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我國污泥處理處置存在的問題原因以及國外技術(shù)的介紹
2017-04-05 10:02:12我國污泥處理處置存在的問題原因以及國外技術(shù)的介紹
我國污泥處理處置存在的問題和原因
污泥處理處置的目標(biāo)是減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化，污泥通過減量化、穩(wěn)定化、無害化可以避免污泥的二次污染，通過資源化可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對污泥中富含的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的資源利用。
目前我國污水處理廠的污泥處理設(shè)施基本實(shí)現(xiàn)了污泥減容，但由于污泥*終處置技術(shù)路線不明確、投資和運(yùn)行資金不到位、法規(guī)監(jiān)管體系不完善等原因，污泥處理處置還沒有真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化、資源化，存在著嚴(yán)重的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
我國污泥性質(zhì)和國際普遍適用的污泥技術(shù)路線存在差異
我國目前的污泥性質(zhì)和國外發(fā)達(dá)國家相比存在很大差異，主要表現(xiàn)在：
(1)低有機(jī)質(zhì)(發(fā)達(dá)國家VSS/SS為60%～70%，我國VSS/SS為30%～50%);
(2)高含砂量(污水處理廠普遍采用了圓形沉砂池，脫砂效率低;大量的基建、施工建設(shè)，導(dǎo)致泥砂水排入污水管網(wǎng)系統(tǒng)等);
(3)重金屬含量高(工業(yè)污水源頭重金屬處理系統(tǒng)不完善)。由于污泥含砂量高、有機(jī)物低、熱值低，大大影響了污泥能源化處理的經(jīng)濟(jì)效益。由于污泥重金屬含量高，直接影響了污泥土地利用的可能性。
我國污泥泥質(zhì)特征和很多新興發(fā)展中國家與地區(qū)(如東歐、中東等)相類似，屬于典型的城政建設(shè)、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展且同步發(fā)展的模式。我國的飲食結(jié)構(gòu)和生活習(xí)慣會(huì)對污泥性質(zhì)產(chǎn)生一定影響，但不是主要因素。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在一些污水管網(wǎng)完善、大型基建項(xiàng)目(如地鐵等)已完成的城市和區(qū)域，污泥中的有機(jī)質(zhì)比較接近國外普遍水平。隨著我國未來化糞池的減少，沉砂池優(yōu)化和改善，工業(yè)廢水處理的監(jiān)管及城市管網(wǎng)系統(tǒng)的完善，大型基本建設(shè)的完成，污泥特性會(huì)得到改善，有機(jī)物含量會(huì)有所提高。
污水處理廠
污泥穩(wěn)定化、無害化處理程度低生污泥是污染物，含有易腐有機(jī)物、惡臭物質(zhì)、病原體等，脫水效率低，衛(wèi)生條件差，污泥穩(wěn)定化處理是污水處理廠必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。造成我國污水處理廠污泥穩(wěn)定化、無害化程度低的原因有：
1、 污水處理廠建設(shè)“重水輕泥”，投資不到位我國城市污水處理廠建設(shè)過程中存在嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象，投資嚴(yán)重不足，發(fā)達(dá)國家污水處理廠的污泥處理投資成本和運(yùn)行成本占污水處理廠總投資的30%～50%，而即使在我國“十一五”期間，污泥處理的投資比例僅為10%～20%，甚至更少，運(yùn)行費(fèi)中只包括污泥的減容和外運(yùn)，大多數(shù)中小型污水處理廠往往只考慮到污泥濃縮、脫水工序，沒有考慮到污水處理廠內(nèi)污泥穩(wěn)定化、無害化處理的問題，缺乏污泥穩(wěn)定化要求的約束性指標(biāo)。即便是一些污水處理廠建立了污泥穩(wěn)定化處理設(shè)施，但由于沒有明確的規(guī)范要求和約束性指標(biāo)考核，運(yùn)行單位積極性不足，大部分處于閑置狀態(tài)。因此，我國污水處理廠僅完成了污泥的初步減容過程，并未完成污泥的穩(wěn)定化處理。
