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污泥處置難題能否分步解決?
發(fā)布日期:2014/4/15 10:51:19

主要技術(shù)路線(xiàn)的一般性比較

 

 

 

  ◤建材化曾經(jīng)在國內出現,但不久就由于在實(shí)際應用中存在品質(zhì)低劣和二次污染現象,技術(shù)方法逐漸沒(méi)落。實(shí)現建材化,要做到足夠安全,其成本并不低。


  ◤成本的制約,是當下選擇污泥處置路線(xiàn)要考慮的最主要因素。高階項目BOT全成本大多會(huì )超過(guò)500元/噸,每噸污水的處理成本約0.4元,相對于全國平均不到1元的污水處理費顯得過(guò)高。


  ◤與成本制約并存的是人才制約。中國地區發(fā)展差異巨大,造成欠發(fā)達地區人才缺乏,污水處理廠(chǎng)專(zhuān)業(yè)建設管理和運營(yíng)人才不足。


  ◤主管部門(mén)不僅要關(guān)注高階項目的示范,更要關(guān)注中低端處理處置路線(xiàn)能否滿(mǎn)足安全穩定化和部分減量化的需求。


  ◤濕污泥直接混燒會(huì )帶來(lái)板結、煙氣超標等問(wèn)題,因此,實(shí)現“低成本的脫水”--即濕污泥破水工藝依然重要。


  ◤分析當地土地環(huán)境成為選擇污泥處置技術(shù)的重要依據:在鹽堿地、沙化地較多的地區或者林區,以較低的成本把僅達到安全穩定化要求的處理后污泥作為改良土,用于土壤改良或者林肥。


  經(jīng)歷30年的從無(wú)到有、再到覆蓋縣鎮一級,我國污水處理設施建設已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新階段。


  值得思考的是,在污水治理、通信、高鐵、核電等領(lǐng)域,通過(guò)市場(chǎng)換技術(shù)這一引進(jìn)模式屢試不爽。而在污泥治理方面,雖已探索近10年,這一模式卻不能得到很好的復制,例如重慶唐家沱污泥消化干化、上海石洞口干化焚燒項目等。


  國內的污泥處理處置產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)過(guò)甚至還處于魚(yú)龍混雜、泥沙俱下的混亂局面,但是,主要的技術(shù)方向和階段性適應技術(shù)已經(jīng)漸漸清晰,這個(gè)產(chǎn)業(yè)甚至存在國內技術(shù)再次占領(lǐng)國外市場(chǎng)的可能。


  而我國各地建設主管部門(mén)和水務(wù)投資運營(yíng)商,在選擇污泥處理處置路線(xiàn)時(shí),一定要兼顧現在和未來(lái),因地制宜,最終給污水處理畫(huà)上完美句號。


  □技術(shù)引進(jìn)為何在污泥領(lǐng)域失靈?


  由于特殊國情和特殊泥質(zhì),導致通過(guò)慣有的市場(chǎng)換技術(shù)來(lái)解決中國的污泥問(wèn)題并不順利,各類(lèi)污泥處理處置技術(shù)仍在戰國時(shí)代


  靠簡(jiǎn)單引進(jìn)國外技術(shù),無(wú)論是技術(shù)、造價(jià)還是管理均明顯表現出不適合中國國情的問(wèn)題。


  究其原因,雨污同流、市政工業(yè)污水合流等管網(wǎng)建設滯后,導致我國污泥屬性不同;受經(jīng)濟發(fā)展限制,政府財力有限,對環(huán)保的投入與重視程度不夠;全國各地經(jīng)濟、地理、人口、氣候等條件復雜且極不均衡;主導污水處理技術(shù)并在污泥路線(xiàn)處理上擁有話(huà)語(yǔ)權的主流市政設計院對污泥所涉及的跨領(lǐng)域學(xué)科還很陌生。同時(shí),污泥處置自身也具有特殊性。


  目前,污泥遺留問(wèn)題已經(jīng)成了各地政府無(wú)法回避的環(huán)境問(wèn)題。然而,國外技術(shù)在引進(jìn)之時(shí)是否也在不斷變革和升級?國內層出不窮的處理路線(xiàn)是百花齊放還是魚(yú)龍混雜?技術(shù)混戰成了當下我國污泥處理處置產(chǎn)業(yè)發(fā)展和設施建設的獨特現狀。


  □受制于低成本,技術(shù)路線(xiàn)如何選擇?


