国内污泥处理处置现状与发展
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国内污泥处理处置现状与发展
  
      一、   国内污泥处现状
      目前我国的污水处理事业得到了空前的发展,各种污水处理技术得到了广泛的应用,污水处理技术的发展经历了九十年代前的自主研发到九十年代后的引进消化吸收及目前以自主创新为主的发展过程。目前我国的污水处理技术水平已接近发达国家,截至2014年底,全国设市城市、县累计建成污水处理厂3717座,污水处理能力约1.57亿立方米/日。累计处理污水480.6亿立方米,运行负荷率达到84.1%。 截至2013年底,全国污泥处理处置设施建设规模仅完成43.4%。
污泥处理处置项目大多与污水厂建设脱节,污泥处理处置没能同污水处理一样严格执行量化考核,是导致污泥处理处置建设滞后的主要原因。按照国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,到2015年,直辖市、省会城市和计划单列市的污泥无害化处理处置率达到80%,其他设市城市达到70%,县城及重点镇达到30%。但住建部关于全国城镇污水处理设施2013年底建设和运行情况的通报,污泥处理处置设施建设规模仅完成43.4%。
      针对污泥处理处置严重不足对环境带来的危害,污泥处理处置建设已经提上政府的议事日程。国家相关部门、行业协会、相关研究部门及企业,自2010年前后广泛开展污泥处理处置技术的研究与学术交流,经过近几年探索论证,国内污泥处理处置方向基本明确,相应的法规、技术标准正在不断完善,结合中国国情充分借鉴国外成功经验的污泥处理处置工程的正在开始规划建设。按目前的建设速度污泥处理率在“十三五”期间会有大幅提高,但是,要达到“十二五”规划提出的目标还需作出很大努力,所以“十三五”是污泥处理处置建设高峰期,世界先进的污泥处理技术将会得到广泛采用,从而将我国的污泥处理技术提高到一崭新水平。
      国内污泥厌氧消化处理起步于1984年建成的天津市纪庄子污水处理厂污泥厌氧消化,之后,准许使用国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款,引进国外先进技术和设备,由此推动了一大批城市污水处理厂与污泥厌氧消化设施的同步建成。截至到2013年国内建成的污泥厌氧消化设施近60套,占全国设市城市、县累计建成污水处理厂3513座的1.7%;污泥好堆肥的研究与示范起步较早,已建成工程多在2009年之后,污泥好氧堆肥是目前应用最广处理污泥量最大的技术。近些年在国内某些城市还相继建成了热电厂、垃圾焚烧厂及水泥厂伴烧污泥以及污泥单独焚烧的工程项目。这些项目涵盖了污泥处理的主要方向,因工程是近几年建成的,其工艺技术水平与发达国家相近。
      二、我国污泥处理处置存在的问题
      1、政策方面
当前我国污泥政策多集中在技术政策或技术指南等细节性政策上,而推动行业快速发展的关键政策至今仍不完善。污泥是个社会问题,涉及环保、建设、农业、国土以及发改等多个部门,一个部门无法单独解决问题,应有协调机制,明确各部门的责任。其次,应建立考核机制,或与已有考核机制挂钩,明确奖惩。众所周知,我国污水处理行业在“十一五”和“十二五”期间发展迅速,建成投入运行的三千多座污水处理厂为水污染控制发挥了根本性作用。取得这样的成果,固然有水污染压力的原因,但部门职责明确以及关键政策到位发挥了重要作用。
      2、污泥处理设施方面
污泥处理形式单一,稳定化、减量化程度不高。大部分城市污泥处理主流工艺仍为浓缩脱水外运,脱水污泥含水率为80%左右,减量化效果不明显。后续运输处置问题多,2010年环境保护部办公厅文件《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》(环办[2010]157号) 要求;污水处理厂以贮存(即不处理处置)为目的将污泥运出厂界的,必须将污泥脱水至含水率50%以下。此后国内建成大量污泥深度脱水项目,深度脱水不解决稳定化问题,仅为过渡方案。

污泥处理处置设施能力不足。目前污水的处理设施建设尚在加强普及阶段,污泥处理处于:由技术选择,到试点建设的起步阶段。,建成数量远不能满足处理要求。

      污泥处理处置关键技术与设备还不能满足工程的需要,污泥深度脱水技术与设备的开发(降低药耗减少二次污染);污泥消化技术需进一步优化提高;各种堆肥技术与设备的开发;污泥热干化、焚烧技术与设备的集成开发;污泥堆肥后土地利用的潜在环境风险跟踪研究。

