戴曉虎：污泥處理處置技術全鏈條分析

時間： 2018-06-15 11:53

來源： JIEI創新實驗室

作者：戴曉虎

從“十二五”開始，國家對污泥處理逐漸重視起來，很多的科研機構、企業做了大量的工作，戴曉虎教授認為單元技術或者是單元技術的創新是人們的主要關注點，接下來的重要任務是要把這些技術落地。技術落地必須要考慮全生命周期和全鏈條系統的方式。全鏈條關鍵技術分析要求對整個污泥處理處置的目標、難點、系統性等進行全面分析與思考，從而能夠進一步解決某些掌握先進處理技術的企業難以進行市場推廣的問題。

我國污泥量大集中、有機物含量低

一是污泥的產生量比較大，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，污泥產生量也就比較集中。

污泥處理是污水處理工作的延續，如果污泥沒有得到有效處理的話，那么污水處理實際上只完成了70%甚至是50%。所以我國必須要高度重視對于污泥的處理，否則就算水質標準提得再高，但是還是有30%~50%的COD還是沒有得到合理處置，這將對整個水環境的改善大打折扣。

二是有機物含量低，造成污泥的處理比較困難，與國外傳統的技術工藝相比處理有一定的難度。除了無機物的含量高，我國污水處理廠的處理效率也比較低，沉砂池的去除率低，這樣細沙給后期的處理帶來了一系列的問題。

通過調研發現總體來說有機質與管網有關，發達國家如德國有機物的含量是60%、70%，歐洲、羅馬尼亞、保加利亞達到了60%，土耳其VSS只有55%。污水廠進水COD的濃度以及管網的建設能夠體現一個國家的發展水平。

現行污泥處理形成四條主流技術路線

在過去四年的努力中，國內形成了四條主流技術路線。這其中的厭氧消化技術，在北京、長沙、鎮江等地也實現了規模化的示范;干化焚燒技術，灰渣填埋會受到一定的限制;深度脫水處理，不是一個可持續發展的技術，但是作為應急處理技術，目前在很多地方得到應用。

技術全鏈條分析：穩定化和最終出路是瓶頸

污泥處理目標主要是實現減量化和穩定化，將非穩定的易降解的有機物降解，所以污泥從上世紀初開始主要是致力于解決它的易腐與發臭的問題。隨著社會經濟的發展，又逐漸提出了更高的要求。穩定化的目的是把污水處理廠沒有去除的COD在污泥處理時降解掉，穩定化是全球通用的方法，穩定化之后再通過干化、焚燒、填埋進一步處理。

穩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。特別是穩定化是我國污泥處理相對薄弱的環節，成為污泥處理的一個短板。

第二個短板是資源化過程，強調了在污泥處理過程中進行綜合利用。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。

從全鏈條的技術來說，首先要通過處理能夠最大化降低易腐的有機物質，同時要實現減量化。從處置的角度來看，資源化的實現有兩種途徑——進入土地或者是建材的利用，如焚燒或者是填埋。

對于填埋處理，我國現有填埋場將滿負荷運行，這是一個臨時過渡性的技術路線，不符合未來發展趨勢。總體來說從國內大的設計院設計的項目來看，土地填埋總體成本是比較高的，包括運行的成本，從技術現狀來說，對環評還有一定的要求。此外還有要考慮到我們的國情，像上海這樣的大城市環境能力有限，因此難以進行土地填埋。

從未來發展的角度來看，如果處理后的污泥能夠進入土地，且這些物質不超標并且有一定的土地的容量，土地利用一定是一個較好的利用方向，但是目前還不適應我國國情。干化焚燒，通過厭氧消化減到50%或者40%進行焚燒處理，較適合我們的國情。

單元處理技術還存在瓶頸有待提升

污泥濃縮技術是比較成熟的，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研究是下一步重點。

從厭氧消化單元來說，目前的轉化率是50%，停留時間較長，沼氣的含量只有60%到65%，還需要進一步通過一些科技的創新進行提高。同時要對沼渣的性質和特質進行研究，避免產生的氨消化過程的影響。

穩定化處理另外一個重要技術是好氧堆肥。相比厭氧消化，工藝流程短、簡單、運行要求低，未來通過某些技術，將好氧堆肥所需的輔料降下來，同時更好地提升好氧堆肥的品質，并使整個系統在集成上進行更好的智能化的開發。

干化是一種重要的熱處理方法，作用是進一步減少污泥體積，能夠實現半干化含固率至60%，全干化含固率至90%，其能耗為800-1000千瓦時/噸水;從水的減量角度來說，首先可以通過機械脫水進行大幅度的減量，然后通過熱化水的方法進一步減量。

焚燒最大的問題在于價格和技術的要求很高。協同焚燒也是一種較新的處理方式，利用現有的工業焚燒爐將污泥進行混合焚燒處理，發電廠的焚燒目前用得比較多，主要問題在于，有一些發電廠不太愿意接受污泥，很多的水務集團更關注不受其他單位限制的單獨的焚燒機制。

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，這是一個新型的技術的路線。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，傳輸的過程，以及如何降低低品質油的含量，還需要進一步研究。

污泥水熱的處理也是一個較新的方向，在國內有一些小型的示范工程，屬于新型工藝，裝備還不成熟，高壓反應運行要求高，是未來一個研究的方向。

通過科技創新提升污泥處理處置能力

因為我國城市污泥量大，質差，在世界范圍內十分罕見;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。從未來的發展方向看，單元技術的銜接及全鏈條解決方案是未來發展的重點;面對氣侯變化，能源資源短缺的問題，資源循環、綠色、健康的未來技術創新的重點，污水污泥中的污染物資源化回收利用是未來發展的趨勢。

國外有已有的污泥處理處置理論和技術，無法切實解決我國當前面臨的特殊困境，迫切需要通過科技創新，形成我國污泥綠色低碳安全的理論體系和系統性解決方案。

未來污泥處理將圍繞資源循環利用的方向。前一段時間提出了概念污水處理廠的理論，其核心在于實現資源高效的回收的利用，而資源高效回收利用，離不開對污泥的高效回收利用，因為在污水中污泥起到了一個介質的作用，能夠把污染物或是資源物聚集起來，從而實現回收利用。