  安全穩定化和減量化是當務(wù)之急,污泥資源化的含義不是變廢為寶,而是取寶于廢,劣質(zhì)建材化必須停止


  選擇中國的污泥處理處置技術(shù)路線(xiàn),有哪些重要的因素需要考慮呢?


  目前中國生活污水污泥面臨的首要問(wèn)題,是作為污水中幾乎全部污染物(很多成分同時(shí)也是資源)的載體,經(jīng)脫水至含水率為80%后,直接進(jìn)入填埋場(chǎng)會(huì )破壞其正常結構并造成二次污染,更普遍的是填埋場(chǎng)拒絕接收后污泥被不當棄置。


  值得注意的是,不同于以往的概不追究,江蘇省去年已經(jīng)有官員為此擔責。北京“門(mén)頭溝污泥第一案”中推托給第三方(即通過(guò)不合理低價(jià)卻在合同條款中聲明要求安全處置的污泥處置外包合同來(lái)轉嫁風(fēng)險和責任)的逃避模式已經(jīng)不能再被采用。


  因此,在資金不足的背景下,把穩定化、減量化作為當前最緊迫的任務(wù)完成,并保證其安全、穩定,是現階段最現實(shí)的選擇。在這方面,主要的難題就是在低成本前提下將濕污泥含水率降至60%以下并保證處理后污泥的安全穩定。


  基于經(jīng)濟的現實(shí)壓力,我國曾經(jīng)探索以石灰攪拌實(shí)現含水率下降及穩定化的路線(xiàn),但由于增量、對污泥泥質(zhì)的徹底毀壞以及違背循環(huán)經(jīng)濟的原則,已經(jīng)走向消亡。


  隨后,又出現了以廣州新之地和山東景津為代表的板框脫水方式(這一路線(xiàn)由于破水必須添加化學(xué)物質(zhì),近期備受爭議,但仍在努力尋求突破)。此外還有天津萬(wàn)峰電干化等,作為低成本前提下的階段性脫水的替代方向。


  資源化并不是要把污泥本身當做重要的資源和財富,污泥資源化的含義不是變廢為寶,而是取寶于廢。公認可行的資源化路線(xiàn)包括將養分還原于土壤的好氧堆肥和以國外技術(shù)為主導將熱量重新利用的厭氧消化,這是取寶于泥的兩大方向。


  當然,資源化屬于更高階段的處理處置方式,在技術(shù)層面上還需能夠兼顧安全穩定化,保證最終的安全處置。但是,在過(guò)去10年中,我國的污泥資源化,可以用“看上去很美”來(lái)形容,其發(fā)展步履維艱。


  值得一提的是,污泥資源化的另一個(gè)方向,即建材化曾經(jīng)在國內出現,但不久就由于在實(shí)際應用中存在品質(zhì)低劣和二次污染現象,這一技術(shù)方法已逐漸沒(méi)落。


  實(shí)現建材化,要做到足夠安全,其成本并不低,這從日本等發(fā)達國家的成功案例中可以看出。


  □高階項目推廣為何難?


  成本高,人才缺,高階項目暫時(shí)只能是局部樣本性存在,國內正在開(kāi)發(fā)適合“本土”的高階技術(shù)


  所謂高階處置方式,就是同時(shí)達到減量化、安全穩定化、資源化3方面要求,或者至少在安全穩定的前提下減量效果明顯的技術(shù)路線(xiàn),例如上海石洞口焚燒、上海白龍港消化、高碑店污泥消化、重慶唐家坨消化及熱干化、襄樊熱水解消化CNG及沼渣堆肥等項目。


  在上述項目中,由于國內泥質(zhì)特殊、運行成本高和運營(yíng)管理能力不足等因素的限制,很多項目后期運行并不順利。未來(lái),面對更多中小型污水處理廠(chǎng)的需求,以及縣、鎮級政府和中西部地區的實(shí)際條件,高階項目很難普遍推廣。