      三、   技术路线
      经过近几年探索论证,国内污泥处理处置方向基本明确,污泥处理技术路线有污泥热水解预处理、厌氧消化、好氧堆肥、焚烧、热干化、石灰稳定等。在技术路线选择上,应综合考虑污泥泥质特征、当地的土地资源、环境背景状况、经济社会发展水平等因素,因地制宜的确定本地区的污泥处置方式或组合。
      1、低碳经济、循环利用角度分析,优先序为
      技术路线1:
      高温热水解预处理—厌氧消化—深度脱水--干化—土地利用/建材利用
      技术优势
      1) 污泥中有机质高效利用,回收CH4,减少电能或热能消耗,减少温室气体排放,实现能量和物质的双重利用。
      2) 符合“低碳经济、循环利用、节能降耗、安全环保、稳妥可靠”的规划思想。
      3) 为提高厌氧消化的产气率和易于脱水,可采用水解、高温等预处理技术。
      4) 利用消化产生的CH4发电余热,或CH4燃烧作为直接热源干化污泥。
      5) 受污泥中有机质成分限制,干化过程中热能大多不能平衡,需要外补热量。
      6)实现污泥有机质及营养元素的高效利用,减少化肥施用量
      7) 可减少建材企业中能源和粘土资源的消耗,减少土地资源的消耗。
      技术路线2:
      预处理—厌氧消化—深度脱水—高温好氧发酵—土地利用
      技术优势
      除上述3)、7)外,其他同上,污泥不采用高温热水解预处理时,消化后污泥宜采用高温好氧发酵堆肥处理才适合农业利用。
      技术路线3:
      脱水污泥--高温好氧发酵—土地利用
      技术优势
      1)实现污泥有机质及营养元素的高效利用,减少化肥施用量。
      2) 符合“循环利用、安全环保、稳妥可靠”。
      3)但是消耗大量秸秆、谷壳或木屑等作为填加料,占地面积较大
      技术路线4:
      干化—水泥窑/砖窑—建材利用
      技术优势
      1) 污泥中能量和无机物的回收减少建材企业中化石能源和粘土资源的消耗。利用水泥厂/砖厂的废气余热,可为污泥干化提供热量。
      2) 符合“循环利用、节能降耗、安全环保、稳妥可靠”的规划思想。
      3) 协同处置可降低工程投资,缩短建设周期。
      技术路线5:
      污泥干化--焚烧—建材利用/填埋
      技术特点
      1)     投资与运行成本较高、占地面积少。
      2)     烟气与飞灰有二次污染、减量化、稳定化程度高。
      2、过渡期或应急处理可采用
      技术路线6:
      石灰处理/改性---土地利用
      技术优势
      1) 工艺简单,投资较少。
      2) 没有资源的回收利用,需要消耗大量的石灰,填埋消耗土地资源。
      3) 污泥中含有较高的污染物质,污水处理厂内建设用地紧张,而当地可供填埋的场地时,可采用。
      4) 可作为过渡期、应急或备用的处置方案,不宜作为永久方案。
      四、工艺技术与设备水平
     污水处理技术的发展经历了九十年代前的自主研发到九十年代后的引进消化吸收及目前以自主创新为主的发展过程,引进消化吸收与自主创新大大加快了我国污水处理事业的发展,目前我国的污水处理技术水平已接近发达国家至今,我国已能采用当今先进的处理工艺建造大、中、小型污水处理厂。1996年后开工建设的污水厂多为国内自行设计、施工。大量污水厂项目的实施迅速提高了设计院及设备制造商的技术水平。在污泥处理处置方面,由于受政策、资金、技术的影响,污水厂于污泥处理没能同步建设。近几年受污泥处理处置建设项目的拉动污泥处理技术与设备的开发才真正加大投入,成果产出显著。目前国内污泥处理的技术与设备水平虽然能满足部分建设项目的需要,但是,总体水平与能力还不足。具体情况如下;
     1、污泥厌氧消化技术
