現如(ru)今,我(wo)國污(wu)泥處理處置行業已形成了幾條較(jiao)為清晰的技術路線。比如(ru),“厭氧消(xiao)化-土(tu)地(di)利用”、“干化-焚(fen)燒-灰渣填埋或建材利用(yong)”、“工(gong)業窯爐協同焚燒”以(yi)及“脫水(shui)-填埋(mai)”等。但(dan)這些技(ji)術(shu)路線真的適用(yong)于(yu)你的工作嗎?如果不(bu)適用(yong),低碳背(bei)景下又該如何結合本(ben)土現狀(zhuang)尋找一條合適的污泥出路呢?
“在污泥處理處置工藝的(de)選擇(ze)上,不(bu)存(cun)在一勞永逸的(de)通用解決方案。”
的確,任何一條(tiao)技(ji)術路線的選擇都需要根據污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的性質(zhi)、成(cheng)分、技(ji)術水平、當地條(tiao)件、經濟成(cheng)本以及污(wu)(wu)泥(ni)(ni).終(zhong)的去路來(lai)決定。現如(ru)今(jin),我國污(wu)(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理處(chu)置行業已形成(cheng)了幾條(tiao)較(jiao)為(wei)清晰的技(ji)術路線。比如(ru),“厭氧消(xiao)化-土(tu)地利用(yong)”、“干化-焚(fen)燒-灰(hui)渣填埋或建(jian)材利(li)用”、“工業(ye)窯(yao)爐協同焚燒”以及(ji)“脫水-填(tian)埋(mai)”等。但這些技(ji)術路線(xian)真(zhen)的適(shi)用于你的工作嗎?如果不(bu)適(shi)用,低碳(tan)背景下又該如何結合本土現(xian)狀尋找一條(tiao)合適的污(wu)泥出路(lu)呢?或(huo)許看完這篇文(wen)章,對于污泥處(chu)(chu)理處(chu)(chu)置工藝的(de)選擇,你(ni)會有更(geng)客觀的(de)判(pan)斷和答(da)案。1、厭(yan)氧消化-土地利用(yong)
污(wu)(wu)泥的(de)厭氧消(xiao)化又稱為污(wu)(wu)泥的(de)厭氧生物(wu)穩定,是利(li)用(yong)多(duo)種(厭氧及兼氧)微(wei)生物(wu)對污(wu)(wu)泥進行厭氧生化處理(li)的(de)過程。污(wu)(wu)泥經厭氧消(xiao)化,降解污泥中易腐化發臭的物質,將其(qi)轉化為低分子有機物,同時減少病原(yuan)菌、消除臭味(wei),使污泥(ni)達到減量(liang)(liang)化(hua)、穩定(ding)化(hua)和無害(hai)化(hua)。同時,厭氧消(xiao)化(hua)過(guo)程中會產(chan)生的(de)大量(liang)(liang)高(gao)熱值(zhi)的(de)沼氣;污泥(ni)經脫水處理后(hou),還可進行土(tu)地利用或作(zuo)為水泥(ni)廠、燃(ran)煤(mei)電廠的(de)輔助(zhu)燃(ran)料(liao)等,真正意義上地實(shi)現(xian)了(le)污泥(ni)的(de)資(zi)源化(hua)。資(zi)料(liao)顯示,歐美60%以上的污水(shui)處理廠(chang)都建有污泥(ni)消化和沼氣(qi)利(li)用設施(shi),通過(guo)沼氣(qi)發(fa)電(dian),其電(dian)能可滿足污水(shui)廠(chang)33%-....電(dian)力。影(ying)響厭氧消化的因素很多,主要有溫度、污(wu)泥(ni)齡(ling)與負荷(he)、營(ying)養物質(zhi)與C/N比、有(you)毒物質(zhi)、pH值(zhi)以及(ji)消化池中N的平衡(heng)等。其中,溫度(du)是影(ying)響厭氧(yang)消化的重要(yao)因素之(zhi)一(yi)。污泥厭氧(yang)消化反(fan)應溫度(du)分別在30℃~36℃和(he)50℃~53℃之間(jian),稱為中(zhong)溫(wen)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)和高(gao)(gao)(gao)溫(wen)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)。