2、 污泥厭氧消化穩(wěn)定功能的認(rèn)知差異
厭氧消化是較為普遍的污泥穩(wěn)定工藝。國外采用厭氧消化工藝的目的是實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化，降解易腐有機(jī)物(降解率一般在30%～50%)，提高污泥脫水率(一般可以提高3%～5%)，降低污泥脫水的藥耗(降低20%～30%)，改善污泥脫水的環(huán)境衛(wèi)生條件，避免處置過程中二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)達(dá)國家的污泥即使進(jìn)入填埋場處置也要首先進(jìn)行穩(wěn)定化處理，很多大型生活污水處理廠如漢堡、慕尼黑等，即使污泥*終處理采用焚燒路線，在焚燒前也進(jìn)行了厭氧穩(wěn)定化處理。污泥厭氧回收沼氣能源只是厭氧穩(wěn)定化和無害化處理的資源化回收副產(chǎn)物。
但在我國很多運(yùn)行管理部門，認(rèn)為污泥厭氧消化主要是為了產(chǎn)沼氣，僅用沼氣回收量的多少來衡量厭氧系統(tǒng)的效益，忽略了厭氧消化實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定的本質(zhì)功能。由于我國目前污泥有機(jī)質(zhì)含量低，產(chǎn)氣量低，成本效益不明顯，加上無污泥穩(wěn)定的約束性指標(biāo)要求，厭氧消化設(shè)備運(yùn)行管理要求高，多為進(jìn)口設(shè)備，操作人員要求高，僅僅通過沼氣的回收無法體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益，顯得污泥厭氧消化穩(wěn)定化處理對污水處理廠來說是一個(gè)多余的工藝，導(dǎo)致近2/3的厭氧消化設(shè)備處于不運(yùn)行狀態(tài)，對污泥厭氧穩(wěn)定化處理的是否適用于我國產(chǎn)生了懷疑。其原因不是厭氧消化工藝本身的問題，依目前的技術(shù)水平，利用生物方法實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定，能源回收，無論從投資和運(yùn)行，還是從減少二次污染來說，都是一種簡單、經(jīng)濟(jì)、有效的方式。
隨著未來污泥泥質(zhì)的改善，以及污泥預(yù)處理高級(jí)厭氧消化技術(shù)、污泥高干度厭氧消化技術(shù)、污泥與城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同厭氧發(fā)酵等技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，加上污泥厭氧消化效率及產(chǎn)氣率的提高、未來能源價(jià)格的上漲及能源的總量控制，厭氧消化設(shè)備的國產(chǎn)化率提升，污泥厭氧穩(wěn)定的總體效益將會(huì)得到大大提高。
3、污泥衛(wèi)生填埋無污泥穩(wěn)定化的要求
發(fā)達(dá)國家對污泥穩(wěn)定化有明確要求，只有后續(xù)處置過程有明確的穩(wěn)定化處置工藝時(shí)才可以考慮在污水處理廠內(nèi)不建穩(wěn)定化處理設(shè)施(如集中好氧堆肥、焚燒等)。未經(jīng)穩(wěn)定化處理的污泥不能衛(wèi)生填埋。由于我國沒有這一要求，使得目前我國進(jìn)入填埋場處置的污泥(占總量的40%～60%)無需進(jìn)行穩(wěn)定化處理。
4、 缺乏強(qiáng)有力的約束性指標(biāo)
我國對污泥處理在建設(shè)過程中沒有明確的污水廠內(nèi)污泥穩(wěn)定化和無害化的強(qiáng)制性規(guī)范要求和監(jiān)管指標(biāo)，監(jiān)管部門缺少像污水處理出水COD這樣的約束性指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和無害化處理，導(dǎo)致污水處理廠在設(shè)計(jì)建設(shè)過程中無需考慮污泥的穩(wěn)定化和無害化處理。