      在污泥处理方面,引进技术与设备建造的多套污泥厌氧消化系统为污泥厌氧处理技术的自行设计奠定了基础,目前,设计院可以独立设计柱状、卵形消化池及工艺设备系统。厌氧消化设备在我国有近30年(引进国外设备有近20年)的使用时间,但是,国内能够系统提供厌氧技术与设备的生产商很少。多依靠引进技术与设备。尤其近年来污泥厌氧技术有很大发展,如高浓度厌氧消化、污泥热水解厌氧消化等新型厌氧消化技术,有力促进了厌氧技术的发展,随着国内节能减排及发展循环经济的深入开展,厌氧消化作为可回收生物质能源、能源使用品位高、碳足迹最低的污泥处理技术,在国内会大量被采用,国内新开工建设的污泥厌氧消化系统多采用了新型厌氧消化技术。
      2、污泥堆肥技术
      污泥好堆肥的研究与示范起步较早,采用国内技术与设备建成的污泥好氧堆肥工程多在2009年之后,由于污泥堆肥设备相对简单,国内有多家设备供应商能提供技术与设备,但是,设备的系统性、整体质量的可靠性与国外厂家还有差距,尤其是翻抛设备和控制部分,另外,新型的膜覆盖堆肥技术我们还不掌握,所以,在污泥好氧堆肥技术与设备方面还需要引进消化吸收与自主创新。污泥好氧堆肥是目前应用最广处理技术,遵照土地利用优先的污泥处置方向,需要建设大量的污泥堆肥工程。
      3、污泥干化与焚烧
      近几年依靠国内与国外技术与设备结合的集成方式,在国内建成了几座污泥焚烧厂,代表性工程有温州污泥焚烧厂240吨/日、成都污泥焚烧厂400吨/日,工程中的污泥配送、干化、焚烧炉多为国外产品,其它是国产设备。主要以国产设备(干化、焚烧炉)建成的焚烧厂也有一定数量。我国的自主开发的循环流化床焚烧炉技术成熟、产品质量稳定,能满足污泥焚烧的需要。总体而言,污泥干化与焚烧工艺采用的设备数量多,复杂程度高,技术开发难度大,设备与国外存在差距。污泥干化与焚烧是污泥处理的重要工艺之一,在不具备土地利用条件的项目上会得到应用。如大型城市、人多地少的南方地区采用污泥干化与焚烧的条件更具备,如深圳污泥处理主要采用污泥焚烧与干化的方式,污泥好氧发酵堆肥处理所占比重很低。上海污泥处理已建成石洞口、竹园二座焚烧厂。江苏与浙江二省的污泥采用电厂伴烧的比重较高。所以,污泥采用单独干化或干化污泥焚烧的项目也数量可观。而污泥热干化在各种处理工艺中会有较高的使用频率。
      4、污泥热水解技术
      高温热水解是近些年来研发出的污泥预处理新技术,国外称高温热水解+厌氧消化称作高级厌氧消化技术,目前国内已开发出高温热水解-回收蛋白质—深度脱水(含固率40—60%)和高温热水解+厌氧消化的技术,利用以上技术建造的污泥处理处置工程已在正常运行。高温热水解技术的主要特点有;提高消化速率,减小污泥消化时间,污泥的流动性更强,可提高进入消化池污泥浓度,减小消化池容积40-50% ;污泥处于高温,高压环境下,细菌、病毒等基本均被灭活,因此经消化处理后的污泥细菌指标可达到美国EPA503中A级农用标准;提高可溶解COD,沼气量得到较大的提高,沼气中H2S的含量更低,更有利于沼气的利用,消化过程中泡沫的产生量极少;经高温处理后的污泥臭味极小,污泥进一步处理环境更好,且处理后污泥可满足更多种污泥处置要求;热水解消化后的污泥,经板框脱水含固率可以达到40%,可以减少污泥热干化的蒸发量。由于该技术的绿色、环保性好,国外、国内技术都有发挥作用的天地。
      5、设备装备水平
      我国污泥处理引进项目的设备装备质量好,可靠程度高,系统综合性能好。近年来,国内污泥设备制造商加快自主创新,并消化吸收国外的技术,生产的设备种类、性能大大提高,现在可以部分提供污泥处理处置所用的主要定型和非标设备,但在设备的制造水平、性能、质量上与国外产品存在差异 。电气设备多为大型企业制造的产品,也有合资、独资企业的产品,质量过关 。仪表控制从硬件到软件开发,国内公司提供的产品基本能满足工程的需要。经过近十几年大规模污水处理厂建设,目前国内污水厂设备制造商提供的产品技术含量明显提高,为转型制造污泥处理处置设备打下了坚实基础。 
 
