理處置技術(shù)仍在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代
靠簡(jiǎn)單引進(jìn)國(guó)外技術(shù),無論是技術(shù)、造價(jià)還是管理均明顯表現(xiàn)出不適合中國(guó)國(guó)情的問題。
究其原因,雨污同流、市政工業(yè)污水合流等管網(wǎng)建設(shè)滯后,導(dǎo)致我國(guó)污泥屬性不同;受經(jīng)濟(jì)發(fā)展限制,政府財(cái)力有限,對(duì)環(huán)保的投入與重視程度不夠;全國(guó)各地經(jīng)濟(jì)、地理、人口、氣候等條件復(fù)雜且極不均衡;主導(dǎo)污水處理技術(shù)并在污泥路線處理上擁有話語權(quán)的主流市政設(shè)計(jì)院對(duì)污泥所涉及的跨領(lǐng)域?qū)W科還很陌生。同時(shí),污泥處置自身也具有特殊性。
目前,污泥遺留問題已經(jīng)成了各地政府無法回避的環(huán)境問題。然而,國(guó)外技術(shù)在引進(jìn)之時(shí)是否也在不斷變革和升級(jí)?國(guó)內(nèi)層出不窮的處理路線是百花齊放還是魚龍混雜?技術(shù)混戰(zhàn)成了當(dāng)下我國(guó)污泥處理處置產(chǎn)業(yè)發(fā)展和設(shè)施建設(shè)的獨(dú)特現(xiàn)狀。
□受制于低成本,技術(shù)路線如何選擇?
安全穩(wěn)定化和減量化是當(dāng)務(wù)之急,污泥資源化的含義不是變廢為寶,而是取寶于廢,劣質(zhì)建材化必須停止
選擇中國(guó)的污泥處理處置技術(shù)路線,有哪些重要的因素需要考慮呢?
目前中國(guó)生活污水污泥面臨的首要問題,是作為污水中幾乎全部污染物(很多成分同時(shí)也是資源)的載體,經(jīng)脫水至含水率為80%后,直接進(jìn)入填埋場(chǎng)會(huì)破壞其正常結(jié)構(gòu)并造成二次污染,更普遍的是填埋場(chǎng)拒絕接收后污泥被不當(dāng)棄置。
值得注意的是,不同于以往的概不追究,江蘇省去年已經(jīng)有官員為此擔(dān)責(zé)。北京“門頭溝污泥第一案”中推托給第三方(即通過不合理低價(jià)卻在合同條款中聲明要求安全處置的污泥處置外包合同來轉(zhuǎn)嫁風(fēng)險(xiǎn)和責(zé)任)的逃避模式已經(jīng)不能再被采用。
因此,在資金不足的背景下,把穩(wěn)定化、減量化作為當(dāng)前最緊迫的任務(wù)完成,并保證其安全、穩(wěn)定,是現(xiàn)階段最現(xiàn)實(shí)的選擇。在這方面,主要的難題就是在低成本前提下將濕污泥含水率降至60%以下并保證處理后污泥的安全穩(wěn)定。
基于經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)壓力,我國(guó)曾經(jīng)探索以石灰攪拌實(shí)現(xiàn)含水率下降及穩(wěn)定化的路線,但由于增量、對(duì)污泥泥質(zhì)的徹底毀壞以及違背循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則,已經(jīng)走向消亡。
隨后,又出現(xiàn)了以廣州新之地和山東景津?yàn)榇淼陌蹇蛎撍绞剑ㄟ@一路線由于破水必須添加化學(xué)物質(zhì),近期備受爭(zhēng)議,但仍在努力尋求突破)。此外還有天津萬峰電干化等,作為低成本前提下的階段性脫水的替代方向。
資源化并不是要把污泥本身當(dāng)做重要的資源和財(cái)富,污泥資源化的含義不是變廢為寶,而是取寶于廢。公認(rèn)可行的資源化路線包括將養(yǎng)分還原于土壤的好氧堆肥和以國(guó)外技術(shù)為主導(dǎo)將熱量重新利用的厭氧消化,這是取寶于泥的兩大方向。
當(dāng)然,資源化屬于更高階段的處理處置方式,在技術(shù)層面上還需能夠兼顧安全穩(wěn)定化,保證最終的安全處置。但是,在過去10年中,我國(guó)的污泥資源化,可以用“看上去很美”來形容,其發(fā)展步履維艱。
值得一提的是,污泥資源化的另一個(gè)方向,即建材化曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn),但不久就由于在實(shí)際應(yīng)用中存在品質(zhì)低劣和二次污染現(xiàn)象,這一技術(shù)方法已逐漸沒落。
實(shí)現(xiàn)建材化,要做到足夠安全,其成本并不低,這從日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的成功案例中可以看出。
□高階項(xiàng)目推廣為何難?
