首先,污水處理的過程并不是簡單的將污染物轉(zhuǎn)移到了污泥中。所謂的污泥,其實是各種微生物與無機物質(zhì)的組合,在污水處理工藝中,大部分有機污染通過微生物的降解轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)化成自身的蛋白質(zhì)等細(xì)胞成分,以及CO2,氮氣等等物質(zhì)。但確實存在許多物質(zhì)只是被吸附到微生物組成的菌膠團中。
這也就產(chǎn)生了諸多污泥的負(fù)面影響,如果處理不當(dāng),遭到雨水沖刷或者本身含水率比較高(比如超過80%),水中的污染物會重新回到水體中,而且水中的微生物也會對人體、動物、生態(tài)環(huán)境等造成負(fù)面影響。如果印染廢水所產(chǎn)生的污泥處理不當(dāng),將會把整條河流染色;其他污水比如含鉻廢水、重金屬廢水等等所產(chǎn)生的污泥處理不當(dāng),后果可想而知。所以污泥也屬于危險性固體廢棄物,我習(xí)慣簡稱危廢。
我經(jīng)歷過若干個城鎮(zhèn)污水處理廠,當(dāng)然城鎮(zhèn)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥相對于整個污水處理行業(yè)來說,其負(fù)面影響性相對較小,但也不能忽視。這些水廠中,絕大部分的水廠對污泥的處理只能將含水率處理到80%以下。
其中最主要的原因就是投資、運行成本。 傳統(tǒng)的帶式壓濾機處理成本低,而且投資小,維護方面相對簡單,工藝成熟。而板框壓濾機就可以將污泥含水率處理到50%以下,體積將大大減少,而且此時污泥作為燃燒使用時,熱值也能夠達到要求。但是迫于政府對項目總投資的限制,做BOT的公司不可能自己額外增加投資,除非政府同意增加水價,實現(xiàn)額外投資的匯報回收。
污泥含水率的下降可以通過設(shè)備升級來實現(xiàn),投資相對較小。但是后續(xù)的作為燃燒材料、制磚、制作肥料等等聯(lián)產(chǎn)項目,需要政府在吸引投資的政策上給予優(yōu)惠。現(xiàn)在已經(jīng)有N多此類企業(yè),做的也非常好。現(xiàn)在已經(jīng)形成了一個生命力旺盛的污泥處置聯(lián)盟,聯(lián)合開發(fā)污泥市場。
綜合起來,所謂的困難之處就是政府的支持力度、各地環(huán)保部門的監(jiān)管以及政策導(dǎo)向性強制環(huán)保企業(yè)進行升級改造。對于企業(yè)來說,如果給予良好的投資回報率,那么選擇誠信、權(quán)威的企業(yè),相關(guān)企業(yè)的聯(lián)產(chǎn),這個市場的產(chǎn)值絕對不止是幾個億的問題。
污水廠產(chǎn)生的污泥,在學(xué)術(shù)上一般稱作污水污泥或城市污泥,前面已經(jīng)有不少人提到污泥的組成,這里不在累述,重點講兩個方面:
首先是污泥的干燥問題,經(jīng)污水廠脫水的污泥,含水率在80%左右,大致是一份泥四份水,假如可以干燥至含水率20%,那么其體積將縮至原來的1/5,對于每年如此大的污泥產(chǎn)量,降容率相當(dāng)可觀;此外,干燥后污泥的資源化利用前景也更好。
鑒于污泥中有機質(zhì)含量高,熱值相對較高。我曾經(jīng)做過測試,含水率(外水)10%左右的城市污泥,熱值高達10MJ/kg(標(biāo)煤的熱值為29.3MJ/kg),這里的污泥樣本還是未經(jīng)雨污分流的污水處理后的污泥(其中的灰分含量高達50%,降低了污泥熱值)。
假如污泥的干燥成本降低,完全可以把污泥丟到電廠燃燒發(fā)電。
其次,是污泥的資源化利用問題,現(xiàn)階段比較成熟的技術(shù)就是焚燒,污泥中的重金屬限制了其農(nóng)用,而熱解技術(shù)雖然可用于生產(chǎn)生物油和活性炭,但那氣味簡直難以忍受,而且流化床熱解技術(shù)實在是不成熟(實操階段發(fā)現(xiàn),主要是流化床無法自供熱,發(fā)明的雙床操作難度大,包裹電熱絲的話成本太高)。
一、污泥來源
首先要界定下污泥這個概念。廣義上來講,污泥包括污水污泥(即市政污泥,市政污水處理廠處理污水后的產(chǎn)物,包括初沉污泥、剩余污泥以及一部分沉砂池的污泥等)、工業(yè)污泥(工業(yè)污水處理后的產(chǎn)物,因工業(yè)廢水的來源不同而性質(zhì)迥異,比如可能含油、含某種物質(zhì)特別高等)、管網(wǎng)污泥(管道清淤得到的污泥)、給水污泥(自來水廠產(chǎn)生的污泥)以及河湖底泥(如疏浚河道挖出的底泥)。
