杭世珺详解污泥处理处置案例及技术对策
更新时间：2007-10-25 19:01
来源：中国水网
作者: 杭世珺
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我发言的题目是“污泥处理处置案例分析及技术对策”，这个题目其实在前一段时间的战略论坛里的一个热点、难点话题的时候，曾经讲过一次。当时给的时间比较短，今天会扩展讲一下。
今天只是论坛，所以只是讲我个人的论点，如果有不同的观点都可以讨论。
四项污泥标准即将实施
今年第四季度左右，有四项新污泥标准要实施。一个是城镇污水处理厂污泥处置的分类；一个是城镇污水处理厂污泥的泥质；第三个是城镇污水处理厂污泥处置里面园林绿化用的泥质；第四个是混合填埋的泥质。
新标准出台以后，有一些相关的主要指标变化。一是我们城镇污水处理厂的出厂的污泥是要求含水率小于80%，在污泥泥质里面这一块是新增的，但是在污染物排放里面2002年的标准里面是有的，也是小于等于80%。二是城镇污水处理厂园林绿化用污泥含水率是小于45%，有机质含量不小于20%。三是混合填埋污泥的泥质有一个比较大的变化和要求。因为我们现在国内大部分处理厂的污泥是走填埋的路子，不管现在填埋有多少反对的声音，但是我们没有很好的出路。绝大多数还是走了这样的途径。新标准出来以后，含水率要求小于等于60%才能进填埋厂。而且不能全量填埋，必须和垃圾有一个混合比，要小于8%。由此给我们带来了新的问题，如果像现在一样污泥还要进行填埋，那么含水量必须降下来，而且土地力学必须要有，否则会产生滑坡。因为污泥的横向剪切强度很小，要横向大于25千牛/平方米。这样的话污泥不能直接进入填埋场，而且焚烧之后我们可以做填埋也要有一个比例要求。
污泥处理的常规技术
下面介绍一下污泥处理技术主要类别，常规的技术无非是这几种：污泥消化、污泥堆肥、污泥干燥、污泥焚烧、污泥再利用。相对来说通过污泥厌氧消化体积可减少30%左右，同时还可以降解有机污染物，产生甲烷气体，而且污泥的稳定性可以达到我们的要求。污泥堆肥一般用的是好氧，但是必须加填充剂和骨料，这样同样可以达到污泥稳定化和资源化的要求。总体来说费用是比较低的，而且高温堆肥可以达到卫生学的指标。污泥干燥前一段时间用得比较多，因为常规脱水脱去的是自由水或者是间隙水，但是污泥颗粒内部的水是很难去除的，这必须要用热干化的办法去除。
这里有一个重庆污泥处理厂污泥填埋的图片。实际上污泥是不成型的，我刚好3个月前和3个月后去这个处理厂，发现这个沼泽地仍然存在，所以堆在那里让它干化是不可能的。
还有一个是污泥焚烧，这是一个热处理的技术，污泥经过焚烧之后，有毒、有害的物质都可以在高温氧化下热解，这可以比较好的实现污泥的减量化、资源化等。
污泥建材利用是利用污泥及焚烧产物，制造砖块、水泥、陶粒、玻璃等。目前，国际上污泥建材利用是可持续发展的污泥处置方式之一。
北京水泥厂在用水泥窑处理污泥，实际上是用水泥窑的余热作为热源将脱水污泥热干化。这样产生的尾气同样进入水泥窑里面一并进行处理，所以是没有危害的。
案例分析
我在全国找了4个案例，因为不同的案例是很难找的。
第一个是最普遍的污泥厌氧消化、脱水去做肥料，这是北京高碑店污水处理厂的这种工艺。高碑店的处理工艺大家是比较了解的，它是经过中温厌氧消化，经过了一级、二级消化池之后，污泥脱水是两部分。一部分是到大兴一个堆肥厂堆肥。另外还有一部分，进行了填埋。产生的沼气用来发电。高碑店现在处理的污泥量是76%含水率的是528吨/天，处理的干污泥量就是127吨/天，沼气的产量是25000方，沼气的发电量是100到120万度，可以供厂内25%到27%的用电量。污泥处理费一吨是70元，折合到污水污水处理中，是7分钱。
污泥达到80%的含水率以后，有一部分堆肥之后进行了填埋。大概有30%到40%的是进行了堆肥，大概是158到211吨，剩下的采用了填埋。采用的堆肥是静态仓式堆肥。这个运行处理费包括运输费是60到65元钱，基本上保持了平衡。
