污泥處理處置背景
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速穩(wěn)定發(fā)展,我國城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模日益提升,污泥產(chǎn)量也相應增加。據(jù)統(tǒng)計,2019年我國污泥產(chǎn)量已超過6000萬噸(以含水率80%計),預計2025年我國污泥年產(chǎn)量將突破9000萬噸。但是,由于我國長期以來“重水輕泥”,污泥處理處置沒有與污水處理同步提升,污泥處理處置問題未能得到有效解決,形勢十分嚴峻。
污泥特性及處置現(xiàn)狀
污泥作為污水處理的副產(chǎn)物,富集了污水的污染物質(重金屬、難降解有機物、持久性有機物、微塑料等)和營養(yǎng)物質(C、N、P等),源頭上具有“資源”和“污染”雙重屬性。污泥中含有的豐富有機質可通過厭氧處理得到甲烷生物氣(沼氣)、氫氣(H2)等熱值較高的燃料,另外也能通過蛋白質提取等技術回收污泥中豐富的資源。處理后的穩(wěn)定產(chǎn)物還能實現(xiàn)土地利用(營養(yǎng)物質、有機質穩(wěn)定化處理產(chǎn)物)和建材利用(無機物)等,從而實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、無害化和資源化。
與發(fā)達國家相比,我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥具有有機質含量低、含沙量高、產(chǎn)量大等特點,因而污泥處理處置技術路線的選擇應結合我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的特定性質,充分考慮污泥的“資源”和“污染”雙重屬性,實現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益的最大化。
國家“水十條”明確指出污水處理設施產(chǎn)生的污泥應進行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置,并禁止處理處置不達標的污泥進入耕地,從而保障污水廠污泥的全量安全處置,處理過程和處置環(huán)節(jié)不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
目前我國常用的污泥處理技術主要包括污泥濃縮技術、污泥脫水技術、污泥厭氧消化技術、高溫好氧發(fā)酵技術、污泥熱干化技術等。
經(jīng)過處理的污泥需要進行安全處置。目前我國通常采用的處置方法有土地利用(農用)、焚燒、衛(wèi)生填埋。但這些處置方式現(xiàn)在都遇到了不同程度的阻礙:土地利用對污泥泥質要求較高,污泥中重金屬和其他有毒有害物質往往超標;由于污泥含水率較高,焚燒的能耗太高,不生態(tài)環(huán)保;衛(wèi)生填埋通常遇到無地可埋的尷尬處境。
由于污泥處理處置責任主體及最終處置路線不明確、法律法規(guī)監(jiān)管體系不完善及我國城市污水處理廠早期建設過程中存在的嚴重“重水輕泥”現(xiàn)象,當前我國污泥處理設施僅基本實現(xiàn)污泥的減量化, 并未真正實現(xiàn)“三化”,存在嚴重的二次污染風險。據(jù)統(tǒng)計污泥厭氧消化普及率僅為3%,遠低于發(fā)達國家50%的水平。目前我國的污泥處理處置與發(fā)達國家間存在的差距主要體現(xiàn)在:我國污泥處理設施處理能力不足;污泥穩(wěn)定化、資源化利用率不足;綠色生態(tài)化處置方式不足等。
污泥處理處置技術
目前國內污泥來源廣泛,如造紙、印染、制革、市政、通溝、清淤等,主要處置方法有填埋、焚燒、土地利用、建材,占比分別為34%、25%、21%、20%。截至2020年,全國污泥總處置量約6177萬噸,未處置量不詳(600—3000萬噸不等)。
主流污泥處理、處置工藝示意圖如下:
污泥處理處置方案比選
綜合解決方案受多因素制約,如處理處置成本、土地資源占用、處理能力、產(chǎn)品出路之間存在較大矛盾,尤其是大中型城市。如從處理處置成本看,衛(wèi)生填埋最便宜,約100-150元/噸,“干化+獨立焚燒”最貴,少則450元/噸,多則730元/噸,但從土地資源占用看,衛(wèi)生填埋需求相當大;從處理能力和出路來講,衛(wèi)生填埋雖穩(wěn)定性非常好,但土地越來越稀缺、審批手續(xù)繁瑣難度大,堆肥土地利用存在季節(jié)性需求,尤其北方地區(qū)。
推薦的污泥處理處置工藝路線
