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污泥中有哪些污染物 山寨環保何時休——也談污泥處置為何停滞不前 拒絕污泥污染的權利——一場健康與利益的法律
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污泥幹化焚燒處理一體化技術

時間:2018-04-24 15:54來源:未知 作者:admin 點擊:

 

一、污泥的産生及危害 

污水變污泥,污染大轉移,治水不治泥,等于白治理

在能源、化工、紡織印染、造紙、市政、環保等領域,通常會産生大量含濕量較高的污泥。污泥是污水處理過程所産生的固體沉澱物質,主要特性是含水率高,有機物含量高,容易腐化發臭,并且顆粒較細,呈膠狀液态。

污泥的成分非常複雜,除含有大量的水分外,還含有大量的有機質、難降解的有機物、多種微量元素、病原微生物和寄生蟲卵、重金屬等成分,并伴有惡臭。污泥中含有大量的有機物和豐富的氮、磷等營養物質,造成水質的富營養化,導緻水質惡化,同時污泥中的重金屬,有毒物質,緻病菌等也将給人類健康帶來極大危害。污泥不經妥善處理而任意排放和堆置,将對周圍環境大氣、土壤、地下水源造成嚴重的污染,使已建成的污水廠不能充分發揮其消除環境污染的作用, 相當于花費巨量資金分離出的污染物又回到了環境中,等于白處理了。。

遺憾的是,我國正面臨着由于八成污泥未處理,數千億元的污水處理費可能“打水漂”的尴尬局面。資料顯示,近年來我國污水處理僅政府投資部分就達5000億元以上,污水處理廠運營費用每年也要約500億元。同時,80%的污泥并未得到有效處理,甚至被直接丢棄在農田、河流等公共環境中,變成新的污染源。

每天巨量的污泥去哪兒了?

據統計,截至2014年3月底,全國市、縣累計建成污水處理廠3622座,污水處理能力每日約1.53億立方米。清華大學水政策研究中心主任傅濤預測,到2015年,全國全年城鎮污水處理廠濕污泥(含水率80%)産生量将達到3359萬噸。

在大部分地區既無足夠滿足相關标準的填埋場進行衛生填埋、多數城市又沒有污泥專業處理機構的情況下,巨量污泥卻“人間蒸發”不知所蹤,到哪裡去了?

與此同時,非法偷排污泥的案例在全國各地層出不窮。2009年,“京城環保第一案”震驚全國。承包北京市清河、酒仙橋污水處理廠污泥無害化處置的北京環興園環保科技有限公司法人何濤等人,将6500噸含有多種重金屬和細菌的污泥,倒進北京地下水水源保護區的永定河舊河床沙坑内,造成重大污染事故。今年3月,北京附近又有污泥偷排的事件被媒體曝光。

污泥處理是污水處理廠的‘老大難’,很多污水處理廠為了省事,就把這塊業務外包出去,不管伱承包商有沒有相關技術能力,隻要伱能把污泥拉走,怎麼處理我不管。在一些中西部省區,污泥處理處置則更加“粗放野蠻”,直接就傾倒在河道或者農田裡。

在北方某省,一些人從污水處理廠承接污泥清運業務,在邊遠的地方找塊荒地,然後挖坑填上污泥,之後在泥坑表面注上水。從外表來看,就是一個大的臭水坑,殊不知臭水下面就是污染物的“集中營”。

種種亂象,在一些機構的調研中得到證實。《中國污泥處理處置市場分析報告(2013)》表明,我國污泥處置中填埋占比67%,堆肥12%,近18%去向不明,相當于超過80%的污泥并未得到無害化處理。

污泥之中危機多少?

