杭世珺詳解污泥處理處置案例及技術(shù)對策
更新時間：2007-10-25 19:01
來源：中國水網(wǎng)
作者: 杭世珺
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我發(fā)言的題目是“污泥處理處置案例分析及技術(shù)對策”，這個題目其實在前一段時間的戰(zhàn)略論壇里的一個熱點、難點話題的時候，曾經(jīng)講過一次。當(dāng)時給的時間比較短，今天會擴展講一下。
今天只是論壇，所以只是講我個人的論點，如果有不同的觀點都可以討論。
四項污泥標準即將實施
今年第四季度左右，有四項新污泥標準要實施。一個是城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置的分類；一個是城鎮(zhèn)污水處理廠污泥的泥質(zhì)；第三個是城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置里面園林綠化用的泥質(zhì)；第四個是混合填埋的泥質(zhì)。
新標準出臺以后，有一些相關(guān)的主要指標變化。一是我們城鎮(zhèn)污水處理廠的出廠的污泥是要求含水率小于80%，在污泥泥質(zhì)里面這一塊是新增的，但是在污染物排放里面2002年的標準里面是有的，也是小于等于80%。二是城鎮(zhèn)污水處理廠園林綠化用污泥含水率是小于45%，有機質(zhì)含量不小于20%。三是混合填埋污泥的泥質(zhì)有一個比較大的變化和要求。因為我們現(xiàn)在國內(nèi)大部分處理廠的污泥是走填埋的路子，不管現(xiàn)在填埋有多少反對的聲音，但是我們沒有很好的出路。絕大多數(shù)還是走了這樣的途徑。新標準出來以后，含水率要求小于等于60%才能進填埋廠。而且不能全量填埋，必須和垃圾有一個混合比，要小于8%。由此給我們帶來了新的問題，如果像現(xiàn)在一樣污泥還要進行填埋，那么含水量必須降下來，而且土地力學(xué)必須要有，否則會產(chǎn)生滑坡。因為污泥的橫向剪切強度很小，要橫向大于25千牛/平方米。這樣的話污泥不能直接進入填埋場，而且焚燒之后我們可以做填埋也要有一個比例要求。
污泥處理的常規(guī)技術(shù)
下面介紹一下污泥處理技術(shù)主要類別，常規(guī)的技術(shù)無非是這幾種：污泥消化、污泥堆肥、污泥干燥、污泥焚燒、污泥再利用。相對來說通過污泥厭氧消化體積可減少30%左右，同時還可以降解有機污染物，產(chǎn)生甲烷氣體，而且污泥的穩(wěn)定性可以達到我們的要求。污泥堆肥一般用的是好氧，但是必須加填充劑和骨料，這樣同樣可以達到污泥穩(wěn)定化和資源化的要求。總體來說費用是比較低的，而且高溫堆肥可以達到衛(wèi)生學(xué)的指標。污泥干燥前一段時間用得比較多，因為常規(guī)脫水脫去的是自由水或者是間隙水，但是污泥顆粒內(nèi)部的水是很難去除的，這必須要用熱干化的辦法去除。
這里有一個重慶污泥處理廠污泥填埋的圖片。實際上污泥是不成型的，我剛好3個月前和3個月后去這個處理廠，發(fā)現(xiàn)這個沼澤地仍然存在，所以堆在那里讓它干化是不可能的。
還有一個是污泥焚燒，這是一個熱處理的技術(shù)，污泥經(jīng)過焚燒之后，有毒、有害的物質(zhì)都可以在高溫氧化下熱解，這可以比較好的實現(xiàn)污泥的減量化、資源化等。
污泥建材利用是利用污泥及焚燒產(chǎn)物，制造磚塊、水泥、陶粒、玻璃等。目前，國際上污泥建材利用是可持續(xù)發(fā)展的污泥處置方式之一。
