| ——探索技術多元化、處置資源化之路 |
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| 2013-07-02 中國經(jīng)濟導報網(wǎng) |
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劉佳 中國經(jīng)濟導報網(wǎng) 記者張朝登報道 設計規(guī)模750立方米/日(以含水率80%計)的上海竹園污泥干化焚燒處理工程土建施工已完成，今年下半年將進行調(diào)試，預計明年上半年投入使用。 包括該工程在內(nèi)，上海城市排水有限公司已建成投運規(guī)模為亞洲最大的白龍港污泥處理工程，近期還在準備實施石洞口污泥干化焚燒完善工程等，目標是在2015年左右投入使用。各郊區(qū)縣也在結合當?shù)貙嶋H，積極實施相應的污泥處理設施。 上海治泥：敢為天下先 “雄關漫道真如鐵”，上海治泥工作在蜿蜒中前行。中國經(jīng)濟導報記者了解到，上海在努力做好城鎮(zhèn)污水處理的同時，積極探尋污泥處理技術多元化、處置產(chǎn)物資源化利用的道路。 污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的，含有大量的水分和有機物。若不加有效處理，其不但會腐敗、發(fā)臭，而且會對環(huán)境造成危害。“十一五”期間，國家高度重視城鎮(zhèn)污水處理，污水處理廠建設高速發(fā)展，然而越多的污水得到處理，產(chǎn)生的污泥量越大。據(jù)統(tǒng)計，2010年全國年污泥總產(chǎn)水量已突破3000萬噸(以80%含水率計)，污泥處理任務十分艱巨。 上海市水務局教授級高級工程師唐建國對中國經(jīng)濟導報記者表示，只有實現(xiàn)污水與污泥的同步處理，才是真正完成了污水處理任務。污泥處理處置之所以不盡人意，主要有三個原因，一是雖然國家標準規(guī)定了城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥必須進行穩(wěn)定化處理，但實際操作上沒有實現(xiàn)污泥處理的技術路線，造成了污泥達不到應有的填埋要求，時常還會引發(fā)臭氣擾民和運輸過程中違法拋棄或違法傾倒等問題;二是由于各種污泥處理工藝都有其優(yōu)缺點和適用范圍，在工藝的選擇上大家都想看一看，等一等，再加上籌資的困難，選址的困難，這樣一來，不但延長了污泥處置的困難期，同時也將污泥處置逼上了窘境;第三就是現(xiàn)行的排水費中并未包含污泥處理處置成本和運行費用，污泥處理工程一旦建成投運，政府的財政壓力就會進一步增大。 在污泥治理方面，上海意識超前，而且“第一個吃螃蟹”，2004年在石洞口污水處理廠建設了全國第一座污泥干化焚燒工程，2011年在白龍港污水處理廠建成全國規(guī)模最大的污泥厭氧消化處理工程。 前行的路非坦途，石洞口干化焚燒工程實施效果不理想。據(jù)悉，建設該工程的單位已經(jīng)撤銷。上海城市排水有限公司副總經(jīng)理徐月江分析說，石洞口干化焚燒工程建設時，國內(nèi)尚無先例，經(jīng)驗不足導致一些細節(jié)問題處理不到位，使其污泥焚燒能力達不到設計標準。因此，也就催生了目前的的石洞口污泥處理完善工程，即除了對原有系統(tǒng)進行改造外，并新建擴容污泥處理設施。 記者了解到，2011年投入使用的白龍港污泥處理工程運行也不順利。該工程采用厭氧消化和干化處理工藝，即將污泥在容積達12400立方米的8個卵形消化池中進行長達20天的厭氧反應，讓污泥中的有機物得到分解，使污泥得到穩(wěn)定，同時產(chǎn)生珍貴的能源——沼氣。再利用燃燒沼氣產(chǎn)生的蒸汽干化厭氧處理后的污泥，讓污泥體積進一步得到降低。然而污泥在消化池內(nèi)進行處理時，設備磨損嚴重，使用壽命大大縮短。徐月江告訴記者這主要是因為上海污泥中含沙量非常大。為此上海也正在積極組織研究污泥中砂子的分離技術。 