第二个案例是上海石洞口污水厂污泥焚烧，这个干化是低温焚烧和高温焚烧。它的含水率是70%是213吨/天的脱水污泥。项目占地面积是6433平方米。
工艺流程是：先经过低温污泥干燥，达到了10%的含水率，然后到高温焚烧炉，焚烧炉的温度是850度到900度。整个产生的高温烟气，经过了余热利用，低温的烟气就排放到了大气中。它是进行了烟气处理，保证我们排放到大气中的烟气是合格的。
污泥干燥这一块所用的热源是用的导热油。导热油在加热污泥干燥炉，然后污泥干燥炉通过加热污泥进行干化。
此项目建设费是大约8000万左右，运行费每吨是152元，这是每天70%的含水率的。
第三个案例是广州沥窖污水厂污泥干化，它的污泥干化是一个半干化，它是一个试验。用集装箱式的设备，处理量每天是5万吨，相当于处理99%含水率的污泥是500吨。从二沉池直接抽取污泥，然后通过有机和无机的絮凝剂，90%的含水污泥经过了板块压滤机后脱水率是60%。这个脱水污泥再和干化以后含水率5%的泥搅拌以后，含水率降低到30%。实际上有5%的含水率污泥的回混，30%的污泥有8吨制砖，其他的一直在系统内循环。
从流程框图可以看出，从二沉池出来的污泥，就是99%含水率的，经过了离心浓缩以后达到了90%的含水率。到了板框压滤以后就是60%，那么在干燥以后的污泥回混，回到配料搅拌这里，之后含水率降低到了30%，然后有8吨制砖。
那么它现在做的烧结砖是5000块，而且产生的尾气可以急冷，是可以避免二噁英的产生。重金属溶出试验，低于国家相关标准，可以做绿化肥料和低热值燃料。它的建设费80%的含水率，大约每吨污泥是60万元，运行费是220元。
第四个案例也没有实际运行，在试验研究的基础上正在做设计。这样的例子很难找。是上海松江污水厂半干化加好氧堆肥的案例。它每天处理120吨的污泥，包括一、二期脱水消化污泥与三期脱水生污泥。利用原来厌氧消化池产生的沼气作原料，不足的部分用重油来补充。用卧式涡轮薄层干燥机进行干化。脱水污泥含量率由80%降至60%～65%。当然它做填充剂的时候有VT菌。
这是它的流程，120吨80%的污泥，经过干燥机（要给导热油），到一个冷凝器里面，气体冷交换再回来，到了污泥浓料泵后成为半干化的污泥。然后进入下一个流程，进行好氧堆肥。用的是好氧高温发酵，温度是60到70温度，还要进行陈化，可以把含水率降到25%。有一部分可以做园林绿化肥和土壤改良剂。还可以用作复合肥。这个案例的工程建设费用是每吨26万，但是运行费每吨小于80元有一点问题。
日本污泥处理的历史变迁
我想把日本的整个污泥处理和历史的变迁的情况说一下，在时间和发展程度与我们国家做一个参考。日本在1922年的时候污泥开始进入海洋，进行填海。因为这是最便宜，运行费最低的。到1999年的时候，全世界海洋倾倒污泥的国家只有日本和韩国了。到了2007年4月1日开始，日本禁止海洋倾倒污泥。
上世纪60年代日本采用了卫生填埋。操作较简单，投资费用及处理费用较低，适应性强。由于大量侵占土地及潜在的土壤和地下水污染，而且填埋还需要长期后续管理等问题。填埋逐渐呈下降趋势，根据2004年统计数据，仍有约30%的填埋处理。实际上欧洲已经有一些标准出来了，有机物含量超过5%已经不许进填埋厂了； 污泥堆肥是1954年日本也开始尝试进行的，但是一直没有很广泛地推开。我记得20多年前去日本的时候，几个大的处理厂都是一袋一袋做污泥堆肥，做得很好。但是实际上这条路他走起来很吃力，因为日本的土地很少，农田也很少。所以，现在是小规模的没有重金属存在的污泥在进行一些堆肥厂。国家执行非常严格的堆肥重金属的含量标准；污泥焚烧日本也是在60年代开始尝试的，开始时用的不是流化床，而是采用多膛焚烧炉，现在流化床在日本是一个趋势。