北京水泥廠在用水泥窯處理污泥，實際上是用水泥窯的余熱作為熱源將脫水污泥熱干化。這樣產(chǎn)生的尾氣同樣進入水泥窯里面一并進行處理，所以是沒有危害的。
案例分析
我在全國找了4個案例，因為不同的案例是很難找的。
第一個是最普遍的污泥厭氧消化、脫水去做肥料，這是北京高碑店污水處理廠的這種工藝。高碑店的處理工藝大家是比較了解的，它是經(jīng)過中溫厭氧消化，經(jīng)過了一級、二級消化池之后，污泥脫水是兩部分。一部分是到大興一個堆肥廠堆肥。另外還有一部分，進行了填埋。產(chǎn)生的沼氣用來發(fā)電。高碑店現(xiàn)在處理的污泥量是76%含水率的是528噸/天，處理的干污泥量就是127噸/天，沼氣的產(chǎn)量是25000方，沼氣的發(fā)電量是100到120萬度，可以供廠內(nèi)25%到27%的用電量。污泥處理費一噸是70元，折合到污水污水處理中，是7分錢。
污泥達到80%的含水率以后，有一部分堆肥之后進行了填埋。大概有30%到40%的是進行了堆肥，大概是158到211噸，剩下的采用了填埋。采用的堆肥是靜態(tài)倉式堆肥。這個運行處理費包括運輸費是60到65元錢，基本上保持了平衡。
第二個案例是上海石洞口污水廠污泥焚燒，這個干化是低溫焚燒和高溫焚燒。它的含水率是70%是213噸/天的脫水污泥。項目占地面積是6433平方米。
工藝流程是：先經(jīng)過低溫污泥干燥，達到了10%的含水率，然后到高溫焚燒爐，焚燒爐的溫度是850度到900度。整個產(chǎn)生的高溫?zé)煔，?jīng)過了余熱利用，低溫的煙氣就排放到了大氣中。它是進行了煙氣處理，保證我們排放到大氣中的煙氣是合格的。
污泥干燥這一塊所用的熱源是用的導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油在加熱污泥干燥爐，然后污泥干燥爐通過加熱污泥進行干化。
此項目建設(shè)費是大約8000萬左右，運行費每噸是152元，這是每天70%的含水率的。
第三個案例是廣州瀝窖污水廠污泥干化，它的污泥干化是一個半干化，它是一個試驗。用集裝箱式的設(shè)備，處理量每天是5萬噸，相當(dāng)于處理99%含水率的污泥是500噸。從二沉池直接抽取污泥，然后通過有機和無機的絮凝劑，90%的含水污泥經(jīng)過了板塊壓濾機后脫水率是60%。這個脫水污泥再和干化以后含水率5%的泥攪拌以后，含水率降低到30%。實際上有5%的含水率污泥的回混，30%的污泥有8噸制磚，其他的一直在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。
從流程框圖可以看出，從二沉池出來的污泥，就是99%含水率的，經(jīng)過了離心濃縮以后達到了90%的含水率。到了板框壓濾以后就是60%，那么在干燥以后的污泥回混，回到配料攪拌這里，之后含水率降低到了30%，然后有8噸制磚。
那么它現(xiàn)在做的燒結(jié)磚是5000塊，而且產(chǎn)生的尾氣可以急冷，是可以避免二噁英的產(chǎn)生。重金屬溶出試驗，低于國家相關(guān)標準，可以做綠化肥料和低熱值燃料。它的建設(shè)費80%的含水率，大約每噸污泥是60萬元，運行費是220元。
第四個案例也沒有實際運行，在試驗研究的基礎(chǔ)上正在做設(shè)計。這樣的例子很難找。是上海松江污水廠半干化加好氧堆肥的案例。它每天處理120噸的污泥，包括一、二期脫水消化污泥與三期脫水生污泥。利用原來厭氧消化池產(chǎn)生的沼氣作原料，不足的部分用重油來補充。用臥式渦輪薄層干燥機進行干化。脫水污泥含量率由80%降至60%～65%。當(dāng)然它做填充劑的時候有VT菌。
