污泥的处理处置是当今环保领域内的热点难题。近年来,随着污水处理规模的扩大和处理深度的提高,污泥产量基数大(每年干污泥约为550-600万吨),且在不断增长。由于污泥中含有大量的水分、重金属、病原微生物和寄生虫卵等,如处置不当,会造成二次污染。如何实现污泥的稳定化、减量化、无害化,成为业内人士以及公众关注的焦点。总体上来说,污泥处理处置应遵循因地制宜的原则,既要学习国外污泥处置的经验,同时更要尊重国内污水污泥产量特征的基本实情。
国际上最常用的污泥稳定方法即厌氧消化在国内未得到广泛运用。经过厌氧消化,污泥中40-50%的有机物被分解,部分致病菌和虫卵被杀死,产生的沼气可以利用,通常是采用厌氧消化的沼气发电或用来干化污泥,从能量的角度来看,厌氧消化的沼气能抵消大部分能量缺口。污泥厌氧消化是德国等发达国家以及亚洲日本、韩国的基本步骤,尤以中温(33-35℃)厌氧消化最为普遍。德国几乎每个污水污泥普遍采用厌氧消化设施,其中75%的德国污水厂采用沼气发电,英国、美国的厌氧工艺在污泥稳定化中分别占45%和63%。
遗憾的是,“十一五”即将结束,污泥厌氧消化工艺没有取得广泛的应用,据不完全统计,我国仅约50余座污水处理厂采用了污泥厌氧消化工艺,不到全国城市污水厂的5%。那么“十一五”期间,污泥厌氧消化工艺没有取得广泛应用的原因是什么呢?杭世珺认为,一是因为我国污泥中有机质含量跟国外不一样。专家对我国7个污水处理厂污泥消化工艺的调研结果表明,污泥中有机质含量为45%~72%(干基),平均50%(干基),其中5个厂的污泥有机物含量为50%~60%(干基)。而国外一些国家的污泥中有机物含量可达75%~85%。第二,我国污泥含砂量非常大。由于我国合流制排水体制的影响,有些污水厂砂子沉积非常严重 ,清沙工作量大。 第三,一些小规模污水厂沼气产量有限,发电量小,上网不稳定。
关于国内污泥厌氧处理的可行性还在调研争论中,但是厌氧污泥处理工艺在稳定运行的案例不超过5个却是不争的事实。在此背景下,我国的污泥处置实情已经到了污泥必须落实处置的境地。
污泥干化焚烧主要面临的是环境风险和投资费用的问题。
从污泥焚烧的环境风险上来说,影响PCDDs和PCDFs排放的两个主要参数是氯的含量和污泥中 S /Cl 比值。关于二氧(杂) 芑和呋喃的排放与氯含量有关的结论一直受到争论, 但烟气中的SO2可抑制了二氧(杂) 芑和呋喃的生成却是不争的事实(S/Cl 的摩尔比大于 1 时) , 这主要是因为 SO2消除了催化反应中氯的形成,从而使它难以与有机化合物反应并且形成二氧( 杂) 芑和呋喃。研究表明:随着S /Cl比的增加,污泥焚烧后烟气中二氧( 杂) 芑和呋喃的浓度反而降低。由于污泥中的S /Cl比要比其他废弃物中的高7~10倍,正如前面所述,硫的高含量抑制了二氧(杂) 芑和呋喃的形成。因此对于污泥焚烧来讲,要满足相关排放标准并不困难。
嘉兴嘉爱思污泥“半干化-焚烧”项目运行现场
污泥的“半干化焚烧”工艺技术在浙江嘉兴地区顺利展开,为国内沿海发达城市以及内陆中心城市破解污泥“难题”提供了稳健可行的方案。从工艺上讲:直烧产量小,污泥处置量不能满足大多城市污泥出路需求;而全干化增加了处置成本,而且安全性差,往往需要氮气保护措施,系统复杂。因此,污泥“半干化焚烧”已成为业内人士的共识。
上图为嘉兴嘉爱思污泥污泥“半干化-焚烧”项目投运现场,本项目总设计规模为2200吨/天,一期为300吨/天,工艺系统简图如下。污泥干化后作为辅助燃料焚烧发电,目前该项目已经进入投运阶段。
本项目把干化焚烧和发电结合起来,具有系统合理配置和能有效利用的双重优势。发电系统为干化系统提供所需的热源和电力,干化系统所需的热源, 或可来自于汽机抽气、 或乏气,电力可以由发电机直供。实现了能源的梯级利用, 提高了系统运行的经济性。
本项目的核心工艺环节为污泥半干化工艺,干化设备来源浙江天通控股股份有限公司。据天通控股股份有限公司环境事业部商务总监孙建芳先生介绍,“中国的污泥处理处置是环保领域的薄弱环节,需要系统的工艺和安全可靠的设备支持。实践证明国外的污泥处置方法和技术并不能完全适用中国,需要从国内污泥特征和地域内的经济环境背景的出发。天通控股公司在此基础上,集成日本三菱污泥干化焚烧工艺和核心设备的制造技术,并且在技术上我们解决了污泥含沙量高磨损严重的问题。此外,大大降低核心设备的投资费用。”
污泥干化机SDK370车间实物
“投资费用是必不可忽略的一环,因为投资费用的高低间接决定了项目运行的间接成本,主要是财务成本和折旧费用以及一定的投资收益。”孙总接着介绍道,“天通作为一家民营背景的上司公司,身怀社会责任感,也希望能为中国环保事业贡献自己的力量,把环境建设的更好。”
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