成本高,人才缺,高階項(xiàng)目暫時(shí)只能是局部樣本性存在,國(guó)內(nèi)正在開發(fā)適合“本土”的高階技術(shù)
所謂高階處置方式,就是同時(shí)達(dá)到減量化、安全穩(wěn)定化、資源化3方面要求,或者至少在安全穩(wěn)定的前提下減量效果明顯的技術(shù)路線,例如上海石洞口焚燒、上海白龍港消化、高碑店污泥消化、重慶唐家坨消化及熱干化、襄樊熱水解消化CNG及沼渣堆肥等項(xiàng)目。
在上述項(xiàng)目中,由于國(guó)內(nèi)泥質(zhì)特殊、運(yùn)行成本高和運(yùn)營(yíng)管理能力不足等因素的限制,很多項(xiàng)目后期運(yùn)行并不順利。未來,面對(duì)更多中小型污水處理廠的需求,以及縣、鎮(zhèn)級(jí)政府和中西部地區(qū)的實(shí)際條件,高階項(xiàng)目很難普遍推廣。
成本的制約,是當(dāng)下選擇污泥處置路線要考慮的最主要因素。高階項(xiàng)目BOT全成本(即全面考慮建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的生命周期全成本)大多會(huì)超過500元/噸(80%含水率的濕污泥),每噸污水的處理成本約0.4元,相對(duì)于全國(guó)平均不到1元的污水處理費(fèi)顯得過高。
現(xiàn)階段,在地方政府債務(wù)壓力加重、稅源收入不足、融資模式尚未突破的情況下,國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視和政策性資金的支持會(huì)催生一些高階項(xiàng)目。但這些高階項(xiàng)目大多會(huì)出現(xiàn)在北上廣等一線發(fā)達(dá)城市,并集中在30萬噸以上的大型污水處理項(xiàng)目中,體量符合高階項(xiàng)目的規(guī)模經(jīng)濟(jì)需求。
值得一提的是,國(guó)內(nèi)也在自主研發(fā)符合中國(guó)國(guó)情的高階處理處置路線,例如無錫國(guó)聯(lián)開發(fā)的板框干化+后續(xù)熱循環(huán)干化燃燒方式,其BOT全成本已通過國(guó)產(chǎn)化自主開發(fā)降低至約400元/噸(80%含水率污泥)。不過,前端板框干化添加物帶來更高的尾氣達(dá)標(biāo)處置成本,焚燒產(chǎn)生的飛灰須作為危廢安全處置,這一價(jià)格可能未覆蓋這些成本。
此外,在PM2.5日益為公眾關(guān)注的情況下,焚燒在國(guó)內(nèi)國(guó)際都受到了較大挑戰(zhàn)。在日本,越來越多的項(xiàng)目?jī)A向于在半程干化后轉(zhuǎn)而選擇碳化工藝,避免尾氣和危廢處理難題。
中節(jié)能集團(tuán)收購(gòu)湖北博實(shí)通過引進(jìn)日本技術(shù)開發(fā)的污泥干化+碳化技術(shù),就是基于這方面的考量。碳化技術(shù)生產(chǎn)的碳?梢宰鳛樯唐烦鍪郏欢ǔ潭壬蠌浹a(bǔ)了昂貴的運(yùn)行成本,成為高階項(xiàng)目部分國(guó)產(chǎn)化(部分核心設(shè)備仍需進(jìn)口)的代表。
另外,與成本制約并存的是人才制約。中國(guó)地區(qū)發(fā)展差異巨大,造成欠發(fā)達(dá)地區(qū)人才缺乏,污水處理廠專業(yè)建、設(shè)管理和運(yùn)營(yíng)人才不足。當(dāng)面對(duì)高階的污泥項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)時(shí),比如消化、熱干化、碳化和焚燒都需要專業(yè)人員進(jìn)行前期項(xiàng)目籌備和后期運(yùn)營(yíng),專業(yè)管理能力和資金的限制一樣,一定程度上成為現(xiàn)階段高階項(xiàng)目普遍推廣的阻礙。
□什么任務(wù)更為緊迫?
