污泥处理:外来技术为何水土不服?
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污泥处理:外来技术为何水土不服?
  

产业市场部近期策划污泥系列报道,旨在围绕污泥处理处置技术、政策、标准、监管、产业发展等问题展开持续的讨论。56日,产业趋势版刊登污泥系列报道的第一篇:《指东又说西至今在原地》,文章指出,从业界到决策层,污泥处置方向目前无法形成统一意见,造成地方政府在选择城市生活污水污泥处理、处置方案时较为犹豫。专家呼吁,决策层应当基于长远考虑,在宏观层面尽快形成共识。

共识未达成只是问题的第一层面,相关污泥处理技术缺乏成熟工程案例也是目前设施建设进展缓慢的重要原因。本期将着重分析为何国外成熟技术在国内水土不服。

“钱不是大问题。”不少业内人士表示,各级政府之所以不能下决心投入建设污泥处理设施,很重要的一个原因是没有太多的成熟技术和工程案例。无论是国外成熟技术还是本土研发,近年来都鲜有多个稳定、持续运行的工程案例。

在污水、脱硫等治理领域,对技术、设备引进消化吸收的路线取得了明显成效,这套路数为何在污泥处理处置领域并未取得预期效果?为何应用多年、技术成熟的厌氧、好氧技术项目在国内运行效果不好?这些国际主流技术在国内拥有怎样的未来?记者近日采访了多位业内人士。

本期受访嘉宾(排名不分先后):陈同斌,中科院地理所环境修复研究中心主任;张辰,上海市政工程设计研究总院总工程师;王洪臣,中国人民大学环境学院教授;邵凯,北京中持绿色能源环境技术有限公司总经理;文一波,北京桑德环境集团董事长;@泥神仙,业内人士;@泥客庄主,固废刊专栏作者。

成熟技术为啥“不灵”?

厌氧技术面临泥质、管理水平等挑战好氧技术则必须考虑占地、发酵时间、臭气控制等多种因素

“厌氧消化是国外比较普遍采用的技术路线之一,在中国也一度作为主流技术,但在目前国内几十套污泥消化装置中,正常运行的不到1/10。”据业内人士分析说,污泥中有机质含量低,进行厌氧消化的条件不太好,沼气产率较低,生产沼气较为困难。

而作为污泥好氧处理路线的坚定支持者和实践者,中科院地理所环境修复中心主任陈同斌承认,最初的好氧处理工程在国内外也都有不少失败的教训。

由于人口、土地等客观条件,国外的好氧技术比较粗放。“欧美很多城镇总人口少、规模小,污泥产生量小。在一些地方,生活污水污泥可以在田间和秸秆垃圾一起,其实所采用的是一些技术比较原始的‘农场堆肥’模式。而对于大中型城市,必须采用高效、快速、稳定、集约化的‘市政堆肥’(好氧发酵)模式”。

“而这显然在中国并不适用。”陈同斌表示,国内的城市,动辄几百万、上千万人口,污泥产生量巨大,且城市范围、运距大,可用土地相对较少。好氧技术要在国内应用,必须考虑到占地、发酵时间、臭气控制等多种因素,其技术的集约化、工业化和智能化程度必须提高。“就像在交通密度小的乡村道路上,可行驶马车或拖拉机,但是在交通密度大的城市道路和高速公路,必须行驶速度较快的汽车。虽然都是交通工具,但是使用的范围却明显不同。”

而以前原样照搬在国内的污泥好氧处理项目,普遍存在恶臭污染问题突出、占地面积大、工艺落后、运行不稳定等缺点。

厌氧设施为何问题多?

运营管理等软实力跟不上,考核不到位使得缺乏改进完善动力工程技术、管理经验和人才储备都严重不足

北京中持绿色能源环境技术有限公司总经理邵凯介绍说,国内最早一批大型污泥厌氧处理装置,应用了国外技术,很多核心装备都采用直接进口。而之所以有运行不良的问题,原因不仅仅在于泥质的差别。“最初并没有看重沼气产量,所以即使污泥有机质低也不是关键问题。”