  成本的制約,是當下選擇污泥處置路線(xiàn)要考慮的最主要因素。高階項目BOT全成本(即全面考慮建設成本和運行維護費用的生命周期全成本)大多會(huì )超過(guò)500元/噸(80%含水率的濕污泥),每噸污水的處理成本約0.4元,相對于全國平均不到1元的污水處理費顯得過(guò)高。


  現階段,在地方政府債務(wù)壓力加重、稅源收入不足、融資模式尚未突破的情況下,國家對環(huán)保的重視和政策性資金的支持會(huì )催生一些高階項目。但這些高階項目大多會(huì )出現在北上廣等一線(xiàn)發(fā)達城市,并集中在30萬(wàn)噸以上的大型污水處理項目中,體量符合高階項目的規模經(jīng)濟需求。


  值得一提的是,國內也在自主研發(fā)符合中國國情的高階處理處置路線(xiàn),例如無(wú)錫國聯(lián)開(kāi)發(fā)的板框干化+后續熱循環(huán)干化燃燒方式,其BOT全成本已通過(guò)國產(chǎn)化自主開(kāi)發(fā)降低至約400元/噸(80%含水率污泥)。不過(guò),前端板框干化添加物帶來(lái)更高的尾氣達標處置成本,焚燒產(chǎn)生的飛灰須作為危廢安全處置,這一價(jià)格可能未覆蓋這些成本。


  此外,在PM2.5日益為公眾關(guān)注的情況下,焚燒在國內國際都受到了較大挑戰。在日本,越來(lái)越多的項目?jì)A向于在半程干化后轉而選擇碳化工藝,避免尾氣和危廢處理難題。


  中節能集團收購湖北博實(shí)通過(guò)引進(jìn)日本技術(shù)開(kāi)發(fā)的污泥干化+碳化技術(shù),就是基于這方面的考量。碳化技術(shù)生產(chǎn)的碳??梢宰鳛樯唐烦鍪?,一定程度上彌補了昂貴的運行成本,成為高階項目部分國產(chǎn)化(部分核心設備仍需進(jìn)口)的代表。


  另外,與成本制約并存的是人才制約。中國地區發(fā)展差異巨大,造成欠發(fā)達地區人才缺乏,污水處理廠(chǎng)專(zhuān)業(yè)建、設管理和運營(yíng)人才不足。當面對高階的污泥項目建設和運營(yíng)時(shí),比如消化、熱干化、碳化和焚燒都需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行前期項目籌備和后期運營(yíng),專(zhuān)業(yè)管理能力和資金的限制一樣,一定程度上成為現階段高階項目普遍推廣的阻礙。


  □什么任務(wù)更為緊迫?


  急需能夠將污泥含水率降至60%及以下,并保證穩定安全性的低成本技術(shù)路線(xiàn)


  在目前資金投入不足和地區發(fā)展不平衡的階段性壓力下,國內2012年統計的3000萬(wàn)噸含水率80%的濕污泥中,能在未來(lái)5年內被送往高階處理處置項目中妥善處置的恐怕很少。


  因此,主管部門(mén)不僅要關(guān)注高階項目的示范,更要關(guān)注中低端處理處置路線(xiàn)能否滿(mǎn)足安全穩定化和部分減量化的需求。


  這就是木桶理論的原理,將同筆資金優(yōu)先用于大幅提高污水收集和處理率,會(huì )比將某個(gè)已經(jīng)完備的污水處理廠(chǎng)從一級B升級到一級A在控制污染方面更有意義。


  分步實(shí)施是技術(shù)路線(xiàn)選擇時(shí)需要考慮的措施。分步實(shí)施的含義包括在有條件的城市選擇有條件的大型污水處理廠(chǎng)建設“高階項目”作為示范,也包括選擇成本相對更低但能夠保證安全穩定化和適度減量化的路線(xiàn)。同時(shí)應考慮未來(lái)處理處置方式的升級并預留接口,避免投資浪費和其他問(wèn)題。根據目前國內污泥處置現狀,將含水率降至60%及以下并能夠保證穩定安全性的低成本技術(shù)路線(xiàn)還很缺乏。