目前正在建設的竹園污泥處理工程同樣采用“干化—焚燒”的處理工藝，設計規(guī)模約為每天750立方米。徐月江說竹園工程在建設時吸取了石洞口和白龍港工程的經(jīng)驗教訓，并借鑒了國際先進經(jīng)驗，在污泥處理前將進行除砂處理，減少砂子對處理設施的影響。 由于目前已投產(chǎn)的污泥處理設施的能力還不能夠滿足每天3500立方米的污泥處理之需,所以在一批永久性的污泥處理設施建成前，上海市政府不得已投資建設了一批污泥深度脫水處理應急工程，來滿足在2015年前這一過渡期的污泥填埋處置之需。 探索技術多元化 處置資源化 污泥含水量大，體積龐大，所以減少污泥體積是污泥處理的基礎，為了確保處理后的污泥產(chǎn)物不再腐敗、不再令人厭惡，就必須進行穩(wěn)定化處理，穩(wěn)定化處理是污泥處理的核心。穩(wěn)定化處理技術包括厭氧消化、好氧發(fā)酵和焚燒。 曾參與編寫國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置與污染防治技術政策》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術指南》的唐建國說，選用何種污泥處理工藝，首先要確定處置方式，所謂的污泥處置，是不恰當?shù)恼f法，處置就是在物質環(huán)境中消納，沒有經(jīng)過有效處理的污泥是不能夠直接處置的，否則代價就是污染環(huán)境。 所謂污泥處置應是指“處理后的污泥產(chǎn)物在環(huán)境中的消納方式”，處置方式有：土地利用、建材利用和填埋。比如經(jīng)厭氧消化和好氧發(fā)酵處理后產(chǎn)生的有機土在園林綠化中使用，焚燒后的灰渣作為水泥廠的骨料，或者污泥在水泥窯中摻燒，生產(chǎn)出水泥，所以污泥處置應該說是對污泥處理后產(chǎn)物的處置。按照相應的處置要求確定處理工藝，比如當?shù)赜兴鄰S，就可以采用污泥在水泥窯中摻燒，行業(yè)內(nèi)稱水泥窯協(xié)同焚燒，生產(chǎn)出水泥，實現(xiàn)建材利用;再比如，污泥泥質，如重金屬等有毒有害物質含量滿足相關標準時，通過厭氧消化和好氧發(fā)酵處理，將其處理成有機土，用于園林綠化。 唐建國將污泥處理和產(chǎn)物處置的技術路線歸納為兩句話，一是“處置決定處理，處理滿足處置”;二是“以體積減量處理為基礎，以穩(wěn)定化處理為核心，以資源化利用為目標”。 上海在推進污泥干化焚燒，灰渣建材利用的同時，積極實踐了污泥好氧發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物園林利用的技術路線;也在積極探索和推進污泥利用電廠和水泥廠蒸汽干化，在電廠鍋爐和水泥窯中協(xié)同焚燒的技術，目的就是實現(xiàn)污泥處理的技術多元化。 徐月江告訴記者，這種協(xié)同合作也需要時代背景，在十幾年前，想跟電廠談資源合作是不可能的�，F(xiàn)在由西電東送，電廠不再像以前那么忙碌，有余力開始考慮資源化合作的道路，而政府對此舉也有系列優(yōu)惠措施。 唐建國認為，污泥不是廢棄物，而是資源，國內(nèi)外特別重視對其生物質的利用，但污泥干化焚燒雖實現(xiàn)了污泥的高度減量和穩(wěn)定化，但是同時將彌足珍貴的生物質也燒了，這不能不說是干化焚燒技術的遺憾。 很多國家，就是先將污泥厭氧消化，把沼氣拿出來后，再焚燒，就是為了生物質的利用;而且實踐證明這種厭氧消化后再干化焚燒對污泥熱值的利用，比單一干化焚燒更加有利。從進一步降低溫室氣體的角度而言，污泥碳化處理技術是干化焚燒的替代技術。用碳化爐替代焚燒爐，不但大大降低了煙氣中的溫室氣體成分，碳化物還是可再利用的產(chǎn)品。 唐建國說，污泥處理不是難題，更不存在技術問題，只要當?shù)卣聸Q心，抓緊建設與當?shù)匚鬯幚硐噙m應的污泥處理設施，就不會有污泥問題。 