戴曉虎：污泥處理處置技術(shù)全鏈條分析
時(shí)間：2018-06-14
來源：JIEI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
從“十二五”開始，國家對(duì)污泥處理逐漸重視起來，很多的科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)做了大量的工作，戴曉虎教授認(rèn)為單元技術(shù)或者是單元技術(shù)的創(chuàng)新是人們的主要關(guān)注點(diǎn)，接下來的重要任務(wù)是要把這些技術(shù)落地。技術(shù)落地必須要考慮全生命周期和全鏈條系統(tǒng)的方式。全鏈條關(guān)鍵技術(shù)分析要求對(duì)整個(gè)污泥處理處置的目標(biāo)、難點(diǎn)、系統(tǒng)性等進(jìn)行全面分析與思考，從而能夠進(jìn)一步解決某些掌握先進(jìn)處理技術(shù)的企業(yè)難以進(jìn)行市場(chǎng)推廣的問題。
我國污泥量大集中、有機(jī)物含量低
一是污泥的產(chǎn)生量比較大，排放比較集中。我國任何一家污泥處理廠相較于歐美國家來說都是超大型的，分布比較集中，污泥產(chǎn)生量也就比較集中。
污泥處理是污水處理工作的延續(xù)，如果污泥沒有得到有效處理的話，那么污水處理實(shí)際上只完成了70%甚至是50%。所以我國必須要高度重視對(duì)于污泥的處理，否則就算水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提得再高，但是還是有30%~50%的COD還是沒有得到合理處置，這將對(duì)整個(gè)水環(huán)境的改善大打折扣。
二是有機(jī)物含量低，造成污泥的處理比較困難，與國外傳統(tǒng)的技術(shù)工藝相比處理有一定的難度。除了無機(jī)物的含量高，我國污水處理廠的處理效率也比較低，沉砂池的去除率低，這樣細(xì)沙給后期的處理帶來了一系列的問題。
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)總體來說有機(jī)質(zhì)與管網(wǎng)有關(guān)，發(fā)達(dá)國家如德國有機(jī)物的含量是60%、70%，歐洲、羅馬尼亞、保加利亞達(dá)到了60%，土耳其VSS只有55%。污水廠進(jìn)水COD的濃度以及管網(wǎng)的建設(shè)能夠體現(xiàn)一個(gè)國家的發(fā)展水平。
現(xiàn)行污泥處理形成四條主流技術(shù)路線
在過去四年的努力中，國內(nèi)形成了四條主流技術(shù)路線。這其中的厭氧消化技術(shù)，在北京、長(zhǎng)沙、鎮(zhèn)江等地也實(shí)現(xiàn)了規(guī)�；氖痉�;干化焚燒技術(shù)，灰渣填埋會(huì)受到一定的限制;深度脫水處理，不是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)，但是作為應(yīng)急處理技術(shù)，目前在很多地方得到應(yīng)用。
技術(shù)全鏈條分析：穩(wěn)定化和最終出路是瓶頸
污泥處理目標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)減量化和穩(wěn)定化，將非穩(wěn)定的易降解的有機(jī)物降解，所以污泥從上世紀(jì)初開始主要是致力于解決它的易腐與發(fā)臭的問題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又逐漸提出了更高的要求。穩(wěn)定化的目的是把污水處理廠沒有去除的COD在污泥處理時(shí)降解掉，穩(wěn)定化是全球通用的方法，穩(wěn)定化之后再通過干化、焚燒、填埋進(jìn)一步處理。
穩(wěn)定化處理和污泥最終出路是我國污泥處理處置的瓶頸，全過程處理處置資源化理念缺乏。特別是穩(wěn)定化是我國污泥處理相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，成為污泥處理的一個(gè)短板。
第二個(gè)短板是資源化過程，強(qiáng)調(diào)了在污泥處理過程中進(jìn)行綜合利用。在國外，德國提倡磷回收，但是有30%的污泥最終出路是回到土地中去，歐盟是50%到60%，因此資源化利用是限制污泥處理更大的瓶頸問題。
從全鏈條的技術(shù)來說，首先要通過處理能夠最大化降低易腐的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)減量化。從處置的角度來看，資源化的實(shí)現(xiàn)有兩種途徑——進(jìn)入土地或者是建材的利用，如焚燒或者是填埋。