  脫水至含水率60%的兩條路線(xiàn),一是板框脫水路線(xiàn),二是電干化方式中的國產(chǎn)電脈動(dòng)或進(jìn)口電干化。


  目前,不添加石灰、三氯化鐵(絮凝劑)或強堿等妨礙污泥資源化的物質(zhì)這一困難仍不能解決,學(xué)習臺灣采用高熱蒸汽又會(huì )導致成本劇增,這些制約了板框脫水技術(shù)的發(fā)展。因此,雖然板框陣營(yíng)在前幾年日益龐大,但繼續發(fā)展須攻克這些難題。


  國產(chǎn)電脈動(dòng)或進(jìn)口電滲透如果能夠降低電耗成本,提高對不同污泥的適應性,則具有成本優(yōu)勢,符合安全穩定化與適度減量化的雙重要求,并為未來(lái)預留好了接口。


  據了解,進(jìn)口電干化包括來(lái)自韓國的電滲透技術(shù),以及來(lái)自加拿大的平板電干化技術(shù)。韓國電滲透在韓國已成為主流處理技術(shù),在加拿大、美國、日本等地區也得到成功運用。


  不過(guò),電滲透技術(shù)處理80%含水率濕污泥的電耗在150元/噸(加拿大平板電干化產(chǎn)品則達到了200元/噸),導致僅電費開(kāi)支就很大。此外,電滲透設備一直未能很好地適應雨污合流帶來(lái)的污泥含沙量高的問(wèn)題。這兩個(gè)原因導致電滲透設備在國內推廣比較困難。


  目前國內的電干化產(chǎn)品都在努力通過(guò)不同的電流方式和前置處理工藝降低電耗,如果能將電耗降低至100元/噸以?xún)?,則可控制 BOT全成本在150元/噸(含水率80%)左右,污水處理費需上漲約0.1元/噸,與正規運營(yíng)的板框脫水(仍需添加絮凝劑或強堿脫水,但不考慮采用廢堿來(lái)降低成本的不良商家)基本相當,值得關(guān)注。


  因此,電干化產(chǎn)品要生存,一方面要能夠適應復雜的泥質(zhì),另一方面要有效降低電耗。由于在前一階段的電滲透干化中已突破最難解決的破水問(wèn)題,后續工藝在國內的設計開(kāi)發(fā)都會(huì )比較容易。


  此外,電脈動(dòng)或電滲透干化的污泥在實(shí)際使用上也有作覆蓋土、園林培植土和林業(yè)用土的成功案例,但仍需農林有關(guān)檢測機構的進(jìn)一步驗證。


  □怎樣合理利用周邊條件降低成本?


  西部土地資源廣闊,應妥善利用以降低成本;發(fā)達地區減量化要求高,需要更有效地利用周邊條件


  污泥處理之所以復雜,前端難在“低成本的脫水”,后端難在“最終的處置”。污泥不同于污水的處置,必須結合周邊條件安排污泥的最終出路。


  徹底的減量化路線(xiàn)(脫水到5%、焚燒、碳化甚至硫化)之所以被稱(chēng)為高階項目,其中一個(gè)原因就是,由于污泥的徹底減量化使其剩余物后續處置簡(jiǎn)單且不受制約,無(wú)論進(jìn)行填埋、焚燒還是建材化,都具有靈活和低成本的特性。


  但是,徹底減量化需要高額的投資和運營(yíng)成本。在一座城市有水泥廠(chǎng)、電廠(chǎng)的情況下,開(kāi)發(fā)混燒技術(shù),或者利用余熱干化,通過(guò)這些配套條件降低成本,這是中國近幾年不斷嘗試的路線(xiàn)。


  當然,這種選擇也存在水泥或發(fā)電產(chǎn)業(yè)本身結構調整的風(fēng)險,同時(shí),工業(yè)節能的日益推進(jìn)也使余熱不再是無(wú)償的熱源。另外,需要特別指出的是,經(jīng)過(guò)近些年的嘗試,業(yè)內普遍總結出的結論是:濕污泥直接混燒會(huì )帶來(lái)板結、煙氣超標等問(wèn)題,因此,實(shí)現“低成本的脫水”--即濕污泥破水工藝依然重要。


