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我國污泥處理處置存在的問題原因以及國外技術的介紹
2017-04-05 10:02:12我國污泥處理處置存在的問題原因以及國外技術的介紹
我國污泥處理處置存在的問題和原因
污泥處理處置的目標是減量化、穩定化、無害化和資源化，污泥通過減量化、穩定化、無害化可以避免污泥的二次污染，通過資源化可以進一步實現對污泥中富含的有機質、氮、磷、鉀等營養元素的資源利用。
目前我國污水處理廠的污泥處理設施基本實現了污泥減容，但由于污泥*終處置技術路線不明確、投資和運行資金不到位、法規監管體系不完善等原因，污泥處理處置還沒有真正實現穩定化、無害化、資源化，存在著嚴重的二次污染風險。
我國污泥性質和國際普遍適用的污泥技術路線存在差異
我國目前的污泥性質和國外發達國家相比存在很大差異，主要表現在：
(1)低有機質(發達國家VSS/SS為60%～70%，我國VSS/SS為30%～50%);
(2)高含砂量(污水處理廠普遍采用了圓形沉砂池，脫砂效率低;大量的基建、施工建設，導致泥砂水排入污水管網系統等);
(3)重金屬含量高(工業污水源頭重金屬處理系統不完善)。由于污泥含砂量高、有機物低、熱值低，大大影響了污泥能源化處理的經濟效益。由于污泥重金屬含量高，直接影響了污泥土地利用的可能性。
我國污泥泥質特征和很多新興發展中國家與地區(如東歐、中東等)相類似，屬于典型的城政建設、經濟高速發展且同步發展的模式。我國的飲食結構和生活習慣會對污泥性質產生一定影響，但不是主要因素。調查發現在一些污水管網完善、大型基建項目(如地鐵等)已完成的城市和區域，污泥中的有機質比較接近國外普遍水平。隨著我國未來化糞池的減少，沉砂池優化和改善，工業廢水處理的監管及城市管網系統的完善，大型基本建設的完成，污泥特性會得到改善，有機物含量會有所提高。
污水處理廠
污泥穩定化、無害化處理程度低生污泥是污染物，含有易腐有機物、惡臭物質、病原體等，脫水效率低，衛生條件差，污泥穩定化處理是污水處理廠必不可少的一個環節。造成我國污水處理廠污泥穩定化、無害化程度低的原因有：
1、 污水處理廠建設“重水輕泥”，投資不到位我國城市污水處理廠建設過程中存在嚴重的“重水輕泥”現象，投資嚴重不足，發達國家污水處理廠的污泥處理投資成本和運行成本占污水處理廠總投資的30%～50%，而即使在我國“十一五”期間，污泥處理的投資比例僅為10%～20%，甚至更少，運行費中只包括污泥的減容和外運，大多數中小型污水處理廠往往只考慮到污泥濃縮、脫水工序，沒有考慮到污水處理廠內污泥穩定化、無害化處理的問題，缺乏污泥穩定化要求的約束性指標。即便是一些污水處理廠建立了污泥穩定化處理設施，但由于沒有明確的規范要求和約束性指標考核，運行單位積極性不足，大部分處于閑置狀態。因此，我國污水處理廠僅完成了污泥的初步減容過程，并未完成污泥的穩定化處理。
2、 污泥厭氧消化穩定功能的認知差異
厭氧消化是較為普遍的污泥穩定工藝。國外采用厭氧消化工藝的目的是實現污泥的穩定化，降解易腐有機物(降解率一般在30%～50%)，提高污泥脫水率(一般可以提高3%～5%)，降低污泥脫水的藥耗(降低20%～30%)，改善污泥脫水的環境衛生條件，避免處置過程中二次污染的風險。發達國家的污泥即使進入填埋場處置也要首先進行穩定化處理，很多大型生活污水處理廠如漢堡、慕尼黑等，即使污泥*終處理采用焚燒路線，在焚燒前也進行了厭氧穩定化處理。污泥厭氧回收沼氣能源只是厭氧穩定化和無害化處理的資源化回收副產物。