一般意義上,我們指的是污水污泥,這一類最為常見,性質(zhì)接近,產(chǎn)量巨大,所謂的“污泥圍城”說的也是他。
二、處理處置的必要性
污泥的性質(zhì)具有兩面性:一方面,含有大量的有機物及氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì),使得他具有利用性的一方面(這也是污泥土地利用的基礎(chǔ));另一方面,污水含有的部分污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到污泥中,導(dǎo)致污泥含水量高、有強烈臭味,并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬和二惡英等難以降解的有毒有害及致癌物質(zhì),若未經(jīng)有效處理處置,極易對地下水、土壤等造成二次污染,直接威脅環(huán)境安全和公眾健康,使污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大降低,更引發(fā)多起社會公眾事件。
三、為什么處理處置有難度
這個問題問得好,十多年前人們在問:“為什么污水處理這么難?”,現(xiàn)在沒人問這個問題了,為什么呢?因為十多年前人們不重視,后來發(fā)現(xiàn)污水必須處理,不處理不行,于是投入人力、物力、財力(這個最重要)花大力氣治理水的問題。污泥也是如此。
觀念上的不重視、重水輕泥是導(dǎo)致污泥處理處置現(xiàn)狀的根源。
原來沒人重視這玩意,覺得污水廠只要把水處理完就好了,至于產(chǎn)生的這點污泥,隨他去吧。“白天分分開,晚上并并攏”,說的就是這個(最近幾年出現(xiàn)了幾個偷排污泥的典型案例,那以前就沒有嗎?只是覺得不夠上新聞而已)。于是,政策缺失、資金缺乏、意識淡薄、技術(shù)落后等一系列弊病暴露出來,導(dǎo)致污泥處理處置設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后(您看看之前的相關(guān)規(guī)劃就知道在資金投入上的差距了)。
比如標(biāo)準(zhǔn)前后不一的問題:為了降低污水處理廠運行難度,之前就簡單規(guī)定出廠污泥含水率80%即可,可問題是:80%的脫水污泥能去哪呢?填埋有隱患,焚燒熱值不夠,至于堆肥和消化,壓根就沒運行的好的。這樣前后過程都不銜接,怎么能搞好呢?唯一的優(yōu)點是:出了問題誰都沒有責(zé)任,反正污水廠合格了,填埋和焚燒設(shè)施也有自己的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),最后問題沒解決,但是各方都沒責(zé)任,索性倒河里吧!
四、處理處置方法
污泥的處理問題說白了就是解決含水率不斷降低的問題。目前常見的處理方法包括深度脫水、堆肥、消化等,最終處置包括土地利用、焚燒、填埋等。
深度脫水后污泥含水率在60%左右,可以直接填埋,緊急狀態(tài)下可以少量摻燒(與生活垃圾一起),但目前的化學(xué)調(diào)理用的鐵鹽+石灰居多,無機物增量高,引入了氯離子,對焚燒工況和爐體本身有一定影響。但這個技術(shù)成本低,化學(xué)調(diào)理藥劑很常見,所需的只是一臺壓濾設(shè)備(國內(nèi)產(chǎn)品很多),只要有填埋設(shè)施,下游就能打通,目前是很多地區(qū)上馬的工藝。堆肥的惡臭問題太嚴(yán)重,但最致命的是產(chǎn)品鏈沒有打通,最終產(chǎn)品無出路。厭氧消化適合大型污水廠,設(shè)備和自控要求很高,操作難度高,特別是國內(nèi)污泥的高含砂量問題,不知折騰壞了多少設(shè)備商和運行人員。
最終處置的角度講,不管是國內(nèi)外,都把土地利用放到第一優(yōu)先級了,即盡可能利用污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)。但土地利用必須要經(jīng)過堆肥、消化等預(yù)處理,確保達標(biāo)方可應(yīng)用。最大的問題是重金屬問題。我國對土地利用的幾個方面(園林、綠化、土壤改良、農(nóng)用等)均有標(biāo)準(zhǔn),還是比較嚴(yán)格的,但在實際過程中很多地區(qū)對此意識不足,以為把污泥倒地里就算了土地利用了,這一點后果很嚴(yán)重,污泥是不能直接土地利用的!!!