5、 污泥*終處置目標(biāo)和技術(shù)路線方向面臨雙重選擇
國外發(fā)達(dá)國家在實(shí)現(xiàn)污泥安全處置的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開始向低碳與資源化的方向發(fā)展，由于我國污水處理起步較晚，污泥的*終處置面臨著安全處置和資源化利用的雙重選擇，到底應(yīng)該把污泥看作廢棄物還是資源，意見不一致。在將來是否繼續(xù)允許污泥填埋，針對資源化的處置手段有何政策，國家優(yōu)先發(fā)展何種處置方式等問題沒有明確的情況下，地方政府往往因地制宜，采用*簡易的臨時(shí)性手段來解決污泥問題。
6、政府相關(guān)部門的協(xié)調(diào)
污泥的*終處置在世界范圍內(nèi)都是一個(gè)難題，一方面由于投資很大，經(jīng)濟(jì)效益難以體現(xiàn)，另一方面涉及到的部門廣，需要各方面協(xié)調(diào)和配合，如農(nóng)業(yè)部門、林業(yè)部門、環(huán)保部門以及建設(shè)部門等。
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的處理處置不同于污水處理，污水處理基本上是建設(shè)部門內(nèi)部的事情，推進(jìn)的工作難度低。但污泥處理處置是一個(gè)需要跨行業(yè)、跨部門的難題，需要部門之間的相關(guān)政策協(xié)調(diào)。如果不同的部門從自身管理職能出發(fā)，制定相應(yīng)的政策、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將有可能使部門之間的政策、標(biāo)準(zhǔn)相互矛盾，使污泥處理處置在操作層面上很難推進(jìn)，面臨技術(shù)路線的選擇和政策和法律法規(guī)方面的障礙。
國外污泥處理處置的現(xiàn)狀和經(jīng)驗(yàn)
國外發(fā)達(dá)國家很早就意識(shí)到污泥的處理處置是污水處理過程中必不可少的環(huán)節(jié)，從法律和政策上都對污泥處理處置的目標(biāo)作了明確規(guī)定，并在執(zhí)行上通過一系列政策予以保障。盡管在執(zhí)行過程中也遇到與我國類似的跨行業(yè)等方面的協(xié)調(diào)問題，但是由于從國家層面目標(biāo)明確，政策體系完善，使得污泥處理處置的問題得到了比較好的解決。
1、國外污泥處理處置現(xiàn)狀
美國有約16000座污水處理廠，服務(wù)2.3億人口，日處理污水量1.5億m3，年產(chǎn)污泥量3 500萬t(以80%含水率計(jì))。建有650座集中厭氧消化設(shè)施處理58%的污泥;700座好氧發(fā)酵穩(wěn)定處理設(shè)施處理22%的污泥;污泥的*終處置方式分布為：60%農(nóng)用、3%生態(tài)修復(fù)、17%填埋和20%焚燒。
歐盟國家的50 000座污水處理廠年產(chǎn)污泥量4000萬t(以80%含水率計(jì))，有50%以上的污泥進(jìn)行了厭氧消化穩(wěn)定處理，其中英國的污泥厭氧消化率達(dá)到66%。污泥的*終處置方式為：50%以上農(nóng)用、20%填埋、20%焚燒，污泥填埋量持續(xù)減少，土地利用量逐漸增加，焚燒量維持不變。英國、丹麥、挪威、芬蘭、盧森堡的土地利用均已超過60%。
德國的城市污水處理廠總規(guī)模達(dá)2 800萬m3，污泥年產(chǎn)量1 000萬t(以80%含水率計(jì))，污泥已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%的穩(wěn)定化處理，對穩(wěn)定化(厭氧消化停留時(shí)間不小于20d、好氧穩(wěn)定污泥泥齡大于25d、好氧堆肥溫度不小于55℃等)和無害化提出了量化的約束性指標(biāo)，規(guī)模5 000m3/d以上的污水處理廠采用污泥厭氧消化穩(wěn)定工藝。通過回收污泥中的生物質(zhì)能源可以滿足污水處理廠40%～60%的電耗需求，碳減排效益十分明顯，污泥的*終處置50%土地利用，50%為焚燒或協(xié)同焚燒，污泥填埋要求有機(jī)質(zhì)含量低于5%，脫水污泥已禁止進(jìn)入填埋場。pH做為*基本的污水指標(biāo)，勢必成為供求的熱點(diǎn)，這對廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個(gè)重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。