高(gao)(gao)(gao)溫(wen)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)較之中(zhong)溫(wen)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)分(fen)解速率(lv)快、產氣速率(lv)高(gao)(gao)(gao)、所需消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)短(duan)、寄生蟲卵殺滅率(lv)高(gao)(gao)(gao)、有機(ji)物降解更徹底,但高(gao)(gao)(gao)溫(wen)消(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)消(xiao)耗熱能相對較大,耗能高(gao)(gao)(gao),控制困難。而與高溫消(xiao)(xiao)化(hua)相比(bi),中溫消(xiao)(xiao)化(hua)能耗較(jiao)少、整體能維持(chi)在一個較(jiao)高的消(xiao)(xiao)化(hua)水(shui)平。因此(ci),國內(nei)污水處理廠(chang)污泥厭氧消化(hua)(hua)多選用中溫消化(hua)(hua)。
經濟成本
厭氧消(xiao)化(hua):單位投資成本(¥/t DS)=157~321;單位運行成本(¥/t DS)=264~309。
厭氧消化-土地利用(yong):綜(zong)合處理(li)處置成(cheng)本(ben)(¥/t DS)=750;處理設備占地(m2/t DS)=80~120。
碳排(pai)放
厭氧消化-土地利用在(zai)碳排(pai)(pai)放過程中產生(sheng)的主要(yao)碳源為電(dian)耗(hao)、絮凝劑、未利用甲烷和(he)一氧化氮(dan)排(pai)(pai)放和(he)其他(ta)直接(jie)或間接(jie)的燃料消耗(hao);
碳匯主要為(wei)產(chan)生(sheng)的(de)沼氣代(dai)(dai)替化石燃料利用、代(dai)(dai)替磷(lin)肥和(he)氮肥產(chan)生(sheng)及(ji)在(zai)污泥肥料施(shi)用后分解(jie)的(de)被植物直(zhi)接捕獲的(de)碳量。
2、好氧發(fa)酵(jiao)-土(tu)地利用
好(hao)氧發酵也稱(cheng)污(wu)泥好(hao)氧堆肥,通常是指有(you)氧條件(jian)下(xia),在好(hao)氧嗜(shi)溫菌(jun)、嗜(shi)熱(re)菌(jun)等的作(zuo)用下(xia),使(shi)污(wu)泥中的有(you)機物(wu)分解,轉化成穩定的腐殖質的過(guo)程。
經過(guo)好氧發(fa)酵的污泥,其含水率可降至(zhi) 50%左右(you),可對脫水后(hou)污泥(ni)(ni)(ni)實現(xian)減量。發酵污泥(ni)(ni)(ni)的資源化(hua)(hua)利用(yong)(yong)主(zhu)要有(you):垃圾填(tian)埋場覆蓋土、園林綠化(hua)(hua)及廢棄場地的土地修復等,當然如果污泥(ni)(ni)(ni)中重金屬等有(you)毒、有(you)害(hai)物(wu)質不(bu)超標,一(yi)般還可作(zuo)為(wei)有(you)機(ji)農肥使用(yong)(yong)。值得(de)一(yi)提的是,污泥(ni)(ni)堆肥(fei)不適合大規模的污泥(ni)(ni)處(chu)理工程,特別是在(zai)南方多雨(yu)天氣下,對其反應設施(shi)和(he)儲存設施(shi)要求相對較高(gao)。相對于厭氧消(xiao)化(hua),污(wu)泥好氧堆(dui)肥的過(guo)程中會消(xiao)耗(hao)大量能耗(hao)與藥(yao)耗(hao),也正(zheng)因如此,污(wu)泥好氧發酵在國外通常作(zuo)為污(wu)泥厭氧消化的(de)補充技(ji)術。
經濟成本
好(hao)氧(yang)堆(dui)肥:單位(wei)投資成本(¥/t DS)=60;單位運行(xing)成本(¥/t DS)=219~250。
好氧發酵-土(tu)地利用:綜合(he)處理處置(zhi)成本(¥/t DS)=650;處理(li)設備(bei)占地(m2/t DS)=150~200。
碳(tan)排放好氧(yang)發(fa)酵-土地(di)利(li)用在碳排(pai)(pai)放過程中主要碳源為電耗(hao)、絮(xu)凝(ning)劑(ji)、未利(li)用甲烷(wan)和(he)一氧化氮排(pai)(pai)放和(he)其他直接或(huo)間接的燃料消耗(hao);
碳匯主要為代(dai)替磷肥(fei)和氮肥(fei)產(chan)生和在(zai)污泥肥(fei)料(liao)施(shi)用后分解(jie)的(de)被植物直(zhi)接(jie)捕獲的(de)碳量。