作為污染物的“精華”,污泥隐患的長期存在,污染了環境,威脅着群衆身體健康,也消解了污水處理的環保效果。污泥是污水處理過程中污染物的“精華”。污泥含水率高、易腐敗、有惡臭,含有重金屬、“緻癌緻畸緻基因突變”的有機污染物等。

首先,未經有效處理的污泥有可能污染地下水和地表水。污泥經過雨水的侵蝕和滲漏作用,極易對地下水造成二次污染,其所含豐富的氮磷等進入周邊水體或土壤中,多餘釋放的氮磷等随着水循環系統進入地表水,造成地表水的富營養化。

其次,污泥有可能造成土壤污染。污泥中含有大量病原菌、寄生蟲(卵),銅、鋅、鉻、汞等重金屬以及多種有毒有害物。新鮮污泥中檢測得到的病原體多達千種,其中危害較大的是寄生蟲,對環境和人類以及動物健康有可能造成危害。而污泥中富含的重金屬帶來的污染更嚴重,使土地不再适宜耕作。

另外,污泥帶來的食物鍊危害和臭氣污染也不容忽視。部分污泥中的重金屬滲入地下水後還可能通過魚、蝦等進入食物鍊,重新回到餐桌上。同時,臭氣污染是污泥處理處置過程中極易産生的一種污染。

污泥處置誰來埋單?

我國巨量污泥難以有效處理,主要由于頂層設計缺失、相關政策不完善、資金不足和技術瓶頸等原因。對此專家建議,政府應該承擔處理處置責任,建立污泥處理價格聯動機制,激發市場活力,多方聯動破解“毒泥圍城”困局。

很多地方不願意在污水之外花第二筆錢治理污泥,因為處理污水外界能看得見,有政績,處理污泥‘費錢費力不讨好’,而全國各地頻頻曝光的污泥偷排事件說明了地方政府監管的缺失。

污泥主要是在污水處理中産生的,業内人士認為,污泥處理本質上是一種政府主導的社會服務,政府的責任不可推卸。中科院地理科學與資源所環境修複中心主任陳同斌表示,城鎮污泥工程是必須的市政設施,污泥處置是污水處理的必備配套環節。政府投資建設污泥處理處置項目,或是在運營過程中由政府财政支付。

二、目前污泥處理處置的方法

污泥處理處置包括前端脫水和最終處置兩個階段,最終處置方向則根據污水的來源和泥質不同而異,主要包括衛生填埋、建材利用、土地利用和焚燒四種。

污泥脫水是污泥處理工藝中最核心的一個環節,脫水效果的好壞直接影響後續最終處置的費用和效果,其最大目标是降低污泥中的水分、減少污泥體積,為後續處理、利用和運輸創造條件。

污水含水率的降低将極大降低後續處理規模(如含水率從95%降至80%,體積就減少了75%),以方便運輸,減少占地面積;另一方面,适中含水率的污泥,其承載力和生物化學穩定性也更佳。

污泥在經過脫水後,再根據泥質不同采用适宜的處置方式,包括土地利用、衛生填埋、建材利用和污泥焚燒四種;其中每種方法的适用性各有不同,根據污泥的重金屬含量、含水率及有機質含量高低等不同而異。

土地利用:包括肥料利用(園林綠化、林地、農用)和土地改良利用,肥料産品應當滿足國家及行業有關有機肥料的營養要求,污泥農用應嚴格控制施用量和施用期限,對于進入食物鍊的作物種植須謹慎使用。

衛生填埋:應嚴格控制填埋的污泥量和含水率,并滿足相關泥質要求;該種方式是我國目前污泥處置的主要方式,考慮填埋場瓶頸問題,該方式會逐漸減少。

建材利用:将脫水污泥經幹燥後進行無機化處理,用于制作水泥添加料、制磚、制輕質骨料和路基材料等;該種方式由于能回收和利用污泥中的能源和資源,适度降低污泥處置成本,受到國家鼓勵和推廣。

污泥焚燒:包括單獨焚燒、與垃圾混合焚燒以及污泥燃料利用,與垃圾混合焚燒須嚴格限制污泥處理過程中的添加劑投加量并保證适度的污泥熱值,并且需控制摻入比例,最好先幹化到含水20%以下,以保證焚燒完全。

