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我国污泥处理处置存在的问题原因以及国外技术的介绍

点击次数:1351 发布时间:2017-04-05

我国污泥处理处置存在的问题原因以及国外技术的介绍

我国污泥处理处置存在的问题和原因

污泥处理处置的目标是减量化、稳定化、无害化和资源化,污泥通过减量化、稳定化、无害化可以避免污泥的二次污染,通过资源化可以进一步实现对污泥中富含的有机质、氮、磷、钾等营养元素的资源利用。

目前我国污水处理厂的污泥处理设施基本实现了污泥减容,但由于污泥zui终处置技术路线不明确、投资和运行资金不到位、法规监管体系不完善等原因,污泥处理处置还没有真正实现稳定化、无害化、资源化,存在着严重的二次污染风险。

我国污泥性质和普遍适用的污泥技术路线存在差异

我国目前的污泥性质和国外发达国家相比存在很大差异,主要表现在:

(1)低有机质(发达国家VSS/SS60%70%,我国VSS/SS30%50%);

(2)高含砂量(污水处理厂普遍采用了圆形沉砂池,脱砂效率低;大量的基建、施工建设,导致泥砂水排入污水管网系统等);

(3)重金属含量高(工业污水源头重金属处理系统不完善)。由于污泥含砂量高、有机物低、热值低,大大影响了污泥能源化处理的经济效益。由于污泥重金属含量高,直接影响了污泥土地利用的可能性。

我国污泥泥质特征和很多新兴发展中国家与地区(如东欧、中东等)相类似,属于典型的城政建设、经济高速发展且同步发展的模式。我国的饮食结构和生活习惯会对污泥性质产生一定影响,但不是主要因素。调查发现在一些污水管网完善、大型基建项目(如地铁等)已完成的城市和区域,污泥中的有机质比较接近国外普遍水平。随着我国未来化粪池的减少,沉砂池优化和改善,工业废水处理的监管及城市管网系统的完善,大型基本建设的完成,污泥特性会得到改善,有机物含量会有所提高。

污水处理厂

污泥稳定化、无害化处理程度低生污泥是污染物,含有易腐有机物、恶臭物质、病原体等,脱水效率低,卫生条件差,污泥稳定化处理是污水处理厂*的一个环节。造成我国污水处理厂污泥稳定化、无害化程度低的原因有:

1 污水处理厂建设“重水轻泥”,投资不到位我国城市污水处理厂建设过程中存在严重的“重水轻泥”现象,投资严重不足,发达国家污水处理厂的污泥处理投资成本和运行成本占污水处理厂总投资的30%50%,而即使在我国“十一五”期间,污泥处理的投资比例仅为10%20%,甚至更少,运行费中只包括污泥的减容和外运,大多数中小型污水处理厂往往只考虑到污泥浓缩、脱水工序,没有考虑到污水处理厂内污泥稳定化、无害化处理的问题,缺乏污泥稳定化要求的约束性指标。即便是一些污水处理厂建立了污泥稳定化处理设施,但由于没有明确的规范要求和约束性指标考核,运行单位积极性不足,大部分处于闲置状态。因此,我国污水处理厂仅完成了污泥的初步减容过程,并未完成污泥的稳定化处理。

2 污泥厌氧消化稳定功能的认知差异

厌氧消化是较为普遍的污泥稳定工艺。国外采用厌氧消化工艺的目的是实现污泥的稳定化,降解易腐有机物(降解率一般在30%50%),提高污泥脱水率(一般可以提高3%5%),降低污泥脱水的药耗(降低20%30%),改善污泥脱水的环境卫生条件,避免处置过程中二次污染的风险。发达国家的污泥即使进入填埋场处置也要首先进行稳定化处理,很多大型生活污水处理厂如汉堡、慕尼黑等,即使污泥zui终处理采用焚烧路线,在焚烧前也进行了厌氧稳定化处理。污泥厌氧回收沼气能源只是厌氧稳定化和无害化处理的资源化回收副产物。