日本的发展趋势是往资源化，从开始的无害化、减量化一直到资源化利用。这几年一直在建设材料上做努力，几乎把焚烧灰全部利用，一个是作为土壤改良剂，还有就是做混凝土制品。当然还有一些配比。很多人去过日本，下雨的时候日本的透水砖基本上没有什么积水，另外还可做沥青的添加料，还有最近几年的发展做水泥原料中的部分添加料。这也是日本目前研究的重点方向，
日本的发展趋势是往资源化，从开始的无害化、减量化一直到资源化利用。这几年一直在建设材料上做努力，几乎把焚烧灰全部利用，一个是作为土壤改良剂，还有就是做混凝土制品。当然还有一些配比。很多人去过日本，下雨的时候日本的透水砖基本上没有什么积水，另外还可做沥青的添加料，还有最近几年的发展做水泥原料中的部分添加料。这也是日本目前研究的重点方向，
2006年在东京多摩地区将焚烧灰作为水泥原料。同时他们又发展了熔融，温度在1000到1200度的时候，可以把重金属的问题很好地解决。熔融之后的污泥已经像玻璃状了，可以做很多的透水砖、融水剂等等。日本还做了干化污泥的发电。2003年8月在长崎县有一个发电厂，它首先是用有机污泥，这是生物污泥。这不像我国混在一起，它是生物污泥的，干燥以后作为燃料进行焚烧，再掺到煤里进行燃烧。2007年8月在福井县也把污泥干燥以后与煤混烧发电。但是，根据日本给我们的信息，污泥作燃料发电比使用石油或煤炭的成本还要高。
咱们再纵观一下日本的污泥处理处置的变迁，我国跟他们有很多相似的地方。1960年代以前自然干化、填埋。跟高碑店最原始的时候是一样的。那么到了60年代就开始了厌氧消化、脱水、垃圾场填埋。那么70年代他生产是要走脱水以后做肥料，然后作为农田利用。有很多国情和市场的问题，还有重金属的问题。80年代随着综合国力的增强和经济的发展，开始了焚烧，用炉渣去填海。到了90年代他开始做建材了，2000年开始脱水、焚烧做水泥材料。那么到了2000年末，就是炭化出来了，炭化、热干化做发电厂燃料。这就是做有价值的燃料和煤进行混烧。以后的发展趋势可能是汽化还有做内燃机燃料、电池。再以后就是湿法氧化。
日本污泥的利用率是显著增长的，从1988年开始到2003年，2004年是一个铺垫，它是持续增长的。日本强调污泥的再利用和资源化，实际上这是我们全世界的战略目标，要减量，能源不足要节省能源，符合全世界发展的战略目标。
实际上我们国内的情况跟案例很相似。我们国内的厌氧消化是高碑店的，到2004年石洞口就建成了。现在我们又在研究做建材、水泥，实际上走的思路和路线跟他们是一致的，只是我们比他们滞后了。
我国污泥处理处置的技术路线
那么我们国家应该怎么办？我们的污泥的处理处置路线应该走什么方向？这是一个难题。今天是论坛，我说一下自己的观点， “十一五”污水处理的规划中有污泥的内容，现在还没有批复下来，我介绍一下报批稿的内容。污泥处理处置的指导思想是：以无害化为首要目的，稳定化为首要手段。稳定后的污泥以填埋为主要处置方式。当时提的时候我们还没有提出60%含水率的问题，从目前的国情来看，这条路线是符合国情的。
在目前国情下，“十一五”的规划里做了几种技术路线和工艺路线。一个是浓缩、厌氧消化、脱水、干化到填埋，这一直是国内的主导路线。一些大的城市和经济条件允许的城市，我们要采用这条路线。这在“十一五”规划的时候占全国的60%左右。当然，现在有些已经用到了干化加焚烧这样更完全的处理方式。考虑到它的费用、经济性、管理水平、设施的能力等，这个工艺当时定的是在经济发达的大城市可以优先地起步采用，要跟国际接轨。当时定的是15%采用这个工艺。在中小城镇，因为周围有一些农田或者是绿地，因此采用的是浓缩、脱水以后堆肥，堆肥不一定都做肥料，能够做园林绿化也可以，重金属不超标的也可以做农田利用。当然了，含水率60%以下也可以填埋，或者是经济允许的条件下可以做半干化。这个占我们全国里面处置率的25%左右。