英國規(guī)劃2020年可再生能源要達(dá)到總能耗的15%，污水行業(yè)要求達(dá)到20%。據(jù)此制定了有機(jī)物質(zhì)厭氧消化設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃：將回收近9000萬t農(nóng)牧業(yè)可降解廢棄物，1 500萬t市政可降解固體，750萬t污泥中的生物質(zhì)能，所有生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電(CHP)或熱能綜合利用。
2、管理和監(jiān)管體系
國外污泥處理處置在管理和執(zhí)行層面上責(zé)任主體明確，管理層面責(zé)任主體有權(quán)威的專家委員會(huì)指導(dǎo)制定污泥處理處置規(guī)劃、目標(biāo)和技術(shù)路線，建設(shè)部門負(fù)責(zé)項(xiàng)目立項(xiàng)和審核，監(jiān)管*部門負(fù)責(zé)監(jiān)管。污泥處理和處置執(zhí)行層面責(zé)任主體為地方建設(shè)部門，污水處理廠或具有污泥*終處置資質(zhì)的運(yùn)營公司。
污水處理廠在規(guī)劃時(shí)必須考慮污泥的穩(wěn)定化、無害化處理，并提出污泥*終處置的方案，才能通過立項(xiàng)，批準(zhǔn)建設(shè)。通過監(jiān)管部門，對污泥的出廠質(zhì)量及污泥*終去向進(jìn)行嚴(yán)格跟蹤監(jiān)控，監(jiān)控指標(biāo)和污水排放標(biāo)準(zhǔn)一樣具有同等的法律約束力。
在發(fā)達(dá)國家污泥處理處置的運(yùn)營成本和投資成本和污水處理成本相當(dāng)，為了使污泥處理和安全處置的有效執(zhí)行，水費(fèi)中有近50%是用于污泥處理處置。同時(shí)對污泥處理資源化利用采取了一系列政策上的優(yōu)惠和資金上的補(bǔ)貼。
3、污泥處理資源化利用是發(fā)展趨勢
近年來圍繞能源、資源短缺，全球氣候變化等熱點(diǎn)問題，國外發(fā)達(dá)國家已經(jīng)不再將污泥視為廢棄物，根據(jù)德國循環(huán)經(jīng)濟(jì)法，已從法律層面上把污泥定義為資源物而不是廢棄物，通過技術(shù)開發(fā)和政策扶持鼓勵(lì)和強(qiáng)化對污泥處理進(jìn)行資源化利用。
從污泥中提取能源，是污泥資源化利用的重要內(nèi)容，歐盟越來越重視新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，近年來開發(fā)了如污泥超生波破解、污泥高溫高壓熱水解、污泥與有機(jī)物協(xié)同消化制生物燃?xì)�、污泥熱解碳化、污泥熱解氣化、污泥協(xié)同焚燒、污泥磷回收等新技術(shù)，提高污泥的高效資源化利用率，向污泥要資源和能源，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能與減碳的循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。
隨著環(huán)保和資源化利用技術(shù)的日益發(fā)展，發(fā)達(dá)國家已將污泥處理資源化利用列為重要目標(biāo)，通過限制填埋等法規(guī)促進(jìn)污泥處理的資源化利用。從2000年開始，歐洲已經(jīng)對污泥處理填埋征收填埋稅，要求減少直至完全禁止填埋。
隨著環(huán)保和資源化利用的呼聲日益高漲，能源、資源緊缺，發(fā)達(dá)國家已通過類似于太陽能、風(fēng)能等政府補(bǔ)貼的形式將污泥處理的能源化資源化利用列為主要發(fā)展方向。
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