三、污泥處置
污泥處置是指處理后的污泥,棄置于自然環境中(地面、地下、水中)或再利用,能夠達到長期穩定并對生態環境無不良影響的最終消納方式。我國目前主要的污泥處置方法有衛生填埋、焚燒、土地利用、建材利用等。
2009-2011年在住建部主導下,編制出臺了一批城鎮污水處理廠污泥處理處置標準,其中《GB/T23484-2009城鎮污水處理廠污泥處置 分類》中明確給出四類共11條處置路線,與這些處置路線對應出臺(延用)了一系列泥質標準。
在上述四類11條處置路線中,單獨填埋、制輕質骨料、燃料利用(電廠等混燒)等三條路線尚無專門對應泥質標準,客觀存在政策風險,應被認為技術上在中國大范圍使用存在障礙或缺乏條件。在實際應用中制磚、單獨焚燒兩條路線也由于經濟性和環保等原因已基本不采用,混合填埋(含覆蓋土利用)隨著垃圾填埋場資源的逐漸枯竭而頻臨淘汰。有業內人士建議,剩余五條路線(園林綠化、土壤改良、農用、制水泥、垃圾混燒),根據環保要求的高低應采用的選擇順序如下:
(1) 當泥質滿足GB 4284-1984、CJ/T309-2009各項指標要求,并且擁有足夠消納用農田時,優先采用污泥農用處置方式。
(2) 當泥質不滿足上述條件(1)但滿足GB/T 23486-2009、CJ/T362-2011各項指標要求,并且擁有足夠消納用綠地(或林地)時,采用污泥園林綠化處置方式。
(3) 當泥質不滿足上述條件(1)、(2)但滿足GB/T 24600-2009各項指標要求,并且擁有足夠消納用鹽堿地、沙化地和廢棄礦場等待修復土地時,采用污泥土壤改良處置方式。
(4) 當泥質不滿足上述條件(1)、(2)、(3),或者滿足GB/T 24600-2009各項指標要求但未擁有足夠消納用待修復土地而擁有垃圾焚燒廠時,同時混燒能夠滿足GB18485-2014各項指標要求時,采用與垃圾混燒處置方式。
(5) 當泥質不滿足上述條件(1)、(2),同時也不擁有足夠消納用待修復土地和垃圾焚燒廠而擁有水泥窯資源時,采用水泥窯協同處置方式;因為水泥窯資源極其有限,很多中心城市將其作為危廢、應急固廢處置資源加以保留,因此很難作為大規模污泥處置的長期手段。
四、未來主流技術路線
解決污泥問題,“處置”決定“處理”是業內共識。借鑒國際經驗,有業內人士分析,未來污泥處理處置的技術發展主要有四條路徑:
(1) 以沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術路線
通常認為,厭氧消化成本較低,且可以實現污泥減量化、穩定化。根據《中國環境報》統計,單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日),由于不用鼓風曝氣等,節約了成本,單純厭氧消化運行費用約為60-120元/噸(含水率80%,不包括濃縮和脫水),而好氧發酵運行費用為120-160 元/噸。
歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理,產生的沼氣轉化為電能可滿足污水廠所需電力的33%~100%。但污泥厭氧消化在我國應用的并不順暢。我國建設的約50 座污泥厭氧消化設施中,可以穩定運營的只有20 余座。主要原因是由我國污泥泥質差、處理廠運行管理水平低。
近年來,研究及實踐均表明,通過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進行預處理,可以提高污泥水解速率,改善污泥厭氧消化性能。污泥厭氧消化技術會是未來的一個主流方向。
(2) 以土地利用為主的好氧發酵技術路線
好氧發酵效率高,穩定化時間相對較短,降低含水率及滅菌的同時,污泥成品主要用于修復鹽堿地、城市綠化、垃圾場覆蓋以及建筑等方面用土,從而實現污泥中有機質及營養元素的高效利用,設備投資少、運行管理方便。
但是,好氧堆肥目前還存在能量凈支出等問題,同時也缺乏對不同階段的合理通風量、C/N等控制因素的理論研究。傳統條垛或者槽式堆肥占地面積大、發酵產品存在重金屬污染等缺點,使得好氧發酵技術此前在我國較難發展。
未來,污泥好氧發酵工程可采用高效、快速、穩定、集約化的設計、運營模式,可實現占地面積的大幅縮小;研究表明我國城市生活污泥的重金屬超標比例約5%,污染風險較小。該技術在相對欠發達地區,應用前景較大。
(3) 污泥干化-焚燒技術路線
污泥干化焚燒無害化最徹底,但是設備投資和運行成本較高,且焚燒產生的煙氣污染嚴重,還需建立完善的煙氣處理系統,這也加大了污泥的處理費用。因此,干化焚燒工藝一般適用于用地緊張且經濟發達的地區。
現階段,在我國污泥厭氧消化和好氧發酵技術還未成熟的情況下,污泥干化焚燒在一定時期內可能會出現增長的態勢,尤其是工業窯爐協同焚燒的方式。
(4) 建材利用為主的污泥干化處理技術路線
高干脫水工藝,能夠將污泥含水率降低至10%。并且大部分建材企業廢熱余熱充足,例如磚瓦廠的窯爐余熱煙氣等等。利用廢熱余熱來烘干污泥,是近年來比較熱門的一個研究方向。以廢治廢,以最低的成本來烘干污泥,達到大幅度減量化的目的。干化后的污泥按照一定比例作為原材料摻入建材原料里面,最終實現資源化利用。
編輯:汪茵
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