随着政策面“重水輕泥”的長期偏向性問題的逐漸改善,政府出台了系列政策去規範污泥行業發展,除了規劃性、監管性政策,主要集中于産品标準和技術路線兩方面。

我國城市污水處理廠污泥處置的幾種主要方法及存在的問題

2.1填埋

城市污泥的填埋:一是指将城市污水處理廠産生的污泥與城市固體廢棄物(城市垃圾)一起作為城市垃圾進行填埋。二是指單獨填埋。由于我國污泥的含水率較高,單獨填埋實施起來非常困難,大都采用第一種填埋方式。污泥填埋因其投資少、容量大、見效快,這是我國目前對污泥處置的一種主流方法,全國90%以上的城市幾乎都采用這種方法。

由于城市污泥中含有70%左右的有機物,這些有機物雖然一部分在填埋場内得到了降解和穩定,但還有相當部分沒有被降解和穩定,最後都會進入到垃圾滲濾液中,使垃圾滲濾液中的COD和BOD大幅增加,給垃圾滲濾液的處理增加了難度;同時,在有機物的降解過程中,有機氮将被轉化為氨氮,使滲濾液中的氨氮也大幅增加,進一步給垃圾滲濾液的處理增加了難度;第三垃圾填埋場在污泥的厭氧消化過程中會産生甲烷、硫化氫等污泥氣,造成環境污染;四是污泥中的病原微生物、寄生蟲卵等緻病菌不能得到有效殺滅,最終還會進入到垃圾滲濾中;第五、污泥中的重金屬同樣不能在污泥填埋過程中去除,最後會集中進入到滲濾液中,使滲濾液中的重金屬大幅增加,給垃圾滲濾液的處置進一步增加了難度。由此可見,污泥在填埋過程中,除有機物得到部分去除外,其餘污染物質并沒有得到有效去除,隻是延緩了二次污染時間,從某種意義上說,反而是加大了對環境的污染。因為,如果填埋場防滲做得不好,将會對地下水造成污染:二是垃圾滲濾液處理難度大,目前沒有可行的方法和工藝對其進行有效處理,各垃圾滲濾液污水處理廠出水基本都不達标,給水環境造成了較大污染。甚至有些地方垃圾滲濾液直接排放,給水環境造成了更大污染。因此,一些發達國家已嚴禁新建污泥填埋場,并陸續關閉舊的污泥填埋場。

2.2土地利用

污泥的土地利用包括農田回用、園林綠化、改良土壤和堆肥等,污泥中含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等營養元素及植物所必須的各種微量元素,所以将剩餘污泥回用于土地作為植物的肥料,施用于農田,不僅能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進作物的生長,而且也使污泥得到了處置。因此,土地利用是目前歐美發達國家使用最廣泛的剩餘污泥處置方法之一。

然而,由于污泥中含有病原微生物和寄生蟲卵等緻病細菌,特别是我國城市污水處理廠不是處理的純生活污水,幾乎所有城市都是将工業廢水與生活污水合并處埋,不僅剩餘污泥中的重金屬含量比歐美發達國家高出許多,而且醫院廢水的處理設施也都不完善,處理後也大多數不達标。另外,污泥的農用在我國也不能像發達國家那樣對土地使用過程中的污染做到嚴格測控。因此,在我國即便是将污泥迸行高溫堆肥處理,污泥中難降解的有機物、病原菌和重金屬也很難控制達到污泥土地利用的國家标準。這樣如果将污泥作為土地利用,不僅會造成疾病傳播,而且重金屬将進入食物鍊,對人體健康造成危害。所以,對含有部分難降解的有機化學物質、難以殺滅的病毒病菌以及重金屬等有害成分的污泥,不宜采用這種方式處置,發達國家已逐漸限制污泥的填埋及農用。