他认为,厌氧装置在国内的“水土不服”,其最根本的问题是运行管理水平没有跟上。同时,对污泥设施运行效果、考核的缺位,也导致了即使出现问题也没有动力去改善、去解决。

“很多厌氧处理设施建成后,调试、运行的团队还是污水厂的‘原班人马’,照搬污水处理管理的那一套,这显然是行不通的。”邵凯打了个比方,就像以前骑自行车的人现在要去开车,结果跌跌撞撞,原因当然不能全赖在车上。“污泥处理设施必须要有更加专业化、精细化的管理。”

上海市政工程设计研究总院总工程师张辰这几年一直在关注一些国内厌氧设施的运行情况。他回忆说,上海白龙港污泥厌氧处理设施当时引进了德国的技术和设备,使用了亚行贷款,特意明确了有一年的指导运行期,期间就发现了很多问题。后来的不少厌氧消化示范工程也都不同程度遇到了困难。

张辰表示,厌氧处理技术要得到广泛应用,最关键的是要解决管理上的难题,实现精细化管理,提升管理的水平和效益。“技术可以消化吸收,设备可以逐步国产化,都不是什么跨不过去的槛儿,管理的提升是当务之急。”

“污泥处理设施的运行管理确实要比污水处理难,但不会比化工行业难吧?”很多业内人士都表示,国内其他工业行业的管理水平已经相当高,但在污水、污泥等污染治理行业,精细化管理的意识还没有到位。“做了这么多年的污水处理,其实还存在很大的管理提升空间,污泥处理就更是如此。”张辰说。

陈同斌在接受记者采访时表示,不是只有技术就能撑起产业,它还需要政策、标准、人才等整个产业环境的完善。和污水处理领域相比,污泥行业的工程技术、管理经验和人才储备都严重不足,产业基础还非常薄弱。

陈同斌举例说:“就像给你一艘神州飞船,但没有发射塔、专业人员等必备条件,你也没能力让它升空。”他表示,污水处理行业的教育、人才储备、工程实践都相对较充分,但污泥行业在这些方面则严重滞后。“大学教育中相关专业的教程通常只是介绍到污泥脱水环节,对于后续的处理处置问题很少涉及。一方面是教材从欧美照搬的缘故,另一方面也跟我们没有后续污泥处置的项目实践有关。污泥处理处置的需求没打开,研究工作也没有到位。”

国内技术方向到底该怎样?

污泥消化工艺在稳定化、减量化、资源能源回收上有优势应用需因地制宜、不断完善工艺

威立雅在香港投资建设的污泥干化焚烧项目曾经引起业内的讨论,据悉,在这个项目中已经没有了污泥消化的环节。如果最终污泥的处置方向是干化焚烧,那么污泥消化还是必需的吗?厌氧、好氧还会成为国内污泥处理的主流技术路线吗?

对此,张辰明确表示,厌氧、好氧等污泥消化工艺在国内会成为主流技术路线。“目前,国际上对污泥消化环节也已经越来越重视。污泥厌氧消化不仅可以实现污泥的稳定化、减量化,也可以促进对其中资源、能源的回收,有利于污泥的土地利用,是不可或缺的污泥处理环节。”

“必须承认,不少厌氧项目在运行中都会遇到问题。但不要有畏难情绪,这是个积累经验和教训的过程。”张辰说,随着工程实践的增多,发现问题、解决问题也会使得厌氧消化技术在国内越来越成熟。

他举例说,大连夏家河污泥处理设施针对污泥中有机物含量不高,沼气产生量小、效益低的问题,将经过预处理的餐厨垃圾加入,协同处理,目前运行越来越稳定、效益也越来越好。

目前,针对中小城市有机废弃物处理问题,中持绿色采用以厌氧消化为核心的集中协同处理方式。邵凯介绍说,在中小城市,污泥、餐厨垃圾、人畜粪便等协同处理可有效解决有机质低、含盐量高等问题,增加沼气产量,降低运行成本。

好氧技术如何解决恶臭、占地面积大、工艺落后、运行不稳定等缺点?这些正是陈同斌20年来的研究重点。不久前,由他牵头的“污泥好氧生物发酵处理成套设备研发与应用”项目,获得了北京市科学技术一等奖。

陈同斌本人对获奖并不在意,真正让他有底气的是目前这项技术已经应用于十几个正常运行的工程项目。“可以说,在好氧发酵领域,国内的智能好氧发酵技术现在比国外还先进。因为我们克服了传统堆肥工艺不稳定性、人工操作、工程标准化程度低和臭气污染等技术难题,实现了技术设备的智能化。”

该用什么样的心态对待技术?