但在我國很多運行管理部門，認為污泥厭氧消化主要是為了產沼氣，僅用沼氣回收量的多少來衡量厭氧系統的效益，忽略了厭氧消化實現污泥穩定的本質功能。由于我國目前污泥有機質含量低，產氣量低，成本效益不明顯，加上無污泥穩定的約束性指標要求，厭氧消化設備運行管理要求高，多為進口設備，操作人員要求高，僅僅通過沼氣的回收無法體現其經濟效益，顯得污泥厭氧消化穩定化處理對污水處理廠來說是一個多余的工藝，導致近2/3的厭氧消化設備處于不運行狀態，對污泥厭氧穩定化處理的是否適用于我國產生了懷疑。其原因不是厭氧消化工藝本身的問題，依目前的技術水平，利用生物方法實現污泥穩定，能源回收，無論從投資和運行，還是從減少二次污染來說，都是一種簡單、經濟、有效的方式。
隨著未來污泥泥質的改善，以及污泥預處理高級厭氧消化技術、污泥高干度厭氧消化技術、污泥與城市有機質協同厭氧發酵等技術的開發應用，加上污泥厭氧消化效率及產氣率的提高、未來能源價格的上漲及能源的總量控制，厭氧消化設備的國產化率提升，污泥厭氧穩定的總體效益將會得到大大提高。
3、污泥衛生填埋無污泥穩定化的要求
發達國家對污泥穩定化有明確要求，只有后續處置過程有明確的穩定化處置工藝時才可以考慮在污水處理廠內不建穩定化處理設施(如集中好氧堆肥、焚燒等)。未經穩定化處理的污泥不能衛生填埋。由于我國沒有這一要求，使得目前我國進入填埋場處置的污泥(占總量的40%～60%)無需進行穩定化處理。
4、 缺乏強有力的約束性指標
我國對污泥處理在建設過程中沒有明確的污水廠內污泥穩定化和無害化的強制性規范要求和監管指標，監管部門缺少像污水處理出水COD這樣的約束性指標來實現污泥的穩定化和無害化處理，導致污水處理廠在設計建設過程中無需考慮污泥的穩定化和無害化處理。
5、 污泥*終處置目標和技術路線方向面臨雙重選擇
國外發達國家在實現污泥安全處置的基礎上，已經開始向低碳與資源化的方向發展，由于我國污水處理起步較晚，污泥的*終處置面臨著安全處置和資源化利用的雙重選擇，到底應該把污泥看作廢棄物還是資源，意見不一致。在將來是否繼續允許污泥填埋，針對資源化的處置手段有何政策，國家優先發展何種處置方式等問題沒有明確的情況下，地方政府往往因地制宜，采用*簡易的臨時性手段來解決污泥問題。
6、政府相關部門的協調
污泥的*終處置在世界范圍內都是一個難題，一方面由于投資很大，經濟效益難以體現，另一方面涉及到的部門廣，需要各方面協調和配合，如農業部門、林業部門、環保部門以及建設部門等。
城鎮污水處理廠污泥的處理處置不同于污水處理，污水處理基本上是建設部門內部的事情，推進的工作難度低。但污泥處理處置是一個需要跨行業、跨部門的難題，需要部門之間的相關政策協調。如果不同的部門從自身管理職能出發，制定相應的政策、規范和標準，將有可能使部門之間的政策、標準相互矛盾，使污泥處理處置在操作層面上很難推進，面臨技術路線的選擇和政策和法律法規方面的障礙。
國外污泥處理處置的現狀和經驗
國外發達國家很早就意識到污泥的處理處置是污水處理過程中必不可少的環節，從法律和政策上都對污泥處理處置的目標作了明確規定，并在執行上通過一系列政策予以保障。盡管在執行過程中也遇到與我國類似的跨行業等方面的協調問題，但是由于從國家層面目標明確，政策體系完善，使得污泥處理處置的問題得到了比較好的解決。
1、國外污泥處理處置現狀
美國有約16000座污水處理廠，服務2.3億人口，日處理污水量1.5億m3，年產污泥量3 500萬t(以80%含水率計)。建有650座集中厭氧消化設施處理58%的污泥;700座好氧發酵穩定處理設施處理22%的污泥;污泥的*終處置方式分布為：60%農用、3%生態修復、17%填埋和20%焚燒。