这是咱们“十一五”当时做的污泥处理处置的主要的指导思想和技术路线。根据我们前面做的案例的分析，以及日本的发展进程和“十一五”提出来的这几种方式（我觉得我们“十一五”只是近期的），以后我们国家的污泥处理处置到底采取什么样的路线？
这是咱们“十一五”当时做的污泥处理处置的主要的指导思想和技术路线。根据我们前面做的案例的分析，以及日本的发展进程和“十一五”提出来的这几种方式（我觉得我们“十一五”只是近期的），以后我们国家的污泥处理处置到底采取什么样的路线？
我先把刚才4个案例做了一个综合的比较。能够全量处置的就是焚烧。我把它都折成了80%的含水率的费用。上海石洞口平均处理一吨建设费用是25万，运行费是240元/吨，但是没有考虑脱水费用。广州的沥窖污水处理厂建设费每吨是60万，运行费是200元到220元。上海松江这个我们不去比较，因为这个数给得不是很可靠。高碑店的厌氧加堆肥，每吨建设费是25万，堆肥是12万，那么运行费在处理里面的是67元/吨，堆肥是65元/吨。因此，我们以后的技术路线的思考第一个是厌氧消化、脱水然后半干化，或者是做堆肥和土地利用、农田利用或者是半干化填埋。这个是根据情况而变。另外，我们应该引入一些新的工艺和新的技术路线，像半干化也做建设材料等等。或者是半干化焚烧以后做水泥的添加料，或者是像日本正在研究的炭化和热干化以后作为电厂的燃料，与煤一起来焚烧。
我们主体的思路定了以后，我自己提出一个需要研究的问题，还有很多的疑问和很多没有解决的问题。首先关于直接和煤焚烧的问题，我们现在国内有一个厂，是用了80%的污泥饼，直接喷入到泥的焚烧炉，混合以后焚烧发电。我认为这个在国内是个过渡期。比如说某个省或者是某个市，他污泥填埋的地方没有了，总比随便乱堆好，毕竟把我们的污泥解决了，全量处理了，给100元，电厂全给解决了。
但是存在的疑虑是，80%含水率的污泥热值很低，150到200大卡。我们都是20%到30%的添加率。不添加污泥的燃料热损失13%，混合后热损失36%，增加燃煤消耗。还有一个问题是，近年国外直接混烧的实例没有详细报告，有干化后生物污泥混烧实例，多为水泥窑，少数为新建大型电厂的燃煤锅炉。
另外，我们国家现在还没有污泥和煤混烧的法规和标准，现在大家用的是锅炉的尾气标准和大气尾气排放标准。但是没有考虑污泥的排放标准，它比燃煤里面相同的物质更容易分解，所以很多的地方是不一致的，但是我们没有很深入地研究这个事。我也问过日本，他很多都是污泥的焚烧厂。他用的只是废弃物排入大气中的一个标准，不像我们，垃圾是垃圾的，污泥是污泥的，有很多个标准，但缺少这个标准。美国和欧盟已经有混排的标准了，现在热点的话题是对于汞的减排，而且要求有措施，像这样的问题我们都没有跟上。
第二个是关于污泥作为生产水泥的添加料。有两种情况，我们在顺义做的试验是烧制水泥的时候代替石灰石。我们用干化污泥代替石灰石，只能代替其中的1/3，还有代替水泥原料里面的黏土，也只是代替一部分。从生产型的试验来看，烧的砖的强度等等都没有问题。但是，产生的尾气和废渣以及其经济性仍然没有很好地研究。我到广州污泥烧砖的现场看了之后，一直有疑惑，为什么日本用焚烧灰去做砖，不用带有有机物的污泥去做呢。跟广州的专家讨论后，他们认为是不影响强度和质量，但是从表观上来看，有很多的结疤。结疤的问题说明有机物在烧窑的过程里面是不均匀的。
总体思路我上次说是土地利用，现在仍然是，又加了一个资源化。所以除了土地利用还有建设材料，要特别重点研究干化和半干化的问题。实际上干化比半干化有很多优点，更加安全。还有经济性，半干化产生的含水率大概都是50%到60%左右，刚好可以做堆肥的原料，可以到填埋厂，也可以做燃料。
最后，特别要感谢上海城环水务公司的周丕仁经理，上海市政设计研究院的张辰总工等等，他们给我这个报告提供了很大的支持。
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