在技术整体不成熟时,更要有相对宽容开放的心态不要简单肯定或否定某项技术,要到实际工程中去检验

和蜈蚣一起出门办事,要等很久才可以出发,因为要等它穿上所有的鞋子。这是个有关耐心的笑话。但对污泥领域的技术问题,却不能坐等所有问题都解决后再行动。

陈同斌说,由于中国污泥泥质特殊性,城市发展规模等因素的影响,导致目前国内外确实还没有太多的成熟且广泛普及的技术。他认为,这是相关决策部门迟迟不能放心在污泥领域加大投资的重要原因,同时也深刻影响着地方政府的工艺技术选择。但他同时表示,在没有完美解决方案的情况下,也要先从死胡同里走出来,才有可能找到正确的道路和方向。

要知道梨子的滋味,非要自己尝不可。陈同斌说,土地利用到底行不行?好氧、厌氧哪个更实用?不能靠在会议室里的争论,也不能靠欧美国家的结论和数据。我们要有专业的研究、自己的实践,才能回答污泥处理处置这条长链上的诸多问题。“在技术整体不成熟时,更要有相对宽容开放的心态。不要简单地肯定或否定某项技术,要到实际工程中去发现、去检验。”陈同斌说。

张辰表示,工程实践的意义不仅在于发现、解决技术应用中的问题,推动国内外技术的成熟应用,而且也是制定完善污泥处理处置行业相关政策、标准的重要基础。“借鉴国外成熟经验、参考本土的工程实践,都应成为制定我国污泥污染治理防治政策、技术导则、标准的重要依据。”

不少业内人士向记者表示,污泥消化技术相对复杂,要解决运行中的设备腐蚀,堵塞以及臭气控制等问题,需要精心的设计、建设和运行;同时要不断探索和积累经验。比如针对厌氧消化工艺中的占地问题,可开发新型的集中设施;针对易堵塞、泄漏、腐蚀等问题,需要开发高效除砂设备、新型污泥过滤机、新型储气设施和新型脱硫系统等;同时要创新设计,大幅度提升施工和运行管理水平。

污泥之四问

1、国外技术适应中国污泥处理处置的需求吗?

王洪臣:国外技术没有根本上的不适用.目前我国污水污泥泥质和国外有差异,也是可以调整的,而且也是暂时的问题。

文一波:我国生活污水污泥泥质和国外差距较大,比如含水率高于国外,一般在80~84%之间;生活污水、工业污水混合处理导致污泥成分复杂、不确定成分多;雨污分流基础设施落后,造成污泥中含砂量相对较高、干化后热值低等特点。因此,不可盲目照搬国外技术及设备。

@泥神仙:由于目前我国污水处理没有将工业、生活及雨水分流,造成污泥的情况和国外有很大的差异,国外很多技术是建立在重金属不超标及污泥有机质含量高的基础上的,完全照搬当然有一些问题。

2、好氧发酵-土地利用的技术路线,主要挑战依旧来自重金属超标的风险吗?

@泥神仙:由于工业污水和生活污水混流,造成污泥重金属偏高,对于厌氧、好氧工艺,尤其是以土地利用为根本目的的好氧工艺而言是“致命性”的问题。

陈同斌:“我国污泥重金属含量高,所以不适合好氧技术。”对这个观点,建议大家不要再人云亦云,有调查才有发言权。经过我们对全国144个城市生活污水处理厂的调查,结果表明我国污泥中重金属的含量并不比外国的高,而且还在逐步降低。总体来看,目前我国污泥的重金属超标比例约5%。

由于工业污水预处理水平的提高、工业园区产业的聚集发展等原因,我国生活污水中重金属的含量已经显著下降。对于重金属不超标的污泥,只要经过无害化处理,其土地利用是安全的。

3、国内已建成的厌氧消化设施运行情况不太理想,原因在哪?