上海水務局水資源管理處教授級高工師唐建國介紹了四種污泥處理前沿技術，包括污泥熱水解預處理技術、污泥超臨界濕式氧化(SCWO)技術、電滲析脫水技術(ELODE)以及膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵技術。 污泥熱水解預處理技術 厭氧消化的副產(chǎn)物——沼氣又是良好的化石能源替代物，所以該技術愈加受到重視。隨著污泥量不斷增加和對能源需求、處理后污泥品質的要求的不斷提高，原有厭氧消化設施面臨擴容和改造。污泥高溫熱水解技術能夠替代消化池擴容、提高消化污泥品質、提高沼氣產(chǎn)氣量和提高污泥脫水效果；占地小、投資也小于污泥消化池擴容的費用；該項技術“碳足跡”量小，近年來是歐洲得到推廣應用的一項厭氧消化前的預處理技術。 污泥高溫熱水解技術是目前世界領先的污泥高級消化預處理技術。全球范圍已經(jīng)交付22個項目，服務超過一千四百萬人口當量，每年處理420000噸污泥(以干重計)。按照含水率80%計，相當于每天5800立方米。 污泥超臨界濕式氧化(SCWO)技術介紹 污泥超臨界濕式氧化(SCWO)技術是20世紀80年代中期提出的一種新型污水、污泥處理技術。任何物質，隨著溫度、壓力的變化，都會相應呈現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種形式。 當處于氣液平衡的物質升溫升壓時，熱膨脹引起液體密度減少，而壓力升又使氣液兩相的界面消失，成為一均相體系，這一點即為臨界點。如果將水的溫度和壓力升高到臨界點(溫度：374.3℃，壓力：22.05MPa)上(既超臨界)時，水將會處于一種既不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)和固態(tài)的新流態(tài)——超臨界態(tài)，這種水稱為超臨界水。 超臨界水的特性使有機物、氧化劑、水形成均一相，克服了不同相之間的物質傳輸阻力。 超臨界濕式氧化法就是利用超臨界水作為反應介質來氧化分解有機物，具有以下特點： (1)處理效率高：在適當?shù)母邷囟�、壓力和短停留時間下，有機物能夠完全氧化為二氧化碳、水、氮氣及鹽類等無害的小分子化合物；有毒有害物質的去除率達99.9%。 (2)反應器占地�。河捎诜磻俾矢�，故污泥在反應器中的停留時間短，因此反應器結構簡潔、體積小，占地面積小。 (3)對外界能源需求少：污泥中的有機物氧化反應釋放的熱量足以維持反應所需要的溫度，且熱能還可回收利用。 (4)不產(chǎn)生二次污染：反應生成鹽類可以通過沉淀加以分離，處理產(chǎn)生的水純凈。 (5)運行費用低：該方法建設成本和運行成本較低。 (6)一步完成處理：該技術是對活性污泥(未加濃縮的污泥)直接進行處理，也就是說采用超臨界濕式氧化法污泥處理使得多步驟的污泥處理一步完成。 電滲析脫水技術(ELODE) 與傳統(tǒng)的機械脫水不同，電滲析脫水的驅動力不是機械力，而是電場力。污泥固體顆粒和水在電場的作用下，做定向運動，在通過多孔固體濾膜時，因固體顆粒粒徑較大，而被截流，水分子則能夠通過濾膜，從而實現(xiàn)固、液分離。其設備外形似帶式脫水機，但其以轉鼓為陽極，以鏈軌為陰極，鏈軌與污泥之間用濾布相隔。 電滲析脫水技術的優(yōu)點是：脫水效果好，脫水污泥含水率可降至40~60%；耗電省，能耗為0.5~1.0 kwh/kg干物質；衛(wèi)生化水平高，在脫水過程中，能夠有效殺滅病原菌，經(jīng)脫水后的污泥也不再滋生病菌；運行穩(wěn)定性好，即便進水污泥性質、含水率有較大波動，脫水效果均能夠穩(wěn)定在較好的水平。 膜覆蓋高溫好氧發(fā)酵技術 加設功能膜罩，實現(xiàn)低超高壓發(fā)酵，能夠保證空氣流的均勻。功能罩是特殊材料制成的，只允許水蒸氣和CO2從發(fā)酵體中出來，臭氣、病毒、氣溶膠等均不能夠穿過。國外文獻報道對臭氣、病毒、氣溶膠的隔離率高達90%以上，這是好氧發(fā)酵技術的重大突破。 采用功能膜罩后的發(fā)酵物——發(fā)酵溫度能夠達到70℃、完全腐熟、無異味、對外界無影響。耗能很小。 |