急需能夠?qū)⑽勰嗪式抵?0%及以下,并保證穩(wěn)定安全性的低成本技術(shù)路線
在目前資金投入不足和地區(qū)發(fā)展不平衡的階段性壓力下,國(guó)內(nèi)2012年統(tǒng)計(jì)的3000萬噸含水率80%的濕污泥中,能在未來5年內(nèi)被送往高階處理處置項(xiàng)目中妥善處置的恐怕很少。
因此,主管部門不僅要關(guān)注高階項(xiàng)目的示范,更要關(guān)注中低端處理處置路線能否滿足安全穩(wěn)定化和部分減量化的需求。
這就是木桶理論的原理,將同筆資金優(yōu)先用于大幅提高污水收集和處理率,會(huì)比將某個(gè)已經(jīng)完備的污水處理廠從一級(jí)B升級(jí)到一級(jí)A在控制污染方面更有意義。
分步實(shí)施是技術(shù)路線選擇時(shí)需要考慮的措施。分步實(shí)施的含義包括在有條件的城市選擇有條件的大型污水處理廠建設(shè)“高階項(xiàng)目”作為示范,也包括選擇成本相對(duì)更低但能夠保證安全穩(wěn)定化和適度減量化的路線。同時(shí)應(yīng)考慮未來處理處置方式的升級(jí)并預(yù)留接口,避免投資浪費(fèi)和其他問題。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)污泥處置現(xiàn)狀,將含水率降至60%及以下并能夠保證穩(wěn)定安全性的低成本技術(shù)路線還很缺乏。
脫水至含水率60%的兩條路線,一是板框脫水路線,二是電干化方式中的國(guó)產(chǎn)電脈動(dòng)或進(jìn)口電干化。
目前,不添加石灰、三氯化鐵(絮凝劑)或強(qiáng)堿等妨礙污泥資源化的物質(zhì)這一困難仍不能解決,學(xué)習(xí)臺(tái)灣采用高熱蒸汽又會(huì)導(dǎo)致成本劇增,這些制約了板框脫水技術(shù)的發(fā)展。因此,雖然板框陣營(yíng)在前幾年日益龐大,但繼續(xù)發(fā)展須攻克這些難題。
國(guó)產(chǎn)電脈動(dòng)或進(jìn)口電滲透如果能夠降低電耗成本,提高對(duì)不同污泥的適應(yīng)性,則具有成本優(yōu)勢(shì),符合安全穩(wěn)定化與適度減量化的雙重要求,并為未來預(yù)留好了接口。
據(jù)了解,進(jìn)口電干化包括來自韓國(guó)的電滲透技術(shù),以及來自加拿大的平板電干化技術(shù)。韓國(guó)電滲透在韓國(guó)已成為主流處理技術(shù),在加拿大、美國(guó)、日本等地區(qū)也得到成功運(yùn)用。
不過,電滲透技術(shù)處理80%含水率濕污泥的電耗在150元/噸(加拿大平板電干化產(chǎn)品則達(dá)到了200元/噸),導(dǎo)致僅電費(fèi)開支就很大。此外,電滲透設(shè)備一直未能很好地適應(yīng)雨污合流帶來的污泥含沙量高的問題。這兩個(gè)原因?qū)е码姖B透設(shè)備在國(guó)內(nèi)推廣比較困難。
目前國(guó)內(nèi)的電干化產(chǎn)品都在努力通過不同的電流方式和前置處理工藝降低電耗,如果能將電耗降低至100元/噸以內(nèi),則可控制 BOT全成本在150元/噸(含水率80%)左右,污水處理費(fèi)需上漲約0.1元/噸,與正規(guī)運(yùn)營(yíng)的板框脫水(仍需添加絮凝劑或強(qiáng)堿脫水,但不考慮采用廢堿來降低成本的不良商家)基本相當(dāng),值得關(guān)注。
