同濟大學戴曉虎:污泥處理處置瓶頸問題及資源化利用之路
2017年4月13-15日,由中國國際貿易促進委員會建設行業(yè)分會主辦,《水工業(yè)市場》雜志承辦的“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇”在京召開(詳情:“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇” 在京隆重揭幕),同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長戴曉虎在會上做了主題報告,報告主要圍繞污泥處理處置的現狀和前期成效、面臨的瓶頸問題以及未來的技術發(fā)展等內容展開。
戴曉虎,同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長。德國Bochum-Ruhr大學工學博士,城市污染控制國家工程研究中心主任、中組部“千人計劃”國家特聘專家教授。先后主持“十二五”國家水專項課題、國家863計劃項目等課題研究。
同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長戴曉虎
污泥處理處置的發(fā)展現狀
污水處理過程中,30%-50%的COD和40%-70%的有機物會轉化到污泥當中,這部分非穩(wěn)定狀態(tài)的污泥很容易再次引起生物反應,對環(huán)境造成污染。長久以來,我國“重水輕泥”現象嚴重,污泥產量增長迅速,年產已超過4000萬噸(80%含水率),而不同區(qū)域污泥泥質復雜、差異大、含砂量高等特點,也加大了污泥處理處置的難度。
2010年,國家開始重視污泥的處理處置,并在“十二五”期間做了大量工作,包括突破3類關鍵技術與重大裝備:污泥生物穩(wěn)定化和資源化成套技術、污泥脫水干化技術與裝備產業(yè)化應用、污泥(協(xié)同)熱化學處理技術。形成4條主流技術路線:厭氧消化+土地利用、好氧發(fā)酵+土地利用、干化焚燒+灰渣填埋或建材利用、深度脫水+應急填埋。制定14項標準規(guī)范與政策。在北京、長沙、鎮(zhèn)江等地建成21項示范工程等。
在這幾年的工作中,我國污泥處理處置技術從無到有,發(fā)展迅速,已經到達六級技術水平。但在發(fā)展過程中,也面臨許多問題。
面臨的瓶頸問題
1.污泥處理處置主流技術路線缺乏評估驗證
目前我國污泥處理處置技術已形成四條主流技術路線,初步建立了污泥處理處置技術體系,但示范工程缺少運行效果評估與全方位系統(tǒng)總結,技術路線的適用條件與技術參數沒有固化下來,致使各地使用技術路線存在不確定性和隨意性。
2.污泥穩(wěn)定化處理與安全處置銜接不足
對于污泥來講,處置決定處理,目前我國污泥處理產物與處置要求匹配性較差,缺乏污泥處理處置全鏈條技術集成,導致整體技術路線不清晰,同時存在污泥隨意堆置或簡單處置,造成嚴重二次污染的情況。
3.污泥處理處置標準、政策保障等支撐體系尚未形成
目前我國污泥處理處置缺乏主流技術路線成果規(guī)范化、標準化、系列化的集成研究,標準脫節(jié),缺乏對全鏈條集成的指導,制約著技術路線的推廣應用。
同時協(xié)同處置部門協(xié)調困難,配套保障、激勵和財稅等政策體系尚未形成。收費政策和基準體系差距很大。
4.需要提升現有應用技術和突破前沿技術研究