這是它的流程，120噸80%的污泥，經(jīng)過干燥機（要給導(dǎo)熱油），到一個冷凝器里面，氣體冷交換再回來，到了污泥濃料泵后成為半干化的污泥。然后進入下一個流程，進行好氧堆肥。用的是好氧高溫發(fā)酵，溫度是60到70溫度，還要進行陳化，可以把含水率降到25%。有一部分可以做園林綠化肥和土壤改良劑。還可以用作復(fù)合肥。這個案例的工程建設(shè)費用是每噸26萬，但是運行費每噸小于80元有一點問題。
日本污泥處理的歷史變遷
我想把日本的整個污泥處理和歷史的變遷的情況說一下，在時間和發(fā)展程度與我們國家做一個參考。日本在1922年的時候污泥開始進入海洋，進行填海。因為這是最便宜，運行費最低的。到1999年的時候，全世界海洋傾倒污泥的國家只有日本和韓國了。到了2007年4月1日開始，日本禁止海洋傾倒污泥。
上世紀60年代日本采用了衛(wèi)生填埋。操作較簡單，投資費用及處理費用較低，適應(yīng)性強。由于大量侵占土地及潛在的土壤和地下水污染，而且填埋還需要長期后續(xù)管理等問題。填埋逐漸呈下降趨勢，根據(jù)2004年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，仍有約30%的填埋處理。實際上歐洲已經(jīng)有一些標準出來了，有機物含量超過5%已經(jīng)不許進填埋廠了； 污泥堆肥是1954年日本也開始嘗試進行的，但是一直沒有很廣泛地推開。我記得20多年前去日本的時候，幾個大的處理廠都是一袋一袋做污泥堆肥，做得很好。但是實際上這條路他走起來很吃力，因為日本的土地很少，農(nóng)田也很少。所以，現(xiàn)在是小規(guī)模的沒有重金屬存在的污泥在進行一些堆肥廠。國家執(zhí)行非常嚴格的堆肥重金屬的含量標準；污泥焚燒日本也是在60年代開始嘗試的，開始時用的不是流化床，而是采用多膛焚燒爐，現(xiàn)在流化床在日本是一個趨勢。
日本的發(fā)展趨勢是往資源化，從開始的無害化、減量化一直到資源化利用。這幾年一直在建設(shè)材料上做努力，幾乎把焚燒灰全部利用，一個是作為土壤改良劑，還有就是做混凝土制品。當(dāng)然還有一些配比。很多人去過日本，下雨的時候日本的透水磚基本上沒有什么積水，另外還可做瀝青的添加料，還有最近幾年的發(fā)展做水泥原料中的部分添加料。這也是日本目前研究的重點方向，
日本的發(fā)展趨勢是往資源化，從開始的無害化、減量化一直到資源化利用。這幾年一直在建設(shè)材料上做努力，幾乎把焚燒灰全部利用，一個是作為土壤改良劑，還有就是做混凝土制品。當(dāng)然還有一些配比。很多人去過日本，下雨的時候日本的透水磚基本上沒有什么積水，另外還可做瀝青的添加料，還有最近幾年的發(fā)展做水泥原料中的部分添加料。這也是日本目前研究的重點方向，
2006年在東京多摩地區(qū)將焚燒灰作為水泥原料。同時他們又發(fā)展了熔融，溫度在1000到1200度的時候，可以把重金屬的問題很好地解決。熔融之后的污泥已經(jīng)像玻璃狀了，可以做很多的透水磚、融水劑等等。日本還做了干化污泥的發(fā)電。2003年8月在長崎縣有一個發(fā)電廠，它首先是用有機污泥，這是生物污泥。這不像我國混在一起，它是生物污泥的，干燥以后作為燃料進行焚燒，再摻到煤里進行燃燒。2007年8月在福井縣也把污泥干燥以后與煤混燒發(fā)電。但是，根據(jù)日本給我們的信息，污泥作燃料發(fā)電比使用石油或煤炭的成本還要高。