因此,電干化產(chǎn)品要生存,一方面要能夠適應(yīng)復(fù)雜的泥質(zhì),另一方面要有效降低電耗。由于在前一階段的電滲透干化中已突破最難解決的破水問題,后續(xù)工藝在國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)開發(fā)都會(huì)比較容易。
此外,電脈動(dòng)或電滲透干化的污泥在實(shí)際使用上也有作覆蓋土、園林培植土和林業(yè)用土的成功案例,但仍需農(nóng)林有關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步驗(yàn)證。
□怎樣合理利用周邊條件降低成本?
西部土地資源廣闊,應(yīng)妥善利用以降低成本;發(fā)達(dá)地區(qū)減量化要求高,需要更有效地利用周邊條件
污泥處理之所以復(fù)雜,前端難在“低成本的脫水”,后端難在“最終的處置”。污泥不同于污水的處置,必須結(jié)合周邊條件安排污泥的最終出路。
徹底的減量化路線(脫水到5%、焚燒、碳化甚至硫化)之所以被稱為高階項(xiàng)目,其中一個(gè)原因就是,由于污泥的徹底減量化使其剩余物后續(xù)處置簡(jiǎn)單且不受制約,無論進(jìn)行填埋、焚燒還是建材化,都具有靈活和低成本的特性。
但是,徹底減量化需要高額的投資和運(yùn)營(yíng)成本。在一座城市有水泥廠、電廠的情況下,開發(fā)混燒技術(shù),或者利用余熱干化,通過這些配套條件降低成本,這是中國(guó)近幾年不斷嘗試的路線。
當(dāng)然,這種選擇也存在水泥或發(fā)電產(chǎn)業(yè)本身結(jié)構(gòu)調(diào)整的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí),工業(yè)節(jié)能的日益推進(jìn)也使余熱不再是無償?shù)臒嵩础A硗,需要特別指出的是,經(jīng)過近些年的嘗試,業(yè)內(nèi)普遍總結(jié)出的結(jié)論是:濕污泥直接混燒會(huì)帶來板結(jié)、煙氣超標(biāo)等問題,因此,實(shí)現(xiàn)“低成本的脫水”——即濕污泥破水工藝依然重要。
由于徹底減量化的高階項(xiàng)目受制于成本和管理因素,結(jié)合最終處置條件和我國(guó)各地條件差異大的情況,必然會(huì)出現(xiàn)污泥處理路線因地制宜,在不同地區(qū)呈現(xiàn)出多樣化的局面。在各種處置條件中,進(jìn)入填埋場(chǎng),即使達(dá)到環(huán)保部門要求的含水率(60%),也是最無奈和短期的處置出路,因?yàn)殡S著城市化的推進(jìn),連垃圾都無處填埋,被迫高價(jià)焚燒了。
不能簡(jiǎn)單一埋了之,又沒有資金和能力一步到位實(shí)現(xiàn)徹底減量化,因此,分析當(dāng)?shù)赝恋丨h(huán)境成為選擇污泥處置技術(shù)的重要依據(jù):在鹽堿地、沙化地較多的地區(qū)或者林區(qū)(往往是西部、北部貧困地區(qū)或沿海待發(fā)展地區(qū)),以較低的成本把僅達(dá)到安全穩(wěn)定化要求的處理后污泥作為改良土,用于土壤改良或者林肥?紤]到農(nóng)業(yè)部等部委禁止污泥制肥進(jìn)入食物鏈,因此將污泥簡(jiǎn)單處理成無害穩(wěn)定的覆蓋土、培植土基或林肥更容易實(shí)施。
