污泥焚烧或成大势所趋 独立焚烧or掺烧 谁能C位出道?

http://www.water.hc360.com2020年05月21日09:49 来源:北极星水处理网T|T

    慧聪水工业网 2019年污染防治攻坚战取得关键性进展,水环境治理作为“重头戏”成果卓然。2020年作为污染防治攻坚战的决胜之年以及保障“十四五”顺利起航的奠基之年,污染防治将力度不减。而如何巩固“战果”进一步打赢碧水保卫战,污泥处置也身居要位,成为不可或缺的重要一环。

    无害化处置率低,污泥出路难题待解

    随着污染防治攻坚战的推进,我国污水处理率已超过90%,作为污水处理重要副产物的污泥也伴随污水处理规模的扩大而大量产生。但与高污水处理率形成鲜明对比的则是低于30%的污泥无害化处置率。根据《“十三五”生态环境保护规划》目标的明确指示,2020年底前,地级及以上城市污泥无害化处理处置率将达到90%,污泥处置走出“泥泞“困境已刻不容缓。

    据统计,我国目前污水处理总量大约2亿吨/天,粗算产生湿污泥量约为20万吨/天,产量惊人。但由于行业内长期“重水轻泥”,我国每年产生的大量污泥中,约3000万吨没有得到妥善安置,形势不容乐观,污泥处置成为制约污水处理厂良性发展的重要瓶颈。

    相关研究认为,2020年我国市政污泥年产量将达到6000万吨至9000万吨。在污泥处置缺口日趋增大的趋势下,如何拓展污泥处置市场,探索污泥资源化利用技术,是污水处理行业创新突破的必经之路。如何打通污水处理“最后一公里”,为污泥处置寻找一条合适的出路成为亟待解决的难题。

    污泥处置技术多点开花,污泥焚烧成大势所趋

    近年来,污泥已经从过去单一的填埋处置转变为填埋与农艺运用、焚烧消化等兼而用之的多种处置方式。其中,污泥“丢弃”(如填埋、农用)是最为简单和经济的方式,在“地大物博”的中国,污泥“丢弃率”高达70%以上。从经济性及操作难易程度等方面考虑,“丢弃”固然备受青睐,但受空间和农业的限制,我国现有的填埋场将满负荷运行。没有足够可持续接纳污泥的填埋场地,技术路线也是临时过渡性的,且填埋也不符合我国提倡的无废城市理念及未来发展趋势。另外,据一些园林绿化公司反馈,污泥对植物生长的作用远比不上肥料,而且黏稠、味重,因此园林绿化公司免费接收并不积极。由此可见,污泥填埋及农用并非污泥处置长期可行的最佳方式。

    数据来源:GEPResearch报告

    通常认为,污泥焚烧投资与运行费用太高,易造成大气污染,一般首先考虑堆肥和消化。但是,污泥堆肥出路有限,厌氧消化后仍有50%~70%的污泥有机物残留,不得不再增加焚烧环节进行最终处置。鉴于此,专家郝晓地曾表示,污泥采取“低端”丢弃方式变得日益艰难,不如直接走向“高端”,即焚烧。

    清华大学教授王凯军也曾指出,长期以来,国人对污泥干化焚烧工艺存在误读,普遍认为它是一种高能耗工艺和高碳排放工艺。实际上,国际上污泥焚烧能量可以达到自给,从不同工艺能耗来看,焚烧工艺(~100kW/t)与堆肥工艺(>100kW/t)相当。焚烧能够实现彻底处理和处置,而堆肥后续需要考虑储存、运输等能耗。而且,污泥中的有机质焚烧是碳中性的。

    此外,人们还误认为污泥焚烧特性与垃圾相同是二噁英排放源,而事实上,污泥排放的二噁英远远低于垃圾排放的二噁英。日本京都大学某教授对日本各个污染源的二噁英年排放量进行统计显示,污泥燃烧产生的二噁英量基本与汽车尾气在同一个标准,远远低于城市垃圾焚烧。同时,在对国内两个污泥焚烧示范工程的监测中发现,二噁英的排放量也相对较低。

    污泥焚烧是将污泥中的有机物在高温条件下氧化分解为二氧化碳和水,同时回收热能,能实现污泥的无害化治理与资源化利用,可最大限度减少污泥的体积,杀死一切病原体,解决污泥的恶臭问题,是最为彻底的污泥处置方式。另一方面,经过脱水的污泥热值相当于褐煤的水平,可以回收能量用于发电和供热,实现能源最大化利用,降低处理成本。

    尤其自疫情发生以来,粪口传播成为人们需要高度警惕的病毒传播途径。1月30日,钟南山院士在采访中提醒,要高度警惕新型冠状病毒粪口传播的问题;2月1日,深圳市第三人民医院透露,在某些新型冠状病毒感染的肺炎确诊患者的粪便中检测出新型冠状病毒核酸阳性,很有可能提示粪便中会有病毒的存在。

    因此,对于城镇污水处理领域,从进水到出水的流程中,很多工段都存在着病毒扩散传播的风险。

    众所周知,污泥由于富含营养物质,是细菌和病毒的良好营养基。污泥中富集了污水中的污染物,包括病毒微生物、寄生虫、重金属等有害物质。防范疫情的特殊时期,针对富集病毒的市政污泥,最科学、安全、合理的处理方式就是采用焚烧方式,彻底杀灭病毒,阻断进一步传播的可能性。

    国内外污泥处置情况概览,污泥焚烧或迎来跨越式发展

    污泥焚烧在世界上已有70多年的发展历史。1934年,美国密西根Dearborn安装有记录的第一台污泥焚烧炉,1962年,德国率先建设并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。目前,污泥焚烧在国外已有较多工程应用,为了适应污泥焚烧特性和控制环境污染,国外多倾向于单独建设污泥焚烧厂,采用适合污泥焚烧的工艺和炉型。尤其在日本,污泥焚烧技术已经相当普及,其设计、建设、运营经验已成为标准化模式,十分成熟,其污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上,欧盟也在10%以上。

    在美国,每年产生的干污泥总量约700万t,其中15%~22%进入同步焚烧系统进行无害化处理。值得一提的是,美国几乎所有的污泥焚烧系统都建在污水厂内,污泥无需转运。

    在欧洲,由于污泥填埋标准提高,部分国家已禁止填埋或用于农业,污泥焚烧比例较高。其中2010年~2011年污泥焚烧比例超过50%的国家有荷兰(99%)、比利时(86%)、瑞士(59%)、斯洛文尼亚(58%)、德国(55%)。欧洲焚烧工艺路线与国内相同,均采用干化后焚烧,2010年污泥干化厂已超过450座。

    在日本,焚烧法处置污泥发展迅速,规模较大的污水处理厂大都采用焚烧法处理污泥,截止至2009年焚烧炉使用台数已达707台,以回转式(408台)及流化床(253台)为主。据统计,2011年日本全国污水处理厂污泥产生量为222万t(以干固计算),其中污泥焚烧比例高达66.9%。

    上海城市建设设计研究总院(集团)有限公司唐建国总工在近日的文章中提到,过去十年,德国的污泥产量呈下降趋势,从2008年的205万t下降到2017年为171万t,但污泥焚烧处理率却从2008年的52.6%(108万t)上升到2017年的69.5%(119万t)。

    德国污泥处置情况

    目前德国现有独立焚烧设施年处理规模为66.8万t,受各种因素影响,实际能够发挥的年处理能力约50万t。

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