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唐建国:污泥稳定化处理产物转化机理及可利用价值揭示

时间:2019-01-11 14:37

作者:唐建国

目录

污泥处理处置现状与需求分析

➤ 污泥处理处置技术路线的选择

➤ 稳定化处理过程分析及产物特征

➤ 稳定化过程物质转化机理解析

➤ 稳定化处理产物可利用价值揭示

➤ 稳定化处理产物生态利用案例

污泥处理处置现状与需求分析

1、处置现状

➤ 根据2016年国家住建部统计,我国日均污泥产量约13.0万立方米(以含水率80%计),而污泥无害化处置设施规模仅为3.74万立方米,处置率尚不足30%。

➤ “十三五”城镇污水处理及再生利用设施建设共投资约5644亿元。其中,新增污水处理设施投资1506亿元,新增或改造污泥无害化处理处置设施投资294亿元,长期的“重水轻泥”导致污泥严重“积压”。

➤ 南北泥质差异大(VS/SS 35%~74%);合流制地区,污泥含砂量高、有机物含量低;

➤ 标准规范制度严格,未经稳定化处理的污泥不允许进入土地;对重金属和持久性有机物的要求较为严格。

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2、需求分析

◆资源紧缺 :污泥是氮、磷资源和有机质的载体(每千克干物质中含24 g磷化合物、44 g氮化合物),从污泥中回收磷已是大势所趋,德国已实施强制磷回收。

◆ 能源价格上涨:高能耗处理工艺将受到限制,向污泥索要能源亦是大势所趋。污泥厌氧消化产生的沼气是清洁的生物质能源——降解1kg有机质产生0.8标立方米沼气,1标立方米沼气可发2.5度电。

◆ 土壤有机质流失:化肥的使用导致土壤有机质流失,近50年内土壤有机碳的损失量为380亿吨,腐殖质损失量比1万年农业文明以来平均腐殖质损失高约24.3倍。

◆ 碳排放量控制严格:受全球气候变化的影响,碳足迹分析已成为比选和评价污水处理和污泥处理处置工艺技术路线的重要方法。

污泥处理处置技术路线的选择

处理与处置的区别:处理的是原生污泥,处置的是处理后产物。

处理与处置的关系:处置决定处理,处理(产物)必须满足处置要求。

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污泥处理处置三条主流技术路线

有三点值得注意:

(1)应急不能够替代主流;

(2)土地利用概念在我国太宽泛,缺少与后续衔接;

(3)焚烧不低碳。

1、污泥处置方式的选择

产物资源化利用是污泥处置最高尚的目标。

选择污泥处理处置技术路线的核心是选择适合当地条件的处置方式和能够满足其产物处置要求的处理工艺。

为了确保处置的畅通,一个地区应该有应急情况下的处置方式,如焚烧的灰渣用于建材;或者厌氧消化、高温好氧发酵的有机土用于园林绿化不畅通时,填埋是备用的处置方式。

污泥处置方式的选择实际上是围绕有益物质利用和有害物质影响这对矛盾展开的。

世界各国相关技术发展和进步也都是以弱化这一矛盾为目标,着力改善处理技术。

世界各国经处理后的污泥产物,大多以循环利用为主要处置方式。只有在污泥循环利用风险过大时,才考虑经焚烧处理,灰渣进行填埋。

当前,德国实施污泥前端进行厌氧消化,获得沼气能源,后端焚烧处置,并从灰渣中回收磷矿资源,实现资源的最大化回收。

国际上污泥循环利用情况

美国:60%农业利用;

英国:79%土地利用;

丹麦、挪威:70%以上;

法国:50%农业利用;

澳大利亚:55%农业利用;

奥地利:部分地区支持农用;

荷兰、比利时:禁止农用;

德国:2017年8月出台污泥法(AbfKlärV),强制磷回收,减少土地利用,但仍有30%农用和景观用。

2、污泥处理工艺的选择

目的:保证处理产物在环境中得到安全消纳,这种消纳就是处置。

原则:以减量化为基础,以稳定化为核心,以资源化利用为目标,以对环境总体影响最小为宗旨。

稳定化含义:污泥中的固体物质、产生气味的物质和病原菌得到减少;其内涵是稳定化处理后的产物不再腐败发臭,而不腐败发臭的根本在于微生物对产物发生作用是缓慢的。

稳定化处理工艺:厌氧消化、好氧发酵、干化焚烧、热解(碳化)。

处置的是稳定化处理产物。blob.png

污泥处理工艺的选择

3、存在问题

(1)国内外衡量稳定化程度的标准欠合理

◆ 国内衡量稳定化的标准是有机物降解率(《室外排水设计规范》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》等),是不充分且不合理的,比如好氧发酵加入大量辅料导致有机物降解率失去意义,且未考虑进泥泥质的差异;

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