襄樊熱水解厭氧消化CNG及沼渣園林肥項(xiàng)目是近期被業(yè)內(nèi)專家認(rèn)可的高階項(xiàng)目,主要是系統(tǒng)性地解決了消化項(xiàng)目中常見的3個(gè)問題:首先改良了熱水解技術(shù),能夠更好地適應(yīng)中國(guó)污泥含沙特點(diǎn)(國(guó)外產(chǎn)品簡(jiǎn)單引進(jìn)再次被證明無法適應(yīng)中國(guó)特殊的泥質(zhì)),提高了沼氣產(chǎn)氣率。其次通過進(jìn)入CNG加氣站提高了沼氣帶來的收益。其三是沼渣制肥在項(xiàng)目附近的江心島用于園林培植,解決了沼渣的出路問題。
3個(gè)方面中后兩個(gè)都是所謂的邊界條件的利用或者破除制約。因此,其他復(fù)制者如果不能很好地解決周邊條件配套的問題,就不能成功復(fù)制這一項(xiàng)目。這一點(diǎn)再次驗(yàn)證了周邊條件對(duì)污泥處置路線選擇的重要性。
目前還不能掌握具體的運(yùn)行成本,僅知道襄樊項(xiàng)目300噸污泥處理能力總投資達(dá)到1.14億元。在襄樊項(xiàng)目中也可以看到,污泥消化的另一個(gè)重要突破方向,就是通過前置處理工藝提高產(chǎn)氣率,這不但是厭氧消化技術(shù)突破的關(guān)鍵,也是厭氧消化在國(guó)內(nèi)和國(guó)外重獲生機(jī)的重要依據(jù)及方向。
□還應(yīng)統(tǒng)籌考慮哪些因素?
投資產(chǎn)權(quán)體制、分散和集中的關(guān)系、項(xiàng)目占地以及擾民等問題需一并考慮,相關(guān)除臭技術(shù)迎來商機(jī)
在污泥處理環(huán)節(jié)的技術(shù)路線選擇中,污水處理廠規(guī)模、設(shè)施占地會(huì)直接限制配套污泥處置設(shè)施的技術(shù)路線選擇。而從一個(gè)城市統(tǒng)籌考慮,除了周邊條件以外,污水處理廠的分布情況、投資體制(BOT還是專營(yíng))以及運(yùn)輸條件等都是選擇污泥處置路線時(shí)必須考慮的因素。
在小型污水廠建消化設(shè)施肯定不適合,在城市污水處理廠建設(shè)堆肥項(xiàng)目肯定會(huì)在場(chǎng)地和擾民方面受阻。如果要建設(shè)集中的大型熱解碳化、污泥焚燒、熱干化或者混燒設(shè)施,那么將其他污水處理廠的污泥事先做初步干化再運(yùn)輸會(huì)節(jié)省運(yùn)費(fèi),無論是板框還是電脈動(dòng)干化,都至少可以靈活地應(yīng)對(duì)分散與集中的協(xié)調(diào)問題。
在土地相對(duì)緊缺的東部城市,技術(shù)路線選擇必然傾向于減量化更明顯、項(xiàng)目占地更少的技術(shù)路線。同時(shí),還需考慮臭味擾民等問題?梢,堆肥路線在東部城市推廣還需面對(duì)項(xiàng)目選址上的難題。此外,除臭技術(shù)也正迎來巨大的商機(jī)。