      五、 污泥处理处置的发展
 
      1、市场空间
      按照国务院办公厅印发的《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》确定的各项建设任务,,到2015年,直辖市、省会城市和计划单列市的污泥无害化处理处置率达到80%,其他设市城市达到70%,县城及重点镇达到30%。但住建部关于全国城镇污水处理设施2012年第四季度建设和运行情况的通报中明确提出:截至2012年底,污泥处理处置设施建设规模仅完成26.9%。
  污泥处理处置设施建设缓慢,但污泥产生量正在快速增长。根据2011年《中国城市建设统计年鉴》中城市污水处理厂处理水量及产生的干污泥量(含水率0%)折算,每处理1万吨污水,产生干污泥(含水率0%)2.06吨;根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》,到2015年,全国城镇污水处理规模将达到20805万立方米/日;根据住建部发布的数据,2011年污水处理设施的平均负荷率为79%。按以上数据计算,到2015年,全国城镇污水处理厂干污泥(含水率0%)产生量将达到1189万吨,污泥处理处置任重而道远。
      2、加快设施建设
      国务院关于加强城市基础设施建设的意见》(国发〔2013〕36号)要求加快城市污水处理设施建设。以设施建设和运行保障为主线,加快形成“厂网并举、泥水并重、再生利用”的建设格局。到2015年,36个重点城市城区实现污水“全收集、全处理”,全国所有设市城市实现污水集中处理,城市污水处理率达到85%,建设完成污水管网7.3万公里。按照“无害化、资源化”要求,加强污泥处理处置设施建设,城市污泥无害化处置率达到70%左右;
      《国家发展改革委办公厅住房城乡建设部办公厅关于进一步加强污泥处理处置工作组织实施示范项目的通知》(发改办环资[2011]461号)的要求    各地要把污泥处理处置设施作为城镇基础设施建设的重点,明确目标,提出融资策略和保障措施,确保设施建设顺利进行。加大协调力度,确保污泥处理处置设施建设项目尽快完成土地征用、环境影响评价、可行性研究、初步设计等环节审批;对于已开工建设的项目,要抓紧施工,保证进度,尽早发挥效益。
      3合理选择技术
      各地应充分结合本地实际,积极借鉴国内外的成功经验,以“资源化、无害化、节能降耗和低碳环保相结合”为基本原则,研究制定适合本地区的污泥处理处置技术路线。在筛选确定污泥处理处置工程具体技术方案时,应按照国家有关技术政策和相关标准规范的要求,在综合分析评价各方案的经济性、环境影响和碳减排情况的基础上,选择合适的技术,确定合理可行的工程建设方案。
为引领示范污泥处理处置工作,国家发展改革委共同组织专家对已投入运行并具有一定规模的厌氧消化、好氧发酵、协同焚烧、热水解、污泥制建材等方向的污泥处理处置项目进行了考察和评审,现将通过评审列入第一批示范的项目予以公布(见下表)。示范项目包括了污泥处理处置的主要方向,便于从中总结经验,指导污泥项目的科学建设。
 
 
第一批城镇污水处理厂污泥处理处置示范项目名单
项目名称
类型
实施单位
技术依托单位
大连夏家河污泥厌氧消化示范项目
厌氧
消化
大连东泰有机废物处理有限公司
大连利浦环境能源工程技术有限公司
北京小红门污水处理厂污泥厌氧消化示范项目
厌氧
消化
北京城市排水集团有限责任公司
北京城市排水集团有限责任公司
长春市污水处理厂污泥好氧发酵示范项目
好氧
发酵
长春水务集团城市排水有限责任公司
北京中科博联环境工程有限公司
宁波城镇污泥制陶粒及陶粒砌块示范项目
建材
利用
宁波市大自然新型墙材有限公司
宁波市大自然新型墙材有限公司
呼和浩特市污泥水热干化示范项目
水热
干化
北京机电院高技术股份有限公司
北京机电院高枝术股份有限公司
富阳市污泥焚烧示范项目
协同
焚烧
浙江清园生态热电有限公司
浙江大学
嘉兴新嘉爱斯热电有限公司污泥焚烧示范项目
协同
焚烧
嘉兴新嘉爱斯热电有限公司
天通吉成机器技术有限公司

      六、   
结尾
      我国已基本完成建制镇以上污水厂建设,发达地区正在普及建设乡镇污水处理,下一步会把建设重点转移到污泥建设上来,污泥处理处置建设要以“资源化、无害化、节能降耗和低碳环保相结合”为基本原则,制定适合本地的污泥处理处置方案。经过近几年广泛论证,目前重点城市的污泥处理处置思路逐渐明确,污泥处理处置建设的黄金期即将到来。


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发布时间:2017-5-9 

 
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