2020年07月28日,發(fā)改委、住建部聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》的通知,提出“鼓勵采用生物質利用+焚燒的處置模式,將焚燒灰渣用作建材原料”、“推廣無害化、減量化處理后的污泥用于土地利用”。
肖勇指出,為迎合相關政策導向,目前“泥沙分離-高干脫水-好氧堆肥”、“高干脫水-低溫干化-摻燒”、“泥沙分離-高干脫水-焚燒處置”等多種系統(tǒng),其分別適合南方中小城市、二三線城市、特大一線城市。
系統(tǒng)1
“泥沙分離-高干脫水-好氧堆肥”系統(tǒng)
工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→泥沙殺菌、分離→高干脫水→好氧堆肥
主要特點:殺菌徹底,全程密閉,低溫低味;無鋁鹽和重金屬,有機質含量高;藥劑易得,安全無害。
系統(tǒng)2
“高干脫水-低溫干化-摻燒”系統(tǒng)
工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→高干脫水→低溫干化→電廠/水泥窯摻燒
主要特點:出泥量少;熱值高,摻燒工藝簡單;全程密閉,低溫低味;高干脫水;藥劑易得,安全無害
系統(tǒng)3
“泥沙分離-高干脫水-焚燒處置”系統(tǒng)
工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→泥沙分離→高干脫水→有機泥余熱干化、焚燒處置+無機泥建材利用
主要特點:出泥量少;熱值高,摻燒工藝簡單;全程密閉,低溫低味;高干脫水;藥劑易得,安全無害
概述:
空心槳葉干燥機可對膏狀、顆粒狀、粉狀、漿狀物料間接加熱或冷卻,可完成干燥、冷卻、加熱、滅菌、反應、低溫煅燒等單元操作。設備中 特殊的楔型攪拌器傳熱槳葉,具有較高的傳熱效率和傳熱面自清潔功能。是連續(xù)式節(jié)能型干燥設備??招妮S上密集排列著楔型中空槳葉,熱介質經(jīng)空心軸流經(jīng)槳葉。單位有效容積內傳熱面積很大,熱介質溫度從-40℃到320℃,可以是水蒸汽,也可以是液體型:如熱水、導熱油等。間接傳導加熱,沒有攜帶空氣帶走熱量,熱量均用來加熱物料。熱量損失僅為通過器體保溫層向環(huán)境的散熱。楔型槳葉傳熱面具有自清潔功能。物料顆粒與楔型面的相對運動產(chǎn)生洗刷作用,能夠洗刷掉楔型面上附著物料,使運轉中一直保持著清潔的傳熱面。槳葉干燥機的殼體為W型,殼體內一般安排二到四根空心攪拌軸。殼體有密封端蓋與上蓋,防止物料粉塵外泄及收集物料溶劑。出料口處設置一擋扳,保證料位高度,使傳熱面被物料覆蓋而充分發(fā)揮作用。傳熱介質通過旋轉接頭,流經(jīng)殼體夾套及空心攪拌軸,空心攪拌軸依據(jù)熱介質的類型而具有不同的內部結構,以保證最佳的傳熱效果。
應用:
石化行業(yè):聚烯烴粉體、聚碳酸酯樹脂、高、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚縮醛顆粒、尼龍6、尼龍66、尼龍12、醋酸纖維、聚苯硫醚、丙烯基樹脂、聚丙烯、工程塑料、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚脂、聚甲醛、苯乙烯—丙烯腈共聚、乙烯—丙烯共聚。
環(huán)保行業(yè):污泥、電鍍下水污泥、鍋爐煙灰、糖廠廢渣、制藥廠廢渣、味精廠廢渣、煤灰。
飼料行業(yè):醬油渣、骨基飼料、酒糟、食品下角料、蘋果渣、橘子皮、豆粕、雞骨飼料、魚粉、飼料添加劑、生物渣泥 。
食品行業(yè):淀粉、可可豆、玉米粒、食鹽、變性淀粉、藥品。
化工行業(yè):純堿、氮磷鉀復合肥、高嶺土、膨潤土、白碳黑、碳黑、磷石膏、硫酸鈣、硝酸鈣、碳酸鎂、氰化鈉、氧化氟化鈉、氫氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、分子篩、染料、皂素。
特點:
傳熱面積大,結構緊湊,占地面積小。
熱能利用率高,能耗低,裝料量可達筒體體積的70~80%,由于間接加熱,沒有大量攜帶空氣帶走熱量,干燥器外壁又設置保溫層,蒸發(fā)1kg水僅需1.2kg水蒸氣。
楔形槳葉具有自凈能力,可提高槳葉傳熱作用。
物料適用性廣,使用不同熱介質,即可處理熱敏物料,又可處理需高溫干燥的物料。常用介質有:水蒸汽、導熱油、熱水、冷卻水等。既可連續(xù)操作也可間歇操作,可在很多領域應用。
操作穩(wěn)定,產(chǎn)品干燥均勻。由于楔形槳葉特殊的膨脹攪拌作用,使物料充分與傳熱面接觸,使得在軸向區(qū)間物料的溫度,濕度,混合梯度很小,保證了工藝的穩(wěn)定性。
操作費用低,該設備正常操作僅需1人,低速攪拌及合理的結構。磨損量小,維修費用很低。
工藝流程: