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潤和環(huán)保
2020年9月18日，北京市市政工程設(shè)計研究總院水資源與環(huán)境一院副總工程師戴明華以“全產(chǎn)業(yè)鏈的污泥減量化與資源化應(yīng)用案例分析及思考”為主題，從北京污泥處理處置的實踐案例出發(fā)，總結(jié)了全產(chǎn)業(yè)鏈思維下，如何做好污泥的減量化與資源化。
污泥產(chǎn)生量逐年遞增，處理處置能力依然不足
黨的十八大后，生態(tài)文明建設(shè)被提到了相當高的位置。這之后，城市黑臭水體治理以及污水治理提質(zhì)增效的需求也日益迫切，污水處理設(shè)施建設(shè)速度逐步提升。
戴明華介紹，截至2018年底，全國城鎮(zhèn)建成運行污水處理廠4332座，污水處理能力達564.3億m3 。相應(yīng)的，污泥的產(chǎn)生量也隨之大幅提升。據(jù)E20研究院預(yù)測，2020年，全國污泥產(chǎn)量將達到5000萬噸。這些污泥中富集了污水中30%~50%污染物，“重水輕泥”問題行業(yè)內(nèi)已經(jīng)討論很多年，但污泥處理處置能力依然不足，沒有同步跟上，導(dǎo)致部分污泥未得到安全處置。
近十年來，國家層面也出臺了多個有關(guān)污泥處理處置的政策法規(guī)。如2015年，備受關(guān)注的《水十條》發(fā)布，提出，要推進污泥處理處置、污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥應(yīng)進行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置。今年，發(fā)改委和住建部聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施補短板強弱項實施方案》，強調(diào)加快推進污泥無害化處置和資源化利用。鼓勵厭氧消化、好氧發(fā)酵后土地利用以及“生物質(zhì)利用之后焚燒”。
而新《固廢法》的正式施行，進一步強調(diào)了污染物減量化、資源化和無害化原則。強化了對污泥減量化與資源化的要求。
從實際出發(fā)，確定主流處理工藝路線
戴明華強調(diào)，污泥的處理處置首先應(yīng)該以城鎮(zhèn)總體規(guī)劃及排水專項規(guī)劃為主要依據(jù)，從全局出發(fā)，近遠期結(jié)合，以減量化、穩(wěn)定化、無害化為目的，積極采用符合綠色、循環(huán)、低碳的技術(shù)路線，促進污泥產(chǎn)物資源化利用和安全處置。
同時，結(jié)合污泥的性質(zhì)、處置方式、環(huán)境承載能力及當?shù)亟?jīng)濟、技術(shù)水平，按照處置決定處理、處理滿足處置、處置方式多樣、處理適當集約的原則選擇技術(shù)方案。
之后，對技術(shù)方案進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比選。后，合理考慮廠址、運輸、運行管理、安全管理、污泥水處理、產(chǎn)物利用和安全處置等因素，綜合確定技術(shù)方案。
2013年，北京市政府出臺的《加快污水處理和再生水利用設(shè)施建設(shè)三年行動計劃(2013-2015年)》對污泥處理處置提出了具體要求，根據(jù)規(guī)劃要求，新建槐房、清河第二、定福莊、高安屯四座再生水廠，原有8座污水處理廠，根據(jù)出水水質(zhì)提升要求，已經(jīng)進行了升級改造。污泥產(chǎn)生量大幅增加，由2700噸/日上升到6128噸/日。
污泥產(chǎn)生量的大幅增加，也給設(shè)計院帶來了一定的壓力。戴明華介紹，初選擇的是與電廠協(xié)同處理污泥，循環(huán)利用。但受霧霾天氣的影響，北京開始推行煤改氣，沒有了廉價的熱源，也沒有了可以焚燒的設(shè)施，倒逼污泥處理處置方式的變革。
如果采用傳統(tǒng)的厭氧消化工藝，面臨著效率低、停留時間長、有異味、脫水性能低等問題。結(jié)合這些問題，選擇了熱水解污泥厭氧消化工藝，主要改善污泥的性能，縮短消化時間，改善脫水性能，滿足無害化要求。
戴明華介紹，經(jīng)過分析和論證，后確定了“151模式”的建設(shè)方式，即一條主流處理工藝路線：熱水解+厭氧消化+板框脫水。然后建設(shè)包括小紅門、高碑店、槐房、高安屯、清河二期項目在內(nèi)的，總規(guī)模為6128噸/天的五座污泥處理中心。后將處理過的污泥土地利用。目前，這五座污泥處理中心都已經(jīng)陸續(xù)投入運行。
項目的設(shè)計及運行分析
戴明華介紹，整體設(shè)計的核心參數(shù)第一個是熱水解，反應(yīng)時間在30分鐘左右，溫度在165℃。第二個參數(shù)是板框系統(tǒng)，板框進泥含固率為94%-95%之間。第三個參數(shù)是消化系統(tǒng)，消化時間由28天改變18天。后產(chǎn)生的沼氣主要通過生物干法進行脫硫再利用。