對(duì)于填埋處理，我國現(xiàn)有填埋場(chǎng)將滿負(fù)荷運(yùn)行，這是一個(gè)臨時(shí)過渡性的技術(shù)路線，不符合未來發(fā)展趨勢(shì)�？傮w來說從國內(nèi)大的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來看，土地填埋總體成本是比較高的，包括運(yùn)行的成本，從技術(shù)現(xiàn)狀來說，對(duì)環(huán)評(píng)還有一定的要求。此外還有要考慮到我們的國情，像上海這樣的大城市環(huán)境能力有限，因此難以進(jìn)行土地填埋。
從未來發(fā)展的角度來看，如果處理后的污泥能夠進(jìn)入土地，且這些物質(zhì)不超標(biāo)并且有一定的土地的容量，土地利用一定是一個(gè)較好的利用方向，但是目前還不適應(yīng)我國國情。干化焚燒，通過厭氧消化減到50%或者40%進(jìn)行焚燒處理，較適合我們的國情。
單元處理技術(shù)還存在瓶頸有待提升
污泥濃縮技術(shù)是比較成熟的，但是下一步要提高藥耗和智能化水平。污泥脫水的藥劑開發(fā)研究是下一步重點(diǎn)。
從厭氧消化單元來說，目前的轉(zhuǎn)化率是50%，停留時(shí)間較長(zhǎng)，沼氣的含量只有60%到65%，還需要進(jìn)一步通過一些科技的創(chuàng)新進(jìn)行提高。同時(shí)要對(duì)沼渣的性質(zhì)和特質(zhì)進(jìn)行研究，避免產(chǎn)生的氨消化過程的影響。
穩(wěn)定化處理另外一個(gè)重要技術(shù)是好氧堆肥。相比厭氧消化，工藝流程短、簡(jiǎn)單、運(yùn)行要求低，未來通過某些技術(shù)，將好氧堆肥所需的輔料降下來，同時(shí)更好地提升好氧堆肥的品質(zhì)，并使整個(gè)系統(tǒng)在集成上進(jìn)行更好的智能化的開發(fā)。
干化是一種重要的熱處理方法，作用是進(jìn)一步減少污泥體積，能夠?qū)崿F(xiàn)半干化含固率至60%，全干化含固率至90%，其能耗為800-1000千瓦時(shí)/噸水;從水的減量角度來說，首先可以通過機(jī)械脫水進(jìn)行大幅度的減量，然后通過熱化水的方法進(jìn)一步減量。
焚燒最大的問題在于價(jià)格和技術(shù)的要求很高。協(xié)同焚燒也是一種較新的處理方式，利用現(xiàn)有的工業(yè)焚燒爐將污泥進(jìn)行混合焚燒處理，發(fā)電廠的焚燒目前用得比較多，主要問題在于，有一些發(fā)電廠不太愿意接受污泥，很多的水務(wù)集團(tuán)更關(guān)注不受其他單位限制的單獨(dú)的焚燒機(jī)制。
熱解氣化指干化污泥在一定溫度下(400-900℃)無氧熱解氣化，生成合成氣和碳的處理方式，這是一個(gè)新型的技術(shù)的路線。目前總體來說是比較有潛力的處理方式，但是裝備的成熟度，傳輸?shù)倪^程，以及如何降低低品質(zhì)油的含量，還需要進(jìn)一步研究。
污泥水熱的處理也是一個(gè)較新的方向，在國內(nèi)有一些小型的示范工程，屬于新型工藝，裝備還不成熟，高壓反應(yīng)運(yùn)行要求高，是未來一個(gè)研究的方向。
通過科技創(chuàng)新提升污泥處理處置能力
因?yàn)槲覈鞘形勰嗔看�，質(zhì)差，在世界范圍內(nèi)十分罕見;和污水處理相比，污泥處理處置的投入和重視程度嚴(yán)重滯后，減排效果大打折扣;處置決定處理，處置途徑不暢是困擾我國污泥工藝路線選擇的瓶頸。從未來的發(fā)展方向看，單元技術(shù)的銜接及全鏈條解決方案是未來發(fā)展的重點(diǎn);面對(duì)氣侯變化，能源資源短缺的問題，資源循環(huán)、綠色、健康的未來技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)，污水污泥中的污染物資源化回收利用是未來發(fā)展的趨勢(shì)。
國外有已有的污泥處理處置理論和技術(shù)，無法切實(shí)解決我國當(dāng)前面臨的特殊困境，迫切需要通過科技創(chuàng)新，形成我國污泥綠色低碳安全的理論體系和系統(tǒng)性解決方案。
未來污泥處理將圍繞資源循環(huán)利用的方向。前一段時(shí)間提出了概念污水處理廠的理論，其核心在于實(shí)現(xiàn)資源高效的回收的利用，而資源高效回收利用，離不開對(duì)污泥的高效回收利用，因?yàn)樵谖鬯形勰嗥鸬搅艘粋�(gè)介質(zhì)的作用，能夠把污染物或是資源物聚集起來，從而實(shí)現(xiàn)回收利用。
面對(duì)這些問題，我們還是有信心能夠解決好，因?yàn)槲覈鴵碛幸慌鷦?chuàng)新意識(shí)很強(qiáng)的企業(yè)，同時(shí)在高校共同的努力下，未來我國污泥處理一定會(huì)走在世界的前列。目前我國相關(guān)論文的數(shù)量大幅度的提升，論文的報(bào)表，專利的發(fā)表現(xiàn)在處于全球領(lǐng)先的地位，通過這樣的科技創(chuàng)新將能更好的提升我國污泥處理處置的水平。
原標(biāo)題:JIEI深度 | 戴曉虎：污泥處理處置技術(shù)全鏈條分析