2.3污泥焚燒

污泥焚燒是一些經濟發達國家對污泥處置的主要方法之一,焚燒可使剩餘污泥的體積減少到最小化,是最為安全的一種污泥處置方式,不存在重金屬離子和病原細菌傳播疾病的問題。它可以解決其他方法中污泥要占用大量空間的缺陷,這對日益緊張的土地資源來說是很重要的。焚燒後剩餘污泥中的水分、有機物等都被分解,隻剩下很少量的無機物成為焚燒灰,而這些焚燒灰可以作為建築材料(路基材料、磚瓦材料、水泥原料等)。

然而,污泥焚燒投資巨大,焚燒的成本是其他工藝的2~4倍,操作管理複雜,能耗和運行費均很高。如我國目前某污水處理廠污泥焚燒場,日焚燒規模400噸,設計投資4億元,實際投資5億元。實際焚燒運行成本達到580元/噸。焚燒場已建成一年多時間還不能正常運行。

因此,污泥焚燒作為污泥處置方法,在我國污泥焚燒技術剛剛起步和經濟還不發達的今天,還有相當一段距離,除非有新技術在能耗、污染防治、成本方面獲得突破。

2.4污泥制磚                

近些年來,我國很多城市都對用污泥做磚進行了很多實踐,将污泥加入到頁岩、粘土或煤幹石中,作為磚體材料的一部分。這樣不僅避免了污泥中的有機物對環境造鹹的二次污染;而且污泥中具有一定熱質的有機物,作為能源以磚的内燃燃料得到二次利用;同時污泥中的病原細菌在高溫下被徹底殺滅,杜絕了疾病傳播;再者污泥中的重金屬在高溫作用下成為磚體材料的一部分,避免了污泥中的重金屬對環境的污染:第五污泥磚作為建築材料,使污泥成為真正意義上的資源化。因此,用污泥制磚可使污泥的處置做到無害化和資源化。

然而,由于剩餘污泥脫水後含水率較高,各地剩餘污泥的化學成分有所差别,其次他們在用污泥做磚的實踐過程中,沒有進行系統的研究。因此,他們在用污泥做磚的探索過程中,隻是簡單的将污泥加入到頁岩或粘土或煤矸石中,加多了,不僅磚的含水率遠遠超過要求,在烘幹和焙燒過程中容易變形,影響磚的合格率。而且塑性受到較大影響,磚體成不了形,即使成了形,燒制後磚的強度也達不到要求。污泥磚不僅不能成為建築材料,反而成為固體垃圾,對環境造成二次污染。加少了,大量的剩餘污泥消化不了,失去了污泥做磚的意義。所以,到目前為止,幾乎所有用污泥做磚的探索和實踐,都以失敗而告終。

2.5養殖蚯蚓

近年來,一些唯利是圖的不法分子,将城市污水處理廠剩餘污泥用來養殖蚯蚓,利用污泥中豐富的肥效和有機物,促使蚯蚓快速生長,然後将蚯蚓用于雞、鴨、魚的養殖,從而獲取暴利。他們之所以能這樣做,一是這些不法分子根本就不顧人們的健康,唯利是圖,或他們不了解污泥中含有重金屬,不了解這樣的養殖方式會使重金屬進入食物鍊,危害人體健康。二是産生城市污水處理廠剩餘污泥這些單位,明知城市污水處理廠剩餘污泥中含有重金屬,用污泥養殖蚯蚓,再用蚯蚓養殖雞、鴨、魚,重金屬會進入食物鍊,會危害人體健康。但由于污泥的處置一時沒布有更好的辦法,他們為了使污泥暫時得到處置,也為了節省污泥處置費用,他們将污泥低價賣給或無償給予養殖蚯蚓的不法分子。