咱們再縱觀一下日本的污泥處理處置的變遷，我國跟他們有很多相似的地方。1960年代以前自然干化、填埋。跟高碑店最原始的時候是一樣的。那么到了60年代就開始了厭氧消化、脫水、垃圾場填埋。那么70年代他生產(chǎn)是要走脫水以后做肥料，然后作為農(nóng)田利用。有很多國情和市場的問題，還有重金屬的問題。80年代隨著綜合國力的增強和經(jīng)濟的發(fā)展，開始了焚燒，用爐渣去填海。到了90年代他開始做建材了，2000年開始脫水、焚燒做水泥材料。那么到了2000年末，就是炭化出來了，炭化、熱干化做發(fā)電廠燃料。這就是做有價值的燃料和煤進行混燒。以后的發(fā)展趨勢可能是汽化還有做內(nèi)燃機燃料、電池。再以后就是濕法氧化。
日本污泥的利用率是顯著增長的，從1988年開始到2003年，2004年是一個鋪墊，它是持續(xù)增長的。日本強調(diào)污泥的再利用和資源化，實際上這是我們?nèi)澜绲膽?zhàn)略目標，要減量，能源不足要節(jié)省能源，符合全世界發(fā)展的戰(zhàn)略目標。
實際上我們國內(nèi)的情況跟案例很相似。我們國內(nèi)的厭氧消化是高碑店的，到2004年石洞口就建成了，F(xiàn)在我們又在研究做建材、水泥，實際上走的思路和路線跟他們是一致的，只是我們比他們滯后了。
我國污泥處理處置的技術(shù)路線
那么我們國家應(yīng)該怎么辦？我們的污泥的處理處置路線應(yīng)該走什么方向？這是一個難題。今天是論壇，我說一下自己的觀點， “十一五”污水處理的規(guī)劃中有污泥的內(nèi)容，現(xiàn)在還沒有批復(fù)下來，我介紹一下報批稿的內(nèi)容。污泥處理處置的指導(dǎo)思想是：以無害化為首要目的，穩(wěn)定化為首要手段。穩(wěn)定后的污泥以填埋為主要處置方式。當(dāng)時提的時候我們還沒有提出60%含水率的問題，從目前的國情來看，這條路線是符合國情的。
在目前國情下，“十一五”的規(guī)劃里做了幾種技術(shù)路線和工藝路線。一個是濃縮、厭氧消化、脫水、干化到填埋，這一直是國內(nèi)的主導(dǎo)路線。一些大的城市和經(jīng)濟條件允許的城市，我們要采用這條路線。這在“十一五”規(guī)劃的時候占全國的60%左右。當(dāng)然，現(xiàn)在有些已經(jīng)用到了干化加焚燒這樣更完全的處理方式。考慮到它的費用、經(jīng)濟性、管理水平、設(shè)施的能力等，這個工藝當(dāng)時定的是在經(jīng)濟發(fā)達的大城市可以優(yōu)先地起步采用，要跟國際接軌。當(dāng)時定的是15%采用這個工藝。在中小城鎮(zhèn)，因為周圍有一些農(nóng)田或者是綠地，因此采用的是濃縮、脫水以后堆肥，堆肥不一定都做肥料，能夠做園林綠化也可以，重金屬不超標的也可以做農(nóng)田利用。當(dāng)然了，含水率60%以下也可以填埋，或者是經(jīng)濟允許的條件下可以做半干化。這個占我們?nèi)珖锩嫣幹寐实?5%左右。
這是咱們“十一五”當(dāng)時做的污泥處理處置的主要的指導(dǎo)思想和技術(shù)路線。根據(jù)我們前面做的案例的分析，以及日本的發(fā)展進程和“十一五”提出來的這幾種方式（我覺得我們“十一五”只是近期的），以后我們國家的污泥處理處置到底采取什么樣的路線？
這是咱們“十一五”當(dāng)時做的污泥處理處置的主要的指導(dǎo)思想和技術(shù)路線。根據(jù)我們前面做的案例的分析，以及日本的發(fā)展進程和“十一五”提出來的這幾種方式（我覺得我們“十一五”只是近期的），以后我們國家的污泥處理處置到底采取什么樣的路線？