但在我国很多运行管理部门,认为污泥厌氧消化主要是为了产沼气,仅用沼气回收量的多少来衡量厌氧系统的效益,忽略了厌氧消化实现污泥稳定的本质功能。由于我国目前污泥有机质含量低,产气量低,成本效益不明显,加上无污泥稳定的约束性指标要求,厌氧消化设备运行管理要求高,多为进口设备,操作人员要求高,仅仅通过沼气的回收无法体现其经济效益,显得污泥厌氧消化稳定化处理对污水处理厂来说是一个多余的工艺,导致近2/3的厌氧消化设备处于不运行状态,对污泥厌氧稳定化处理的是否适用于我国产生了怀疑。其原因不是厌氧消化工艺本身的问题,依目前的技术水平,利用生物方法实现污泥稳定,能源回收,无论从投资和运行,还是从减少二次污染来说,都是一种简单、经济、有效的方式。

随着未来污泥泥质的改善,以及污泥预处理厌氧消化技术、污泥高干度厌氧消化技术、污泥与城市有机质协同厌氧发酵等技术的开发应用,加上污泥厌氧消化效率及产气率的提高、未来能源价格的上涨及能源的总量控制,厌氧消化设备的国产化率提升,污泥厌氧稳定的总体效益将会得到大大提高。

3、污泥卫生填埋无污泥稳定化的要求

发达国家对污泥稳定化有明确要求,只有后续处置过程有明确的稳定化处置工艺时才可以考虑在污水处理厂内不建稳定化处理设施(如集中好氧堆肥、焚烧等)。未经稳定化处理的污泥不能卫生填埋。由于我国没有这一要求,使得目前我国进入填埋场处置的污泥(占总量的40%60%)无需进行稳定化处理。

4 缺乏强有力的约束性指标

我国对污泥处理在建设过程中没有明确的污水厂内污泥稳定化和无害化的强制性规范要求和监管指标,监管部门缺少像污水处理出水COD这样的约束性指标来实现污泥的稳定化和无害化处理,导致污水处理厂在设计建设过程中无需考虑污泥的稳定化和无害化处理。

5 污泥zui终处置目标和技术路线方向面临双重选择

国外发达国家在实现污泥安全处置的基础上,已经开始向低碳与资源化的方向发展,由于我国污水处理起步较晚,污泥的zui终处置面临着安全处置和资源化利用的双重选择,到底应该把污泥看作废弃物还是资源,意见不一致。在将来是否继续允许污泥填埋,针对资源化的处置手段有何政策,国家优先发展何种处置方式等问题没有明确的情况下,地方政府往往因地制宜,采用zui简易的临时性手段来解决污泥问题。

6、政府相关部门的协调

污泥的zui终处置在世界范围内都是一个难题,一方面由于投资很大,经济效益难以体现,另一方面涉及到的部门广,需要各方面协调和配合,如农业部门、林业部门、环保部门以及建设部门等。

城镇污水处理厂污泥的处理处置不同于污水处理,污水处理基本上是建设部门内部的事情,推进的工作难度低。但污泥处理处置是一个需要跨行业、跨部门的难题,需要部门之间的相关政策协调。如果不同的部门从自身管理职能出发,制定相应的政策、规范和标准,将有可能使部门之间的政策、标准相互矛盾,使污泥处理处置在操作层面上很难推进,面临技术路线的选择和政策和法律法规方面的障碍。

国外污泥处理处置的现状和经验

国外发达国家很早就意识到污泥的处理处置是污水处理过程中*的环节,从法律和政策上都对污泥处理处置的目标作了明确规定,并在执行上通过一系列政策予以保障。尽管在执行过程中也遇到与我国类似的跨行业等方面的协调问题,但是由于从国家层面目标明确,政策体系完善,使得污泥处理处置的问题得到了比较好的解决。

1、国外污泥处理处置现状

美国有约16000座污水处理厂,服务2.3亿人口,日处理污水量1.5亿m3,年产污泥量3 500t(80%含水率计)。建有650座集中厌氧消化设施处理58%的污泥;700座好氧发酵稳定处理设施处理22%的污泥;污泥的zui终处置方式分布为:60%农用、3%生态修复、17%填埋和20%焚烧。

欧盟国家的50 000座污水处理厂年产污泥量4000t(80%含水率计),有50%以上的污泥进行了厌氧消化稳定处理,其中英国的污泥厌氧消化率达到66%。污泥的zui终处置方式为:50%以上农用、20%填埋、20%焚烧,污泥填埋量持续减少,土地利用量逐渐增加,焚烧量维持不变。英国、丹麦、挪威、芬兰、卢森堡的土地利用均已超过60%

德国的城市污水处理厂总规模达2 800m3,污泥年产量1 000t(80%含水率计),污泥已经实现100%的稳定化处理,对稳定化(厌氧消化停留时间不小于20d、好氧稳定污泥泥龄大于25d、好氧堆肥温度不小于55℃等)和无害化提出了量化的约束性指标,规模5 000m3/d以上的污水处理厂采用污泥厌氧消化稳定工艺。通过回收污泥中的生物质能源可以满足污水处理厂40%60%的电耗需求,碳减排效益十分明显,污泥的zui终处置50%土地利用,50%为焚烧或协同焚烧,污泥填埋要求有机质含量低于5%,脱水污泥已禁止进入填埋场。pH做为zui基本的污水指标,势必成为供求的热点,这对广大的E-1312 pH电极制造商,比如美国BroadleyJames来说是个重大利好。美国BroadleyJames做为老牌的E-1312 pH电极制造商,必将为中国的环保事业带来可观的经济效益。我们美国BroadleyJames生产的E-1312 pH电极经久耐用,质量可靠,测试准确,广泛应用于各级环保污水监测以及污水处理过程。

英国规划2020年可再生能源要达到总能耗的15%,污水行业要求达到20%。据此制定了有机物质厌氧消化设施的建设规划:将回收近9000t农牧业可降解废弃物,1 500t市政可降解固体,750t污泥中的生物质能,所有生物质能进行发电(CHP)或热能综合利用。

2、管理和监管体系

国外污泥处理处置在管理和执行层面上责任主体明确,管理层面责任主体有的专家委员会指导制定污泥处理处置规划、目标和技术路线,建设部门负责项目立项和审核,监管执法部门负责监管。污泥处理和处置执行层面责任主体为地方建设部门,污水处理厂或具有污泥zui终处置资质的运营公司。

污水处理厂在规划时必须考虑污泥的稳定化、无害化处理,并提出污泥zui终处置的方案,才能通过立项,批准建设。通过监管部门,对污泥的出厂质量及污泥zui终去向进行严格跟踪监控,监控指标和污水排放标准一样具有同等的法律约束力。

在发达国家污泥处理处置的运营成本和投资成本和污水处理成本相当,为了使污泥处理和安全处置的有效执行,水费中有近50%是用于污泥处理处置。同时对污泥处理资源化利用采取了一系列政策上的优惠和资金上的补贴。

3、污泥处理资源化利用是发展趋势

近年来围绕能源、资源短缺,气候变化等热点问题,国外发达国家已经不再将污泥视为废弃物,根据德国循环经济法,已从法律层面上把污泥定义为资源物而不是废弃物,通过技术开发和政策扶持鼓励和强化对污泥处理进行资源化利用。

从污泥中提取能源,是污泥资源化利用的重要内容,欧盟越来越重视新技术的开发和应用,近年来开发了如污泥超生波破解、污泥高温高压热水解、污泥与有机物协同消化制生物燃气、污泥热解碳化、污泥热解气化、污泥协同焚烧、污泥磷回收等新技术,提高污泥的资源化利用率,向污泥要资源和能源,实现了产能与减碳的循环经济目标。

随着环保和资源化利用技术的日益发展,发达国家已将污泥处理资源化利用列为重要目标,通过限制填埋等法规促进污泥处理的资源化利用。从2000年开始,欧洲已经对污泥处理填埋征收填埋税,要求减少直至完全禁止填埋。

随着环保和资源化利用的呼声日益高涨,能源、资源紧缺,发达国家已通过类似于太阳能、风能等政府补贴的形式将污泥处理的能源化资源化利用列为主要发展方向。

 

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