3、熱干化-土地利用
熱干(gan)化技術是指(zhi)通過(guo)(guo)污泥與熱媒之間的傳熱作用,脫(tuo)除污泥中全部或部分水分的工藝過(guo)(guo)程。污泥熱干化處理與機械(xie)深(shen)度脫水(shui)等方式(shi)相比可(ke)使污泥含(han)水(shui)率降至(zhi)10%~30%或者(zhe)可以全部去除(chu),一般(ban)還可根(gen)據(ju)污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)置(zhi)方(fang)向調整出料污(wu)泥(ni)(ni)含(han)水(shui)率。熱(re)干化(hua)技(ji)術(shu)處(chu)理(li)后,可使污(wu)泥(ni)(ni)深度脫水(shui),實(shi)現污(wu)泥(ni)(ni)的減量化(hua)。干化(hua)后污(wu)泥(ni)(ni)熱(re)值、有機物含(han)量基本不(bu)變,而且在高溫條件(jian)下,污(wu)泥(ni)(ni)中的微生物基本滅活。干化(hua)污(wu)泥(ni)(ni)可以用來(lai)堆肥、摻燒、園林(lin)綠化(hua)、建(jian)材(cai)原料等,進而實(shi)現污(wu)泥(ni)(ni)資(zi)源化(hua)和無害化(hua)。雖然污(wu)泥(ni)(ni)熱(re)干化(hua)工藝占地面積(ji)小,集約化(hua)程度高,但該工(gong)藝流(liu)程較長(chang)、系統相對(dui)復雜、各系統工(gong)藝設備繁瑣、運(yun)行(xing)管理水平及系統安(an)全(quan)要求(qiu)高、工(gong)程投資及運(yun)行(xing)成(cheng)本高。4、干(gan)化-焚(fen)燒-灰(hui)渣填埋或建(jian)材利用
污(wu)泥焚燒(shao)是指在一定溫度和有氧(yang)條件下,污(wu)泥分別(bie)經蒸(zheng)發、熱解、氣化和燃燒(shao)等處理方(fang)式,使其(qi)有機組分發生氧(yang)化(燃燒(shao))反應生成CO2和H2O等氣相(xiang)物(wu)質,無機組(zu)分形成(cheng)爐(lu)(lu)灰、渣等固相(xiang)惰性物(wu)質的(de)過程(cheng)。需要特(te)別說明的(de)是,當污泥(ni)含(han)水率(lv)較高,熱(re)值較低時(shi),直接進入焚(fen)燒爐(lu)(lu)焚(fen)燒會消耗大量(liang)的(de)輔助燃(ran)料,能(neng)量(liang)利(li)用率(lv)低,運行費用高。因此,采(cai)用污泥直接焚燒技術(shu)前,應先將污泥干化后再焚燒。干化焚燒可實(shi)現污(wu)泥較高(gao)程度的減量(liang)化、穩(wen)定化,當污(wu)泥中有(you)毒有(you)害物質含量(liang)很高(gao)且(qie)短(duan)期(qi)不可降低時這種處理方法尤為(wei)適用。但是干化焚(fen)燒設(she)備投資大(da),存在潛在煙氣(qi)污染,完善的煙氣(qi)處理系統不論是(shi)投資與運行費(fei)用(yong)都(dou)很高。
經(jing)濟(ji)成本
熱(re)干化:單位投資成本(¥/t DS)=273~365;單(dan)位運行成(cheng)本(¥/t DS)=750~1000。
單(dan)獨(du)干(gan)化焚燒:單(dan)位投資成本(¥/t DS)=365~639;單位運行成本(¥/t DS)=1025~2045。
機械熱干化+焚燒:綜合(he)處(chu)理處(chu)置成本(¥/t DS)=1778;處理(li)設備占地(m2/t DS)=8~14。
碳排放(fang)
機械熱干化+焚燒在碳(tan)排放(fang)的過程(cheng)中主要碳(tan)源為電耗(hao)、絮凝(ning)劑、未(wei)利用甲烷(wan)和一氧化氮排放(fang)和其他直(zhi)接或間接的燃料(liao)消耗(hao);
主要的碳(tan)匯(hui)為(wei)灰(hui)渣建(jian)(jian)材利用后替代石(shi)灰(hui)等建(jian)(jian)材原(yuan)料的碳(tan)匯(hui)。
5、石灰穩定-填埋或深度(du)脫水-填(tian)埋