焚燒是國外比較常見的做法,國內(nèi)也開始探索了,污泥可以單獨焚燒(國外很多、國內(nèi)基本沒有),也可以和生活垃圾(煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)、可以協(xié)同利用熱源和煙氣凈化設(shè)備)、燃煤電廠(必須經(jīng)過嚴(yán)格環(huán)評,因為電廠的煙氣凈化和生活垃圾焚燒設(shè)施的煙氣凈化是不一樣的,添加污泥后可能產(chǎn)生污染)和水泥窯(還是煙氣標(biāo)準(zhǔn)的問題,另外謹(jǐn)防部分項目以污泥處理的名義拉動水泥行業(yè)產(chǎn)能)一起摻燒。焚燒前一般要干化處理,含水率降至40%時,不會影響焚燒工況了,熱值已經(jīng)很接近了,我們在焚燒廠做過實驗,文獻上也可以參考。我個人比較推薦這個。
填埋是最簡單的方法,技術(shù)難度低,但一定要注意:現(xiàn)在的入場標(biāo)準(zhǔn)是60%,80%的污泥是不能填埋的,可能滑坡、沉降等土力學(xué)風(fēng)險。
隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化水平的提高,我國城市污水廠污泥產(chǎn)量快速增加,據(jù)估算2011年我國污泥產(chǎn)量(80%含水率)超過3000萬噸。污泥處置技術(shù)包括衛(wèi)生填埋、焚燒、好氧發(fā)酵以及資源化利用等方法,其中污泥好氧堆肥以其投資和運營成本適中,同時又能資源化利用污泥中的有機質(zhì)及營養(yǎng)元素,是《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南(試行)》中推薦選用的技術(shù)路線。
目前國內(nèi)、外常見的污泥好氧發(fā)酵技術(shù)主要采用混凝土構(gòu)筑的槽式或倉式結(jié)構(gòu),通過人工或機械翻堆、配合自然或強制通風(fēng)來維持堆體中的有氧狀態(tài),保證堆體溫度和微生物的正常生長。在堆肥過程中產(chǎn)生的臭味、水蒸氣、滲濾液等難以控制,嚴(yán)重影響周圍環(huán)境,損害公眾健康。另外,堆肥還存在堆肥時間過長、占地面積大等諸多問題。
2012年8月14日,中國社會科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究所發(fā)布的2012年城市藍皮書《中國城市發(fā)展報告2012)》和國際歐亞科學(xué)院中國科學(xué)中心、中國市長協(xié)會、聯(lián)合國人居署聯(lián)合發(fā)布的《中國城市狀況報告2012/2013》中指出:2011年末,中國共有657個設(shè)市城市,各級城市總的行政轄區(qū)面積為521.6萬平方公里,占國土960萬平方公里總面積的54.3%。建制鎮(zhèn)的數(shù)量增加至19683個。2011年中國大陸人口134735萬人,其中城鎮(zhèn)人口69079萬人,鄉(xiāng)村人口65656萬人,城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒戎剡_51.27%,城鎮(zhèn)人口首次超過農(nóng)村,是中國社會結(jié)構(gòu)的一個歷史性變化。
從十八大報告到中央經(jīng)濟工作會議,從“十二五”規(guī)劃到總理講話,新型城鎮(zhèn)化均被賦予重要地位,中央將其定為國家重要發(fā)展戰(zhàn)略,成為中國經(jīng)濟長期發(fā)展的最大潛力。
根據(jù)《中國低碳生態(tài)城市發(fā)展戰(zhàn)略》的研究成果,到2050年,中國的城鎮(zhèn)化水平將達到70%~75%,全國經(jīng)濟總量中城市經(jīng)濟的貢獻率達到90%。
藍皮書指出,面對以城市型社會為主體的城市時代的悄然到來,中國的城市發(fā)展面臨包括環(huán)境生態(tài)壓力、城市安全、社會分化等一系列問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
資源與環(huán)境是當(dāng)代城市建設(shè)和管理的重要內(nèi)容,特別是土地資源和水資源,事關(guān)城市的可持續(xù)發(fā)展能力、人居環(huán)境安全和公共安全。
按照新標(biāo)準(zhǔn),中國有2/3的城市空氣質(zhì)量不達標(biāo);全國城市水質(zhì)為較差級和極差級的監(jiān)測點占57.2%;2/3的大中城市陷入垃圾包圍之中;城市自然植被覆蓋較低,鋼筋水泥叢林面積不斷擴大,城市綠地占城市建設(shè)用地比重僅有10%。城市濕地面積銳減,生物多樣性持續(xù)減少,城市地下水過度開采,地面加速沉降等。
目前環(huán)境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制,環(huán)境矛盾凸顯,壓力繼續(xù)加大;一些重點流域、海域水污染嚴(yán)重,部分區(qū)域和城市大氣灰霾現(xiàn)象突出,許多地區(qū)主要污染物排放量超過環(huán)境容量。