歐盟國家的50 000座污水處理廠年產污泥量4000萬t(以80%含水率計)，有50%以上的污泥進行了厭氧消化穩定處理，其中英國的污泥厭氧消化率達到66%。污泥的*終處置方式為：50%以上農用、20%填埋、20%焚燒，污泥填埋量持續減少，土地利用量逐漸增加，焚燒量維持不變。英國、丹麥、挪威、芬蘭、盧森堡的土地利用均已超過60%。
德國的城市污水處理廠總規模達2 800萬m3，污泥年產量1 000萬t(以80%含水率計)，污泥已經實現100%的穩定化處理，對穩定化(厭氧消化停留時間不小于20d、好氧穩定污泥泥齡大于25d、好氧堆肥溫度不小于55℃等)和無害化提出了量化的約束性指標，規模5 000m3/d以上的污水處理廠采用污泥厭氧消化穩定工藝。通過回收污泥中的生物質能源可以滿足污水處理廠40%～60%的電耗需求，碳減排效益十分明顯，污泥的*終處置50%土地利用，50%為焚燒或協同焚燒，污泥填埋要求有機質含量低于5%，脫水污泥已禁止進入填埋場。pH做為*基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國的環保事業帶來可觀的經濟效益。我們美國BroadleyJames生產的E-1312 pH電極經久耐用，質量可靠，測試準確，廣泛應用于各級環保污水監測以及污水處理過程。
英國規劃2020年可再生能源要達到總能耗的15%，污水行業要求達到20%。據此制定了有機物質厭氧消化設施的建設規劃：將回收近9000萬t農牧業可降解廢棄物，1 500萬t市政可降解固體，750萬t污泥中的生物質能，所有生物質能進行發電(CHP)或熱能綜合利用。
2、管理和監管體系
國外污泥處理處置在管理和執行層面上責任主體明確，管理層面責任主體有權威的專家委員會指導制定污泥處理處置規劃、目標和技術路線，建設部門負責項目立項和審核，監管*部門負責監管。污泥處理和處置執行層面責任主體為地方建設部門，污水處理廠或具有污泥*終處置資質的運營公司。
污水處理廠在規劃時必須考慮污泥的穩定化、無害化處理，并提出污泥*終處置的方案，才能通過立項，批準建設。通過監管部門，對污泥的出廠質量及污泥*終去向進行嚴格跟蹤監控，監控指標和污水排放標準一樣具有同等的法律約束力。
在發達國家污泥處理處置的運營成本和投資成本和污水處理成本相當，為了使污泥處理和安全處置的有效執行，水費中有近50%是用于污泥處理處置。同時對污泥處理資源化利用采取了一系列政策上的優惠和資金上的補貼。
3、污泥處理資源化利用是發展趨勢
近年來圍繞能源、資源短缺，全球氣候變化等熱點問題，國外發達國家已經不再將污泥視為廢棄物，根據德國循環經濟法，已從法律層面上把污泥定義為資源物而不是廢棄物，通過技術開發和政策扶持鼓勵和強化對污泥處理進行資源化利用。
從污泥中提取能源，是污泥資源化利用的重要內容，歐盟越來越重視新技術的開發和應用，近年來開發了如污泥超生波破解、污泥高溫高壓熱水解、污泥與有機物協同消化制生物燃氣、污泥熱解碳化、污泥熱解氣化、污泥協同焚燒、污泥磷回收等新技術，提高污泥的高效資源化利用率，向污泥要資源和能源，實現了產能與減碳的循環經濟目標。
隨著環保和資源化利用技術的日益發展，發達國家已將污泥處理資源化利用列為重要目標，通過限制填埋等法規促進污泥處理的資源化利用。從2000年開始，歐洲已經對污泥處理填埋征收填埋稅，要求減少直至完全禁止填埋。
隨著環保和資源化利用的呼聲日益高漲，能源、資源緊缺，發達國家已通過類似于太陽能、風能等政府補貼的形式將污泥處理的能源化資源化利用列為主要發展方向。
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