@泥客庄主:泥质差异和软实力跟不上。但随着这些问题的逐步解决,厌氧的“春天”就会到来。

@泥神仙:污泥处置只是污水处理的下游工艺,问题还是出在污水上面。由于我国污水雨水不分流,厨余垃圾没有进下水道等多方面原因,造成污泥有机质含量偏低。有机质含量低会直接影响厌氧、好氧工艺的运行效果,甚至是能否稳定运行的关键因素。直接照搬国外技术设备,但“原料”有很大区别,所以水土不服。

4、地方在选择厌氧、好氧工艺时需要注意哪些问题?

@泥神仙:警惕功利性短期思维。很多人在推介厌氧、好氧技术时,将重点放在沼气发电、变废为宝上。变废为宝成为污泥处置吸引地方决策者的不二法门。

我个人认为污泥处置首要任务是安全处置,“变废为宝”绝对不是污泥处理处置的核心。污泥处理设施的运营一定要有到位的投入,过度强调资源能源回收、经济效益,造成重投入、轻营运,已经成为污泥处理处置链形成的“绊脚石”。

必须看到,好氧、厌氧只是整个污泥处理处置过程中的一个环节而已。不少项目由于工艺残缺不全,造成了很多后遗症。比如:污泥好氧发酵需要降低含水率,先减量一半才能进行,而有些项目中相应的干化工艺几乎看不到,造成污泥要自然晾干后发酵。

张辰评点污泥处置路线

污泥填埋:

相较于其他处理处置方式,现在污泥填埋的直接成本具有明显优势。为减少污泥的简单填埋处置,推动其他污泥处理处置技术的应用和发展,我认为,从行政上应有强制规定,比如效仿德国,明确污泥中有机质含量高于一定限值就不允许填埋。从经济上,要在污泥填埋费上加收处置费,增加填埋的总成本。

污泥焚烧:

从世界范围内,污泥焚烧的比例确实在逐步降低,一是考虑到其烟气治理,二是与土地利用等处置方式相比,焚烧方式的排碳量最大。但发展中国家由于国情和处置需求,污泥焚烧设施在一定阶段内还会持续上一些项目。但需要明确的是,先污染后治理的阶段我们可能无法避免,但必须缩短时间和减少影响。污泥焚烧设施可以上,但一定要加强烟气同步治理。

污泥掺烧:

我不太主张污泥掺烧,这只是目前阶段解决污泥出路问题的一个应急措施,因为这样的处置方式对烟气治理的要求不高。在电厂、水泥厂掺烧污泥,烟气处理很重要。在焚烧处理污泥的同时,要充分考虑烟气的达标处理,而且烟气排放标准会越来越严格。我们曾经做过测算,污泥焚烧如要同步治理烟气,成本要增加1/3以上。现在污泥掺烧为什么便宜,很大一部分原因可能是因为“节省”了这部分成本。

土地利用:

这是大趋势、是主流。污泥有害物质多,有用有营养的物质也很多,是营养土地的有效成分。但污泥的土地利用要在严格监管的基础上进行。在这方面,我的信心不是很足。

根据现行的政策,污泥处理达标后可以园林绿化用,但目前没有保障措施保证它不流向农田。很多农业专家更担心的是,在目前农产品监管和农田土壤污染的严峻现实下,如果再让处理不达标的污泥流入农田,属于雪上加霜。

但未来,我相信随着政策、监管、意识等大环境的改善,对污泥的土地利用会有更好的风险管控体系。

相关链接

污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下,由兼性菌和厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等,是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。

德国每年产生的污泥(干重)220万吨,大于5000吨的污水厂均有厌氧消化处理。英国和法国60%污水厂有厌氧稳定处理。

污泥厌氧消化工艺目前在我国应用少,投资相对高,设备主要进口,且已建成的设施中运转、运转良好的项目非常少。总体来说,由于受到管理要素、政策、设备投资等方面的限制,未得到广泛应用。

污泥好氧堆肥是国际、国内应用较多的工艺,具有污泥稳定、杀灭病原菌、寄生虫卵,污泥含水率低等特性,运转管理简单等优势,但是其瓶颈是需求大量辅料,否则不能有效控制臭气,造成成本增加。

污泥消化工艺的主要挑战有:我国已建的污水厂多数都采用低负荷的处理工艺,不利于消化工艺的推广和运行。在消化污泥土地利用的政策和管理上支撑力度不足,沼气利用缺少激励机制。



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发布时间:2013-5-21 

 
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