石(shi)灰(hui)穩定技術是指(zhi)通過(guo)(guo)對脫水污(wu)泥中添加(jia)(jia)一定比例的(de)(de)石(shi)灰(hui)(另需添加(jia)(jia)特殊調理劑(ji))均勻(yun)混合,生石(shi)灰(hui)和污(wu)泥中的(de)(de)物質相互作用,生成穩定的(de)(de)固(gu)體化合物,并釋放出大(da)量熱能的(de)(de)過(guo)(guo)程。污(wu)泥經石(shi)灰(hui)穩定后,能達到以下效果:1)脫(tuo)水(shui);2)滅菌和抑(yi)制腐化;3)鈍化重(zhong)金屬離子;4)污泥改(gai)性、顆(ke)粒化;5)可實現污泥液中總磷去(qu)除(chu)。同時,經石灰(hui)穩定(ding)處理后的(de)污泥(ni)(ni)資源化(hua)前景也十分廣闊(kuo),可以(yi)作為建筑原料(liao)、水泥(ni)(ni)廠協同焚燒、路(lu)基材(cai)料(liao)、土(tu)壤改良劑(ji)、垃圾衛生填埋場覆(fu)蓋土(tu)等(deng)。但石灰(hui)穩定(ding)固化(hua)由于(yu)添加(jia)大量的(de)石灰(hui)固化(hua)劑(ji),增加(jia)了污泥(ni)(ni)干物質量,目前大多數地(di)區僅作為臨(lin)時應急路(lu)線。深度(du)脫水填(tian)埋成本相對較(jiao)低(di),但是部(bu)分調理劑(ji)的添加不(bu)利(li)于(yu)后續(xu)處(chu)置,且填(tian)埋不(bu)可持(chi)續(xu),大(da)部分地區(qu)選用(yong)的態度(du)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)謹慎,未來深度(du)脫水填(tian)埋(mai)作為主(zhu)要技術路線的地區(qu)將越(yue)(yue)來越(yue)(yue)少,主(zhu)要作為應(ying)急處置方式(shi)。
經濟成本
生石灰穩定:單位投(tou)資成本(¥/t DS)=54~82;單位(wei)運行成本(¥/t DS)=350~500。
單(dan)獨填埋:單(dan)位(wei)投資(zi)成本(¥/t DS)=183~274;單(dan)位運行成本(¥/t DS)=400~600。
垃圾混(hun)合(he)填(tian)埋:單位(wei)投資成本(¥/t DS)=27;單(dan)位運行成本(¥/t DS)=48~123。
制磚:單位投資成本(¥/t DS)=7;單位運行成本(¥/t DS)=300。
石灰穩定-填(tian)埋:綜合處(chu)理(li)處(chu)置成(cheng)本(¥/t DS)=1145;處理設備(bei)占地(m2/t DS)=2~5。
深度脫水-填(tian)埋:綜合處(chu)理處(chu)置成本(ben)(¥/t DS)=512;處理設備占地(m2/t DS)=8~10。
深(shen)度脫水-制(zhi)磚:綜合處理處置(zhi)成本(¥/t DS)=669。
碳排放
石灰穩定+填埋的(de)主要碳(tan)源為電耗和石灰消耗,深度(du)脫水+直接(jie)填埋主(zhu)要碳(tan)源為電(dian)耗、絮凝(ning)劑、未利用甲烷和一氧化(hua)氮(dan)排放;
可能的碳(tan)匯(hui)為(wei)填埋氣(qi)替(ti)代化石燃料的碳(tan)匯(hui)。
綜上所述,如果從經(jing)濟成本的角度考慮,組合工藝(yi)的選擇順(shun)序(xu)應該(gai)為(wei):
1、濃縮(suo)-深度脫(tuo)水(shui)-衛生填埋
2、濃縮(suo)-脫水-石灰固化-填埋
3、脫水污泥-高溫好氧發酵(jiao)-土地利用
4、干化-水泥(ni)窯/磚窯-建(jian)材利用
5、高溫(wen)熱水解預處理-厭氧消化-深度脫水-干(gan)化(hua)-土地利用/建(jian)材(cai)利用
6、高溫(wen)熱水(shui)解預處理-厭氧消化-深度脫(tuo)水-高溫好氧發酵-土地利(li)用
7、污泥干化-焚燒-建(jian)材利用/填埋
而如果(guo)從低碳經濟、循環利用角度(du)考慮,組合工藝(yi)的(de)選(xuan)擇順序應該為(wei):
1、高溫熱水解(jie)預處理-厭氧消化-深度脫水(shui)-高溫(wen)好(hao)氧(yang)發酵-土(tu)地利用2、高(gao)溫熱(re)水(shui)解預處理(li)-厭氧消化(hua)-深度脫水-干化-土地利用/建材利用3、脫(tuo)水污泥-高溫好(hao)氧發酵-土地利用4、干化-水泥(ni)窯/磚窯-建材利用5、污泥熱解-回收蛋白-深度脫水(shui)-綠(lv)化用土/建材用土/燃料6、污泥干(gan)化-焚燒-建材(cai)利(li)用/填埋。