我先把剛才4個案例做了一個綜合的比較。能夠全量處置的就是焚燒。我把它都折成了80%的含水率的費用。上海石洞口平均處理一噸建設(shè)費用是25萬，運行費是240元/噸，但是沒有考慮脫水費用。廣州的瀝窖污水處理廠建設(shè)費每噸是60萬，運行費是200元到220元。上海松江這個我們不去比較，因為這個數(shù)給得不是很可靠。高碑店的厭氧加堆肥，每噸建設(shè)費是25萬，堆肥是12萬，那么運行費在處理里面的是67元/噸，堆肥是65元/噸。因此，我們以后的技術(shù)路線的思考第一個是厭氧消化、脫水然后半干化，或者是做堆肥和土地利用、農(nóng)田利用或者是半干化填埋。這個是根據(jù)情況而變。另外，我們應(yīng)該引入一些新的工藝和新的技術(shù)路線，像半干化也做建設(shè)材料等等；蛘呤前敫苫贌院笞鏊嗟奶砑恿，或者是像日本正在研究的炭化和熱干化以后作為電廠的燃料，與煤一起來焚燒。
我們主體的思路定了以后，我自己提出一個需要研究的問題，還有很多的疑問和很多沒有解決的問題。首先關(guān)于直接和煤焚燒的問題，我們現(xiàn)在國內(nèi)有一個廠，是用了80%的污泥餅，直接噴入到泥的焚燒爐，混合以后焚燒發(fā)電。我認為這個在國內(nèi)是個過渡期。比如說某個省或者是某個市，他污泥填埋的地方?jīng)]有了，總比隨便亂堆好，畢竟把我們的污泥解決了，全量處理了，給100元，電廠全給解決了。
但是存在的疑慮是，80%含水率的污泥熱值很低，150到200大卡。我們都是20%到30%的添加率。不添加污泥的燃料熱損失13%，混合后熱損失36%，增加燃煤消耗。還有一個問題是，近年國外直接混燒的實例沒有詳細報告，有干化后生物污泥混燒實例，多為水泥窯，少數(shù)為新建大型電廠的燃煤鍋爐。
另外，我們國家現(xiàn)在還沒有污泥和煤混燒的法規(guī)和標準，現(xiàn)在大家用的是鍋爐的尾氣標準和大氣尾氣排放標準。但是沒有考慮污泥的排放標準，它比燃煤里面相同的物質(zhì)更容易分解，所以很多的地方是不一致的，但是我們沒有很深入地研究這個事。我也問過日本，他很多都是污泥的焚燒廠。他用的只是廢棄物排入大氣中的一個標準，不像我們，垃圾是垃圾的，污泥是污泥的，有很多個標準，但缺少這個標準。美國和歐盟已經(jīng)有混排的標準了，現(xiàn)在熱點的話題是對于汞的減排，而且要求有措施，像這樣的問題我們都沒有跟上。
第二個是關(guān)于污泥作為生產(chǎn)水泥的添加料。有兩種情況，我們在順義做的試驗是燒制水泥的時候代替石灰石。我們用干化污泥代替石灰石，只能代替其中的1/3，還有代替水泥原料里面的黏土，也只是代替一部分。從生產(chǎn)型的試驗來看，燒的磚的強度等等都沒有問題。但是，產(chǎn)生的尾氣和廢渣以及其經(jīng)濟性仍然沒有很好地研究。我到廣州污泥燒磚的現(xiàn)場看了之后，一直有疑惑，為什么日本用焚燒灰去做磚，不用帶有有機物的污泥去做呢。跟廣州的專家討論后，他們認為是不影響強度和質(zhì)量，但是從表觀上來看，有很多的結(jié)疤。結(jié)疤的問題說明有機物在燒窯的過程里面是不均勻的。
總體思路我上次說是土地利用，現(xiàn)在仍然是，又加了一個資源化。所以除了土地利用還有建設(shè)材料，要特別重點研究干化和半干化的問題。實際上干化比半干化有很多優(yōu)點，更加安全。還有經(jīng)濟性，半干化產(chǎn)生的含水率大概都是50%到60%左右，剛好可以做堆肥的原料，可以到填埋廠，也可以做燃料。
最后，特別要感謝上海城環(huán)水務(wù)公司的周丕仁經(jīng)理，上海市政設(shè)計研究院的張辰總工等等，他們給我這個報告提供了很大的支持。
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