首先,我國現有的污泥資源化處置途徑有待進一步擴寬。同時,熱解炭化等資源化處置技術在“十二五”期間已經達到中試階段,需進一步進行產業(yè)化開發(fā)。此外,脫水藥劑的投加對污泥處理產物的最終處置影響很大,所以對土地利用等處置途徑的影響需要進行評估,生物穩(wěn)定化+土地利用等水專項標志性成果的推廣應用,也需要進一步突破綠色脫水藥劑與高效脫水等技術。最后,高級厭氧消化新技術面臨的沼液二次污染控制與資源化瓶頸還有待解決。
以上4項瓶頸問題,阻礙著我國污泥處理處置的發(fā)展,也約束著地方相關部門,影響著其工作的積極性。因此,針對4個瓶頸問題,報告提出了5項技術需求,作為解決問題的方向。
1.補短板:對污泥處理處置主流技術路線, 開展全鏈條集成工程實證評估研究,突破處置與處理的銜接瓶頸,解決污泥出路不暢的技術瓶頸問題;
2.建體系:形成污泥高級厭氧消化、好氧發(fā)酵、干化焚燒、深度脫水、穩(wěn)定化產物利用等規(guī)范化、標準化、系列化整裝成套技術與工藝包,形成我國污泥處理處置技術體系;
3.抓標準:編制城鎮(zhèn)污泥處理處置主流工藝及運行管理的績效評估方法與技術標準(指南),固化現有主流技術路線,建立標準體系;
4.推應用:形成污泥處理處置全鏈條產業(yè)發(fā)展模式與管理體系,形成配套保障政策與價格補貼/激勵機制;
5.促成果: 突破面向未來的污泥資源化前沿技術及裝備,實現我國污泥處理處置全鏈條資源化為導向的新技術。
污泥處理處置資源化利用——厭氧消化技術
對于我國污泥處理處置問題,除了政策方面的支持以外,加強技術方面的引導與研發(fā)也是很重要的一點。目前,從社會發(fā)展水平來說,污泥處理處置的資源化利用是全球研發(fā)的熱點,我國也正圍繞這方面開展工作。
污泥厭氧消化技術用生物方法實現污泥的減量,并回收能源。該技術可有效對污泥進行資源化利用,在未來會很有前景。報告對我國污泥厭氧消化技術的4個研究方面內容進行介紹。
1.厭氧消化與污泥焚燒
目前,我國許多學者認為,厭氧消化會使污泥失去有機物,從而不能焚燒。但實際上,厭氧消化對污泥具有很好的脫水效果,并可降低50%的污泥量,對污泥提取出生物質能后,它的利用率會更高。厭氧消化后的污泥焚燒,會減少30%-50%的造價成本,圣彼得堡、慕尼黑等地的污泥,均經過厭氧消化后再進行焚燒。
2.污泥含沙量對厭氧消化的影響
經實驗研究發(fā)現,污泥的含沙量是影響污泥厭氧消化結果的重要因素。污泥含沙量高,含沙粒徑小,微米級無機顆粒與有機質通過靜電作用力和氫鍵結合,產生空間位阻效應,會降低污泥的生物可降解性,有機質降解速率和單位添加有機質的甲烷產率也會降低。
3.高含固厭氧消化
高含固厭氧消化技術可顯著提高有機負荷、處理和能源回收效率。
4.協(xié)同厭氧消化
協(xié)同厭氧消化指同時處理兩種或以上物料的厭氧消化工藝,協(xié)同消化可以平衡對于厭氧消化比較重要的物料參數,如常量微量元素、營養(yǎng)物質、C/N、pH、可降解有機質比例、抑制性物質、含固率等,從而對不同類型的物料進行共消化,對消化性能和經濟性能均有正面影響。
污泥及其他生物質廢棄物高級厭氧消化案例介紹——鎮(zhèn)江
目前,我國的污泥處理處置技術正在不斷向前發(fā)展,但和我們目標差距還很大,要解決中國的污泥處理處置問題,需要從政策、標準、技術三方面共同努力。污泥資源化是未來污泥處理處置的重點方向,并有廣闊的前景,作為行業(yè)內同仁,應從全產業(yè)鏈角度考慮,在十三五期間,突破國家現在的處置倒逼處理等方面一些瓶頸問題,使污泥處理不光在研發(fā)上處于領先水平,在應用上也能夠引領未來發(fā)展的一個方向。
(本文為《水工業(yè)市場》根據戴曉虎在“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇”講話整理。)