城市污水处理厂的大规模建设浪潮行将结束,污泥处理处置才刚起步,其发展前景是业界所公认的。对污泥的处理技术必须予以充分的重视,因为,能否解决好污泥问题是污水净化成功与否的决定性因素之一;甚至可以说在今后我国城市污水工艺方面的技术进步,在很大程度上取决于污泥处理和利用技术的进步。为了解决这一问题有必要加强污泥处理与利用的研究。而在污泥处理技术的选择上,引发了不少讨论与争议。

    在近期一些学术活动场合,中国水网记者采访了中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任研究员陈同斌、中国人民大学环境学院副院长王洪臣教授,查阅了清华大学环境科学与工程系王凯军教授的论文观点,他们对各种污泥处理处置技术进行了评点。

    关于厌氧处理王洪臣教授建议厌氧消化 土地利用(农用为主)的技术路线应成为国家污泥处理处置的主要技术路线。他表示,全国3000万吨污泥如采用厌氧消化 土地利用(农用为主)的技术路线进行处理处置,将动态增加3-10的营养质循环量;将产生25亿立方米甲烷气清洁能源,可发电40亿度;与其他路线比较,可直接减少碳排放1500万吨,间接400万吨。而且,在美国、欧洲等国家,污泥厌氧消化处理的比例都超过了50。

    陈同斌则认为,国内很多污水处理厂都设置了污泥厌氧消化处理设施,但是目前仍在正常运行的只有5个。为什么呢?污泥厌氧消化从理论上说是很好的处理技术,但目前还存在一些问题尚待解决。

    一是污泥厌氧消化技术处理污泥的投资较大,我国污泥消化处理的相关工程经验也不多,大型的污泥消化设备大都是从国外进口的,基础投资和运行成本较高。

    二是污泥厌氧消化处理除需要投资大量资金建设消化装置之外,还需投入大量资金建设配套处理设施,污泥经厌氧消化后只能减量1/3到1/2左右的质量。从污泥处置的整个产业链角度来看,厌氧消化还没有达到最终处置的目的,还会留下大量剩余污泥(残渣)还需要通过其他技术进行处理。产生的消化液cod浓度相当高,还需建立配套的污水处理设施或返回到污水处理厂处理。这都需要大量的额外投资和运行成本。因此,建设消化处理工程不能仅仅考虑消化装置的投资和运行成本,还要考虑其他配套条件的投资和运行成本。

    三是我国污泥的含砂量较高,有机质含量比欧美国家低,污泥的可生化性差,消化设备运行的稳定性、沼气产率等指标普遍都达不到国外的标准。所以在国外普遍使用的消化技术,在我国运行效果并不理想,因此也很难推广和普及。

    四是污泥厌氧消化会产生大量的甲烷等易燃气体,对消防安全等级要求和管理要求比较高,在厂区内连带铁钉的鞋子都不能穿。此外,厌氧消化设施的占地面积看起来比好氧发酵小很多,但是污泥厌氧消化设施周边还需要设置几百米的防护距离,实际上工程的总占地面积也并不少。

    关于厌氧处理问题,王洪臣和陈同斌各有犀利的见解,清华大学环境科学与工程系王凯军教授也曾撰文表示,目前世界各国在污泥处理的领域仍以污泥厌氧消化工艺为主。厌氧消化工艺是在四、五十年代开发的成熟的污泥处理工艺。英国在1977年调查的98个城市污水处理厂中有73个建有污泥消化池。美国建有污泥消化池的污水处理厂总数为4286个。欧美各国多数污水处理厂都建有污泥消化池。这种工艺水力停留时间长,一般停留时间的设计标准是20-30天。为防止短路和加热,需设置搅拌和加温设备。

    王凯军文章中同时指出了一些无奈的现状:在污泥处理技术中污泥厌氧消化的投资高,污泥处理费用约占污水处理厂投资和运行费用的20-40,并且污泥厌氧消化处理技术较复杂。在我国仅有的十几座污泥消化池中,能够正常运行的为数不多,有些池子根本就没有运行。所以,这导致近年来国内在中小型(甚至大型)污水处理厂大多采用国外引进的延时曝气氧化沟、sbr等工艺。延时曝气是一种低负荷工艺,对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,是否适合推广这种低负荷的活性污泥工艺是值得推敲的问题。

    他根据我国城市污水处理发展的现状,提出应该重视污水污泥厌氧处理新工艺开发和城市污水污泥厌氧处理工艺落后于厌氧污水处理工艺发展,甚至落后于工业废水相关(污泥处理)领域发展的论断。通过对于厌氧处理工艺的综述研究,认为污泥厌氧工艺开发,应该将现有的相关成熟技术最大程度的集成和整合。研究集中突破整合过程中的技术难点和关键技术,从而提出了多级厌氧处理工艺。

好氧生物堆肥已经较成熟

    王洪臣认为,好氧发酵 土地利用(农用为主)虽无能量回收,但可以增加营养质的循环量,间接减少由化肥生产产生的碳排放,且基本属于低碳排放。可作为国家污泥处理处置的辅助技术路线。

陈同斌强调,在研究初期也尝试了其它污泥处理技术,当时或现在都未对任何技术存在偏见。根据大量的研究、实践,选择了污泥好氧堆肥这种技术。

    陈同斌团队研发的智能控制好氧高温生物发酵处理技术(ctb技术)采用基于发酵过程自动监控的静态发酵与动态发酵相结合的组合工艺,对堆肥过程进行实时在线自动监测和反馈控制,保证堆肥的成功率和工艺稳定性。目前已有6个大型工程案例,技术已比较成熟。其中秦皇岛绿港污泥处理厂于2009年4月底试运行,经受住了50年一遇的严寒考验,现已稳定运行1年,是一个新技术含量比较高的工程,并得到各界广泛好评。

    陈同斌向中国水网记者介绍说,在我国,污泥处置所面临的问题主要集中在两个方面:一是技术可行性,二是经济合理性。目前陈同斌团队还在研究改进好氧发酵堆肥工艺,使其实用性更强、经济性更好。一是高效除臭材料的研制,当监测出硫化氢和氨气超标时,可以覆盖上去,防止臭气外溢。二是污泥含水率的在线监测,三是对污泥减容率的研究。

    污泥焚烧:有一定的应用范围,但很难成为主流关于污泥焚烧,陈同斌认为,焚烧技术能快速地使污泥减量化,有一定的适用范围,在国外应用历史较长,但所占比重仅为20左右。在我国,焚烧也不会成为污泥处理处置主流技术。国家制定的污泥处理处置技术政策也并不优先推荐污泥焚烧技术。

    污泥焚烧技术虽然比较成熟,但是要处理好产业链上下游关系,比如污泥从污水处理厂运过来需要有地方存放,处理不好会有臭味问题;焚烧产生的飞灰属于危险废弃物,需要经过特殊处理,而且危险废弃物是不可以跨界的,例如河北产生的危废是不允许被拉到北京去处理。

根据我国的污泥特性,污泥焚烧发电不经济,因为我国污泥的热值较低,焚烧发电的话大部分达不到能量平衡,污泥焚烧产生1度电有可能需要消耗2度电的能量。

    若要把污泥掺杂在煤里面焚烧发电,也存在许多问题。首先污泥里面含硫量高,硫在有氧、高温条件下被氧化为so2,对设备的腐蚀性较大,所以要考虑脱硫。另外,污泥中汞和重金属含量高,目前还没有制定对焚烧烟气中汞和重金属的排放标准,如果添加了,还需要改进烟气处理系统,无疑又会加大投入。高碑店污水处理厂附近就是华能热电厂,为什么不把其产生的污泥送到发电厂去焚烧呢?就是这个原因。

    污泥干化与水泥窑协同焚烧有一定的合理性,但同样面临一些难题。陈同斌指出,在我国,雨水和市政污水混合排放,加上排水管网跑冒滴漏现象的存在,导致市政污泥中泥沙含量高。水泥对si、ca、p的含量有严格要求,因此掺杂污泥的量不能太高,另外还需考虑污泥中的s对设备的腐蚀和汞的排放。

    中国水网专家曾说过,国外把中国当成实验基地。过去的技术、现在的技术、未来的技术都拿到中国,多少带一些倾销的意味。他们可能只推荐对其有利的设备或技术。外国为什么不卖给我们低端轿车呢?为什么全是宝马、奔驰之类的高端轿车呢?因为对其商业推广有利,利润可观。同样的道理,有些外企可能一年没有接到一个项目,但是承接一个焚烧项目,卖一套污泥焚烧设备,就可以拿到几个亿的收益。

    2010年6月11日~6月12日,中国水网与清华大学联合主办的“2010水业高级技术论坛”上设置了污泥处理处置单元,会上中国人民大学教授王洪臣、中国城镇供水排水协会副会长、排水专业委员会主任杨向平等专家将与您一同探讨我国污泥处理之路,敬请关注。

文中涉及专家简介:

王洪臣:http://expert.h2o-china.com/expert_show.php?id=180539

陈同斌:http://www.h2o-china.com/expert/expert_show.php?id=306803

王凯军:http://expert.h2o-china.com/expert_show.php?id=180302