城市基礎(chǔ)設(shè)施是城市發(fā)展水平和文明程度的重要支撐,是城市經(jīng)濟和社會協(xié)調(diào)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。中國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在城鎮(zhèn)化的推動下不斷加速,2010年城市市政基礎(chǔ)設(shè)施投資達到14305億元,比2005年增加了155%。
可以預(yù)見,在未來二三十年內(nèi),城市供水、污水處理、垃圾處理、燃?xì)狻⒐帷⒌缆贰@林綠化等城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必將隨著新型城鎮(zhèn)化進程的不斷推進而呈現(xiàn)大規(guī)模的增長。同時,全球正面臨著氣候變化和資源環(huán)境的巨大壓力,外延增長式的發(fā)展已難以適應(yīng)新形勢下的多種需求。因此,綠色、生態(tài)和低碳的可持續(xù)發(fā)展模式成為中國新型城鎮(zhèn)化新的努力方向。
馬云在韓國首爾大學(xué)演講時曾大膽預(yù)言,本世紀(jì)偉大的公司要致力于解決“社會問題”。
污泥中富集了造成水體污染的有機物、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,同時含有大量的致病微生物,易腐爛發(fā)臭,若處置不當(dāng)會造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,同時也是一種極大的資源浪費。據(jù)統(tǒng)計,我國僅有約10~20%的污泥實現(xiàn)了安全化和無害化處置,大量的污泥未能有效處置。污泥產(chǎn)量大、處理不當(dāng)會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,同時,污泥中又含有大量的營養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過妥善處理會是一種新的資源。
2007年以來,在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的牽頭下,國內(nèi)從事城鎮(zhèn)污水廠設(shè)計和運行的多家單位聯(lián)合開展標(biāo)準(zhǔn)研究,歷時4年共發(fā)布了9項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。接下來的幾年相繼頒布了各類技術(shù)導(dǎo)則4項。2012年4月19日國務(wù)院發(fā)布的《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》,“十二五”期間我國擬新增污水處理及相關(guān)投資額約4300億元,其中污泥處理和處置設(shè)施投資347億元。這一系列的技術(shù)文件對污泥處置的技術(shù)選擇、技術(shù)發(fā)展趨勢、具體實施方案以及投融資方式等都做了一些引導(dǎo)性的規(guī)定,為我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置指明了發(fā)展方向。
目前,國內(nèi)外正在使用的污泥處置主要方式有填埋、焚燒、堆肥、資源化利用等。填埋技術(shù)處理成本低,但是占地面積大,填埋氣體、滲濾液多且難處理。焚燒技術(shù)減容效果顯著,污泥的熱值可以得到利用,但是運行成本較高,并且存在大氣二次污染的問題。厭氧消化技術(shù)能夠回收能源物質(zhì),但是運行管理難度大,成功案例不多。好氧發(fā)酵技術(shù)投資運行成本較低,并且產(chǎn)品可以制肥,資源化效果顯著,管理運行簡單,適用污水廠的規(guī)模廣。通過對現(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)的分析和調(diào)研,研發(fā)團隊選擇了污泥好氧發(fā)酵這條技術(shù)路線,以實現(xiàn)處理成本低、產(chǎn)品資源化的目標(biāo)。
城市污水處理廠出來的泥風(fēng)險不大,但電鍍污泥,印染污泥等被列為危險固廢的污泥若沒得到合理處置存在較大環(huán)境風(fēng)險。目前國內(nèi)外都有較好的處理污泥技術(shù),處理難度其實不大,但關(guān)鍵在于管理水平和認(rèn)識水平。管理體制不夠細(xì)則,污泥產(chǎn)生單位不夠重視是目前處理污泥的主要困難.污泥也是市政污水接觸一些,污泥大方向分類市政污泥和工業(yè)污泥,工業(yè)污泥很多有重金屬、油類、有毒有害物質(zhì)等,經(jīng)常做危險廢物處理,有相對應(yīng)的危險廢物處理的工藝,焚燒、填埋等。市政污泥,我們接觸的大多數(shù)是要運往垃圾填埋場,但是目前的60%的含水率要求,就比較尷尬,常規(guī)的污泥脫水工藝,處理后,含水率是80%,要做到60%,沒有特別成熟可行,成本低的工藝。一直以來,污水處理都存在重水輕泥現(xiàn)象,但污染物只是轉(zhuǎn)移到了泥中,所以為了避免二次污染,肯定要將污泥資源化、穩(wěn)定化、無害化和減量化,常見的技術(shù)有填埋、焚燒、堆肥和厭氧消化等,但迫于技術(shù)、成本以及思想觀念等各方面的原因,現(xiàn)在污泥的治理還不能令人滿意。