項目運行中主要關(guān)注的三個方面是沼渣、沼氣、沼液。
首先，沼渣方面。同時滿足了減量化、穩(wěn)定化、無害化的指標，并且很好的做到了資源化。如后厭氧消化產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電，污泥產(chǎn)品用于土地改良、林地或園林綠化、制肥等，實現(xiàn)資源化利用。
二是沼氣方面，以高碑店項目為例，2017年到2019年三年間，污泥產(chǎn)生量逐年增加，到2019年，高碑店項目沼氣產(chǎn)生量基本保持在8萬方以上，產(chǎn)氣率穩(wěn)定在300-400單噸干泥的產(chǎn)量。
對比2017到2019年的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，高碑店、小紅門、槐房、高安屯四個污泥處理處置廠的數(shù)據(jù)，沼氣整體產(chǎn)量均比設(shè)計值高。原設(shè)計值為180~300m3/tDS沼氣，實際運行為210~450m3/tDS。
三是沼液方面。相對于氣和渣，很多人更擔心厭氧消化后會產(chǎn)生的高氨氮廢水。針對實際情況，利用了厭氧氨氧化系統(tǒng)。該系統(tǒng)使得項目穩(wěn)定運行，基本達到了預(yù)期值。通過沼液的處理，緩解了沼液對水區(qū)的處理壓力。
北京的全產(chǎn)業(yè)鏈減量化及資源化應(yīng)用實踐
北京市園林局、環(huán)保局、水務(wù)局聯(lián)合開展《北京市污泥產(chǎn)品資源化林地利用試點項目》，擬推動北京市污泥產(chǎn)品林地利用地方性管理規(guī)范出臺。戴明華指出，文件重點支持污泥進行土地利用，但污泥不能隨便就進入土地中利用，不僅要有方案制定，也要有專家論證和工程審批、實施、驗收等嚴格的流程把關(guān)。
本項目試點在北京市四個郊區(qū)6900畝平原造林生態(tài)林地共計開展3.3萬噸污泥產(chǎn)品利用。通過項目的落地實施，梳理了北京污泥產(chǎn)品林地利用市、區(qū)、鎮(zhèn)三級七部門管理流程；通過Arcgis系統(tǒng)實現(xiàn)園林、水務(wù)、環(huán)保三委辦局實時監(jiān)管。
污泥的資源化利用途徑不僅應(yīng)用在公園中，也會應(yīng)用在其他不同的場景下，根據(jù)不同場景的要求，也會對產(chǎn)品做進一步的升級。
通過這些應(yīng)用，后期會做相應(yīng)的評估。同時，所有應(yīng)用過程當中，資料記錄都做存檔，進行收集。
通過驗證后，發(fā)現(xiàn)滿足熱水解工藝用熱及廠區(qū)建筑采暖后，仍有約40%的沼氣量富余。沼氣可利用空間很大。戴明華介紹，通過分析，主要是將沼氣發(fā)電、沼氣提純、沼氣拖動鼓風(fēng)機等方式進行對比。在實踐項目中，通過對比發(fā)現(xiàn)，采用沼氣發(fā)電效率更高。
以小紅門廠為例，總沼氣能量16.8MW，可以發(fā)電3.6~4.8MW，占污水廠總用電10.98MW的33%~44%；可以產(chǎn)生蒸汽2.2MW，占蒸汽需要量的35%；可產(chǎn)生缸套水2.8MW，占采暖熱負荷的93%；沼氣鍋爐利用產(chǎn)生蒸汽4.4MW，占蒸汽需要量的65%。
戴明華表示，北京排水集團的從處理、運輸、利用各個環(huán)節(jié)，都實現(xiàn)全過程監(jiān)管，保證了項目可以合理的全產(chǎn)業(yè)鏈資源化應(yīng)用。
根據(jù)研究和實踐，戴明華總結(jié)指出，要實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的污泥減量化與資源化，首先要選擇適合的工藝路線可以為后續(xù)的污泥減量化、資源化創(chuàng)造有利條件；其次，優(yōu)化的設(shè)計和高效的運行是實現(xiàn)污泥低碳、循環(huán)、高效處理處置的基礎(chǔ)；三、以科學(xué)論證和規(guī)范管理為前提，充分爭取政策的支持；四、全過程監(jiān)管是實現(xiàn)污泥資源化的重要保證；五、全產(chǎn)業(yè)鏈思維是解決目前污泥處理處置困局的重要手段。
同時，他也指出，真正解決污泥處理處置問題，在未來還可以做更多延展思考：聯(lián)合厭氧餐廚、糞便等。如污水處理概念廠提到了這個方案，通過聯(lián)合厭氧的方式，解決整個水廠能源平衡的問題。其次，厭氧與磷回收、生物脫硫后的硫利用，以及污泥干化焚燒，生物質(zhì)利用+焚燒等。
戴明華指出，這些都是未來污泥處理處置路徑探索過程中，可以延伸的探索思路，需要行業(yè)內(nèi)一起真正實踐和推進落地。
原標題：北京市政院戴明華：全產(chǎn)業(yè)鏈下，污泥減量化、資源化的北京經(jīng)驗
