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中国污泥堆肥产业发展模式的探讨
发布时间:2016-06-23 15:26:57                            点击次数:580 次

 1我国污泥堆肥产业现状

         随着国内污水处理行业的不断发展,污水处理规模不断扩大,污泥产量逐年增加。截至2006年,我国共有城市污水处理厂939座,日处理污水能力6370万吨,照此推算,每天产生含水率80%左右的市政污泥约4万多吨。由于脱水污泥含水率和有机物含量较高,如果不进行处理,就会造成严重二次污染。目前较为有效的污泥无害化处置技术主要有填埋、焚烧和堆肥,其中堆肥技术投资和运行费用相对较低,占地适中,能实现一定资源化目的,是适合我国国情的一种污泥处置方式。
         我国从“八五”时期就开始着手开展污泥工业化堆肥技术研究,“九五”期间机械科学研究总院环保所、北京环科院等单位完成了唐山、秦皇岛和北京密云3项污水处理厂污泥堆肥示范工程,但目前保持正常运行的仅有唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目。国内虽然陆续建设了北京大兴、太原、烟台、洛阳等市政污泥堆肥工程,以及天津石化、山东晨鸣纸业等工业污泥堆肥项目,但目前正常运行的总数加起来不足20座,处置规模10~300t/d不等,但运行项目存在技术水平参差不齐、处理标准各异、产出物料用途不明确等问题,以及重金属、臭气排放等制约因素,严重影响了污泥堆肥产业的发展。
          另外,经济因素也是制约污泥堆肥产业发展的瓶颈。国内污水处理厂污泥处理处置费用(包括污泥浓缩脱水)约占工程投资和运行费用的24%~45%,而美国及欧洲等发达国家的污泥处理投资已占污水处理厂总投资的50%~70%。由于污水处理厂污泥处理处置高昂的投资及运行费用,使得国内大部分污水处理厂未对污泥进行稳定处理或处理工艺的配套设施不完善,部分建有完善污泥处理设施的污水处理厂也因其运行费用较高而难以正常运行。

2污泥堆肥技术的发展方向
2.1污泥堆肥技术
        目前污泥堆肥技术主要包括动态堆肥、静态堆肥和反应器堆肥三类,我国采用的主要是动态仓式堆肥工艺和动态条垛式堆肥工艺。
        动态仓式堆肥技术以机科SACT堆肥工艺为代表,主要依靠机械系统实现物料自动进仓、翻倒、曝气,具有自动化程度高、安全可靠、出料质量高等特点,但系统较为复杂,设计水平要求较高,并且目前使用的设备处理量较小、处理效率较低。
        动态条垛式堆肥技术以BACKHUS堆肥工艺为代表,主要依靠高效能的翻堆设备,高速、大量、连续对发酵物料进行翻倒充氧,具有系统简单、高效、处理量大的特点,但系统及物料占地面积较大,配套的除臭系统庞大、并且由于需要人工操作工程车辆进出仓和翻堆设备翻倒充氧,存在较大的人员安全隐患,需要增加防护装置。
随着污泥处置规模的不断扩大,要求的不断提高,未来污泥堆肥工艺技术的发展方向应着力于以下几点:
(1)处理高效化,适应大处理量需求,减少占地面积;
(2)系统模块化,适应不断增长的处理量需求,设计考虑远期规划;
(3)流程自动化,结合物料特征,开发包括自动出仓系统在内的专用半干物料输送系统;
(4)操作无人化,通过在线传感器控制现场设备,与污泥和外溢气体接触部位应实现无人操作。
2.2污泥堆肥的二次污染问题
        污泥堆肥应用目前所面临的主要问题是二次污染问题,集中在重金属和臭气排放两个方面,这也是污泥堆肥应用推广的主要限制因素。
        尽管污泥好氧发酵过程存在一定的重金属生物钝化作用,但作用效果不稳定,且效率较低。目前对于污泥重金属含量的监测是控制重金属流向的有效手段,重金属超标的污泥所生产的物料可用于填埋场覆盖土,重金属不超标的污泥所生产的物料可根据实际情况用于农业、林果业或园林绿化;未来开发多功能快速检测仪器是该领域技术的发展趋势。
污泥堆肥臭气的排放不仅污染环境,而且还威胁到作业人员的身体健康。目前中型以上堆肥项目无法做到系统全封闭,尤其是好氧发酵物料进出仓的自动化、无人化是整个系统全封闭的关键点和难点(国外也没有解决此类问题,尤其是出仓问题)。国内的科研单位和企业正在努力攻关,已开发出污泥专用的布料设备,在不久的将来,将最终实现污泥堆肥过程的全流程无人化、自动化,彻底解决臭气对操作人员和周围环境的威胁。