綜上所述,目前我國在對城市污水處理廠剩餘污泥處置的諸多方法中,都存在着這樣或那樣的嚴重問題。

三、臨沂三丁能源有限公司污泥流化幹燥焚燒一體化技術特點

污泥焚燒具有減量化、無害化、資源化的顯著優點。在焚燒過程中所有病菌均被滅殺,重金屬穩定性提高,有毒有機物被氧化分解,焚燒後污泥剩餘灰的體積遠遠小于機械脫水後污泥的體積,約為其十分之一左右。目前在世界範圍内污泥焚燒都得到了廣泛的應用,并且在未來污泥處置的比例将會進一步提高。由于機械脫水後的污泥含水率仍在78%~ 82%左右,其熱值低,無法單獨穩定燃燒,直接送入鍋爐中焚燒,需要消耗大量的輔助燃料,運行成本太高,大量摻燒污泥不僅會對鍋爐熱力平衡造成不良影響,煙氣露點的升高還會對鍋爐尾部受熱面造成腐蝕,因此焚燒污泥前要對其進行幹燥。以焚燒為核心的污泥處理方法能夠達到減量化、穩定化、無害化和資源化的目标。幹化後的污泥焚燒相對比較成熟,目前廣泛采用流化床來燃燒幹化後的污泥。污泥的幹化系統目前種類繁多,投資産能及運行成本、是否産生二次污染等工藝差别較大,也是造成我國污泥幹化焚燒處理不能大規模推廣的一項主要原因。

污泥高效流化沸騰幹燥焚燒方法由臨沂三丁能源有限公司開發,2011年研發成功并設計投入運行一套日處理工業及市政污泥200t裝置,2012年設計投入運行一套日處理工業及市政污泥250t裝置,現有一套400t裝置和500t裝置在建。根據運行及測試數據,目前已具備可設計日産1000t及以上工業或生活污水污泥、煤泥裝置。

本公司污泥幹燥焚燒技術的特點:

1、采用焚燒污泥的高溫煙氣(800~1000℃)混合床幹燥污泥,幹燥的污泥含水可控制在10~30%返回焚燒爐燃燒。高溫煙氣(800~1000℃)幹燥污泥屬國内首創,具有國内領先水平,熱效率可達80%以上,已申請國家發明專利。可大幅度減少裝置的占地面積及烘幹廢氣量,比普通幹化焚燒污泥節電40%,節約輔助燃料70%,污泥熱值較高時很容易實現熱量的自平衡而無需外加輔助燃料,從而大幅度降低工程投資及運行成本。如果幹燥後的污泥熱量剩餘量大還可副産蒸汽進行汽輪機發電或工業應用。焚燒後的減量化爐渣爐灰是焚燒前濕污泥的十分之一,可以作為建築材料使用或作為複合肥填充料以及無害填埋。

2、采用高溫高蓄熱低速鼓泡床沸騰爐進行高溫過氧焚燒。同比目前采用的循環流化床鍋爐進行燃燒,具有焚燒溫度高(850~1050℃),煙速低、高溫區停留時間長,過氧燃燒分區等溫燃燒等特點,可徹底處理污泥中的有害物質,達到最大的減量化,高溫煙氣和濕污泥的混合急冷,大大減少二惡英産生量,煙氣脫酸除臭排放達到環保指标。

可利用高溫煙氣或低溫廢煙氣幹燥污泥返回爐膛焚燒,處理範圍為:市政污水污泥、工業污水污泥、氣化爐廢煤泥等。

四、污泥流化幹燥焚燒一體化技術前景

《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》顯示,截至“十一五”末期,全國城鎮污水處理廠所産生的污泥無害化處置率小于25%。根據規劃,到2015年,直轄市、省會城市和計劃單列市的污泥無害化處理處置率達到80%,其他設市城市達到70%,縣城及重點鎮達到30%。但住建部關于全國城鎮污水處理設施2012年第四季度建設和運行情況的通報中明确提出:按照國務院辦公廳印發的《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》确定的各項建設任務,截至2012年底,污泥處理處置設施建設規模僅完成26.9%。