  由于徹底減量化的高階項目受制于成本和管理因素,結合最終處置條件和我國各地條件差異大的情況,必然會(huì )出現污泥處理路線(xiàn)因地制宜,在不同地區呈現出多樣化的局面。在各種處置條件中,進(jìn)入填埋場(chǎng),即使達到環(huán)保部門(mén)要求的含水率(60%),也是最無(wú)奈和短期的處置出路,因為隨著(zhù)城市化的推進(jìn),連垃圾都無(wú)處填埋,被迫高價(jià)焚燒了。


  不能簡(jiǎn)單一埋了之,又沒(méi)有資金和能力一步到位實(shí)現徹底減量化,因此,分析當地土地環(huán)境成為選擇污泥處置技術(shù)的重要依據:在鹽堿地、沙化地較多的地區或者林區(往往是西部、北部貧困地區或沿海待發(fā)展地區),以較低的成本把僅達到安全穩定化要求的處理后污泥作為改良土,用于土壤改良或者林肥??紤]到農業(yè)部等部委禁止污泥制肥進(jìn)入食物鏈,因此將污泥簡(jiǎn)單處理成無(wú)害穩定的覆蓋土、培植土基或林肥更容易實(shí)施。


  襄樊熱水解厭氧消化CNG及沼渣園林肥項目是近期被業(yè)內專(zhuān)家認可的高階項目,主要是系統性地解決了消化項目中常見(jiàn)的3個(gè)問(wèn)題:首先改良了熱水解技術(shù),能夠更好地適應中國污泥含沙特點(diǎn)(國外產(chǎn)品簡(jiǎn)單引進(jìn)再次被證明無(wú)法適應中國特殊的泥質(zhì)),提高了沼氣產(chǎn)氣率。其次通過(guò)進(jìn)入CNG加氣站提高了沼氣帶來(lái)的收益。其三是沼渣制肥在項目附近的江心島用于園林培植,解決了沼渣的出路問(wèn)題。


 ?。硞€(gè)方面中后兩個(gè)都是所謂的邊界條件的利用或者破除制約。因此,其他復制者如果不能很好地解決周邊條件配套的問(wèn)題,就不能成功復制這一項目。這一點(diǎn)再次驗證了周邊條件對污泥處置路線(xiàn)選擇的重要性。


  目前還不能掌握具體的運行成本,僅知道襄樊項目300噸污泥處理能力總投資達到1.14億元。在襄樊項目中也可以看到,污泥消化的另一個(gè)重要突破方向,就是通過(guò)前置處理工藝提高產(chǎn)氣率,這不但是厭氧消化技術(shù)突破的關(guān)鍵,也是厭氧消化在國內和國外重獲生機的重要依據及方向。


  □還應統籌考慮哪些因素?


  投資產(chǎn)權體制、分散和集中的關(guān)系、項目占地以及擾民等問(wèn)題需一并考慮,相關(guān)除臭技術(shù)迎來(lái)商機


  在污泥處理環(huán)節的技術(shù)路線(xiàn)選擇中,污水處理廠(chǎng)規模、設施占地會(huì )直接限制配套污泥處置設施的技術(shù)路線(xiàn)選擇。而從一個(gè)城市統籌考慮,除了周邊條件以外,污水處理廠(chǎng)的分布情況、投資體制(BOT還是專(zhuān)營(yíng))以及運輸條件等都是選擇污泥處置路線(xiàn)時(shí)必須考慮的因素。


  在小型污水廠(chǎng)建消化設施肯定不適合,在城市污水處理廠(chǎng)建設堆肥項目肯定會(huì )在場(chǎng)地和擾民方面受阻。如果要建設集中的大型熱解碳化、污泥焚燒、熱干化或者混燒設施,那么將其他污水處理廠(chǎng)的污泥事先做初步干化再運輸會(huì )節省運費,無(wú)論是板框還是電脈動(dòng)干化,都至少可以靈活地應對分散與集中的協(xié)調問(wèn)題。


  在土地相對緊缺的東部城市,技術(shù)路線(xiàn)選擇必然傾向于減量化更明顯、項目占地更少的技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí),還需考慮臭味擾民等問(wèn)題??梢?jiàn),堆肥路線(xiàn)在東部城市推廣還需面對項目選址上的難題。此外,除臭技術(shù)也正迎來(lái)巨大的商機。

 

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