3污泥堆肥相关标准规范
       相对于国外污泥处置标准,我国至今还没有一个较为健全科学的污水污泥处置标准体系,难以指导污泥处置工作的开展和污泥处置的工程实践,严重影响污泥的最终处置,污水处理厂污泥无序外运,随意丢弃的现象屡有发生。农用污泥堆肥参照执行《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的主要相关指标也是基于该标准制定的;而GB4284-84为1984年制订颁布的,距今已有二十多年,部分重金属指标甚至严于欧美等发达国家水平,与我国目前的实际情况存在较大出入,也极大地限制了污泥堆肥技术的推广。
         基于现状,住房和城乡建设部2007年颁布实施了《城镇污水处理厂污泥泥质》(CJ247-2007)、《城镇污水处理厂污泥处置分类》(CJ/T239-2007)、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248-2007)、《城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质》(CJ249-2007)等四项标准。此外,城镇污水处理厂污泥处置中的农用、土地改良用泥质等四项标准已列入国家有关部门2007年行业标准制订计划。由于所颁布的标准还只是泥质标准,仍需要结合我国国情,逐步开展技术政策、技术规程的研究,环境保护部现正在组织有关单位编写污泥堆肥技术导则;最终应形成具有我国特点的系列标准规范、技术规程,规范我国的污泥处置工作,使城镇污水处理厂产生的污泥得到妥善处置,实现污泥减量化、稳定化、无害化,并逐步提高资源化利用率。

4污泥堆肥项目的建设运营
4.1污泥堆肥项目的建设
         目前,污泥堆肥项目的建设资金主要来源于国债、外国政府贷款等,少数来源于企业自筹,其建设主要由现有污水处理厂或者污水厂的管理部门主导,建设模式主要有以下两种:
(1)建设在一座污水处理厂内,作为该污水处理厂的配套设施。如唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目、太原河西北中部污水处理厂污泥堆肥项目、烟台莱山污水处理厂污泥无害化项目等。这种模式的优点在于污水厂与污泥堆肥项目衔接紧密,可以共用公用配套设施,节省投资;污泥运距近,节省运输成本。但由于污泥堆肥项目需要一定占地面积,污水处理厂内需要预留足够用的地方;此外,污泥堆肥项目受到规模限制,如果不能实现规模效益,使用率也会受影响。
(2)建设独立的污泥堆肥项目,为一座或几座污水处理厂服务。如为北京高碑店污水处理厂配套服务的北京大兴庞各庄污泥堆肥项目、为洛阳瀍东污水处理厂和涧西污水处理厂配套服务的洛阳污泥处置场项目等。
这种模式的优点在于全新规划选址摆脱了处置规模的局限性,真正做到按需建设,尤其是对于我国污水处理厂规模不断扩大的趋势,集中建设污泥处置场更便于立项审批及今后的运营管理。
4.2污泥堆肥项目的运营
        目前,污泥堆肥项目运营模式主要分为三种:一是由现有污水处理厂运营部门负责;二是由污泥处置厂负责;三是由项目公司负责。目前污泥处置后产出物料的主要出路为:农用(包括制成复混肥料和直接应用)、园林绿化、填埋等。农用收益最高但门槛也最高,需要进行大田实验并取得多个部门的认证准入,并且需要畅通的销售渠道。园林绿化相对门槛较低,只要污泥泥质满足相关标准要求,就可以使用,应用领域广阔。填埋主要作为覆盖土使用,收益最低,因此结合垃圾混合堆肥较为合理。
         从以上分析不难看出:污泥堆肥项目运营与污水处理厂运营完全不同,只有通过专业化的运营策划才能充分发挥资源优势,实现效益最大化。因此,在污泥堆肥项目建设过程中引入肥料行业或者与最终用户相关的民间资本和BOT运作模式对于污泥堆肥项目建成后顺利运营具有战略意义。例如广东某企业拥有数万亩速生林地,每年需要大量有机肥料,准备与当地污水处理主管部门协商由企业出资建设污泥堆肥项目,确保完成当地污水处理厂脱水污泥无害化处置任务,产出的有机肥料用于速生林地建设,在收取一定的污泥消纳费用的同时还可节省大量有机肥费用支出,并且可以解决当地脱水污泥无路可去的尴尬境遇,变废为宝。
        目前,污泥作为资源正在被越来越多的人所关注,合理的建造模式和运营机制可以使污泥堆肥技术获得广阔的应用空间。

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