污泥處理處置設施建設緩慢,但污泥産生量正在快速增長。根據2011年《中國城市建設統計年鑒》中城市污水處理廠處理水量及産生的幹污泥量(含水率0%)折算,每處理1萬噸污水,産生幹污泥(含水率0%)2.06噸;根據《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》,到2015年,全國城鎮污水處理規模将達到20805萬立方米/日;根據住建部發布的數據,2011年污水處理設施的平均負荷率為79%。按以上數據計算,到2015年,全國城鎮污水處理廠幹污泥(含水率0%)産生量将達到1189萬噸,折合含水率80%的濕污泥5945萬噸,這些還不含以往累積未處理的污泥,所以污泥處理處置任重而道遠。

進入“十二五”以來,越來越多的污泥污染及處置不當問題被曝光,“南京江心洲污泥偷排”、“北排污泥事件”為各地污泥處理敲響警鐘。研究認為,未來兩到三年,将是污泥問題的集中爆發年,處理處置市場将快速形成。

臨沂三丁能源有限公司目前已擁有國内最先進的自主知識産權污泥處置方法,因此建議政府采用特許經營方式,由政府明确處理處置污泥的要求和給予的各項優惠條件,相關企業組成項目運行公司。這樣從政府角度可以實現資源的優化配置,同時降低總體社會成本,也可以最大限度地調動企業積極性,保證該項環保事業得到可持續發展,降低環境污染風險。

以某市待建日處理500噸污泥裝置為例,以我公司技術項目總投資概算5000萬元(同比,其餘以蒸汽、導熱油鍋爐幹化焚燒裝置需投資約3~5億元)

運行費用含運輸、輔助燃料、設備折舊、電耗、人工及管理費用,預計成本:噸污泥150~200元(以煤或以生物質為輔助燃料)。如政府補貼按江蘇南部地區噸污泥350元,年盈利可達3300萬元,投資回收期1.51年。

五、臨沂三丁能源有限公司簡介

臨沂三丁能源有限公司成立于2007年,注冊資金2000萬元,具備一般納稅人資格、環保工程專業承包三級資質。公司共有員工20人,均來自于化工企業及相關院校,對煤化工生産過程及熱電、環保工程從實踐和理論上都具有很深的研究。技術專項主要為高效焚燒、三廢處理及能源梯級利用等方面的研究、開發、設計、裝備。

公司成立以來,非常注重新産品開發及技術創新儲備,并聯合企業及院校積極進行技術實驗及工業化應用工作。先後開發了錐形熱壁高效造氣爐(ZL2007201380944)、循環流化三廢焚燒爐(ZL2008100066520)、污泥多效幹化焚燒的系統及方法(專利申請号201410283222.9)等多項節能環保産品。

循環流化三廢焚燒爐産蒸汽發電系統在全國推廣幾十套裝置,為企業增收幾十億元。湖南天沅化工公司,新上50 t蒸汽/h的三廢焚燒爐投運後,每天節約純燃料煤量107t,申請國家節能資金800萬元。河南鄲城晉鑫化工60 蒸汽t/h的三廢焚燒爐投運後,每天因減少電廠供應蒸汽及提高燃燒效率可節約7萬元,并已成功申請國家節能資金1200萬元。河北東光化工新上一套90t蒸汽/h的三廢焚燒爐投運後,每天節約折合5000kCal/kg的優質煙煤50噸,申請國家節能資金2000萬元。

污泥高效流化沸騰幹燥焚燒一體化方法,2012年研發成功并設計投入運行一套日處理工業及市政污泥200t濕泥裝置,2013年設計投入運行一套日處理工業及市政污泥250t濕泥裝置,現有一套日處理濕泥400t裝置和500t裝置在建。污泥高效流化沸騰幹燥焚燒一體化裝置,焚燒幹燥熱效率居全國領先,噸泥投資少能耗成本低居全國領先,給客戶帶來較大的經濟和環保效益,該項目具有很大的推廣前景。

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