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中国环境报:技术路线不对头,污泥处置怎长远?

2019-04-27  来源:互联网 阅读量:6

导读:
 

●资源化并不是要把污泥本身当作重要的资源和财富,如果对此存在误解会进一步带来污泥处理资金投入更加不足的尖锐矛盾

●将宝贵的有机质作为能源消耗掉,其实根本上是受困于产业链延伸不易的次优选择

●如果要做到污泥处置的建材化足够安全,其成本并不低

●如果对污泥前期的干化预处理不足,直接掺烧对工艺和环境的影响也不容忽视

编者按

近年来,我国陆续出台一系列政策措施促进污泥处理处置。《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》指出,我国多数污泥尚未得到无害化处理处置。将通过加强技术指导和资金支持,加快污泥处理处置及污水再生利用设施建设。

当前,污泥处理处置技术路线众多,如何选择适合的污泥处理处置技术一直是各地的困惑及业界关注的焦点。为此,本报推出污泥技术选择系列报道,约请专业人士进行分析。

晒盐和煮盐是我国古代历史上制盐的两种工艺,后者虽然成本更高但却在很长阶段都是主流工艺。除了占地等其他一些制约因素以外,最重要的原因是制盐一直是官办,而作为官方采购的定价方式,运行成本并没有便于管理重要,而煮盐正是在生产方面更容易被管控。

这样的道理,在环保产业这样与政府采购高度相关的行业一样重要。因此,看待一个污泥处理路线的发展机会和市场路径,需要对包括政府行为偏好在内的多重制约综合分析,而不仅就技术或成本进行论证。

笔者观察污泥市场10多年的发展,希望综合技术、市场、政府管理等方面的要素,讨论和预判这个特殊行业的发展。

单纯引进技术在污泥领域失灵了?

我国的特殊国情和特殊泥质导致期望通过惯有的市场换技术来解决中国的污泥问题并不顺利

经过30年的从无到有,到覆盖县镇的污水处理厂建设,我国的污水处理设施建设已经进入了一个新的阶段。污泥处理技术引进的开端主要是利用国外政府贷款等资金引入国外污水处理先进技术,并最终促成了这些技术在国内被完全掌握和国产化。

同时,伴随这样的引进也形成了像金州集团、麦王公司等以进口代理升级到EPC(工程总承包)环保服务甚至投资的环保公司,更形成了包括宜兴环保产业园内诸多的国内环保设备技术公司。

此外,原建设部在初期的建设规范要求中,也设定在仅要求污泥脱水至含水80%即外运的标准,客观上促成了现在污泥处理问题的爆发。对此,当然我们可以完全理解,从无到有的过程中不可求全责备,成功启动和顺利普及污水处理仍然是大功一件。

不过值得反思的是,改革开放以来通过市场换技术的方式,在污水治理乃至通信、高铁、核电等技术引进方面百试不爽的成功模式,在污泥治理方面,虽已经过近10年的摸索,却不能得到很好的复制,比如唐家沱消化干化、石洞口干化焚烧等项目。简单引进国外的技术,存在无论是技术、造价还是管理等各方面表现出与中国国情适用性不足的明显问题。

究其原因,有中国雨污合流、市政工业污水合流等管网建设滞后带来的不同的污泥属性;有出于经济发展限制和政府财力仍不足,对环保的重视和投入分配仍需加强的阶段性局限;有全国各地经济、地理、人口、气候等条件的极不均衡和复杂;有主导污水技术并在污泥路线上有强大发言权的主流市政设计院对污泥所涉及的各种跨领域学科的不熟悉;还有污泥处置自身的特殊性等。

但是,污泥遗留问题现在已成为各地政府真正无法回避的环境问题。解决已经刻不容缓。而国外技术的引进和其在国外自身的变革反思和升级,以及国内各种更具适应性和“阶段性”的处理路线的层出不穷,甚至鱼龙混杂的某些乱局,都构成了污泥处理处置产业发展和设施建设的一道复杂风景。

不能在低价中求生存

当事关政府投入时,政府还是不能痛下决心,成为污泥行业乃至整个环保行业面临的最大制约

20年前引进技术和建设的标准,留下了目前含水80%的污泥,而这些作为污水中几乎全部污染物(很多成分同时也是资源)载体的污泥,直接进入填埋场后易破坏其正常结构并导致二次污染。更普遍的情况是填埋场拒绝接收后污泥被不当弃置。

值得注意的是,随着《城镇排水与污水处理条例》的发布,不同于以往的“得过且过”,在江苏省南京市等城市,去年已经开始有相关官员被追责。类似的案例还有北京市的“门头沟污泥第一案”。一些地方将责任转嫁给第三方(即通过不合理低价却在合同条款中声明要求安全处置的污泥处置外包合同来转嫁风险和责任)的逃避模式已经不能再次被采用。

近期的福建省厦门市和其他地区的污泥处置项目招标连续流标的根本原因,主要是投标企业不愿意在不合理低价和技术不成熟的情况下,接手这“烫手山芋”涉险。

在厦门市案例中,一个代表性的特征是,两个污泥项目提出的处理价格都是110元/吨,处理路线分别是干化和堆肥,不合理的价格也是导致流标的直接原因。虽然政府已经开始真正重视环境问题,但当事关政府投入时还是不能痛下决心,成为污泥行业乃至整个环保行业面临的最大制约。

无害化和稳定化是关键

在低成本下将湿污泥脱水至含水率50%以下,并保证安全稳定的技术获得市场,但仍需规范

80%污泥直接填埋甚至弃置的危害层出不穷,因此,在资金仍不富余的条件下,把无害化和稳定化作为当前污泥处理处置最急迫的任务。因此,环境保护部提出的将含水率50%的污泥进入填埋场进行填埋的脱水标准成为了高干脱水获得大发展的重要契机。_ueditor_page_break_tag_

同时,价格因素和信息不对称(不能深入了解和信任其他资源化加技术),导致最终污泥处置手段仍然更多采用相对保守和低价的填埋方式。由此减量化也被当作了重要的指标。一般而言,减量化技术本身往往同时可以兼顾到安全、稳定,而减量的程度取决于污泥处理所付出的成本。

基于经济上的现实压力,我国曾经有低成本为特征的以石灰搅拌实现含水率下降及稳定化的路线,但由于增量、对污泥泥质的彻底毁坏导致后续处置受限以及违背循环经济的原则,已经开始走向消亡。

而近几年来,在低成本前提下完成将湿污泥脱水至含水率50%以下,并保证处理后污泥安全稳定的技术获得了现实中的很多市场,尽管这类项目实际运行中仍需规范。

随后,在我国的污泥处理中出现了板框脱水方式。这一技术路线曾经很受关注,近期却由于为破水而必须添加化学物质而受到争议,但仍在努力突破;也出现了脱胎于韩国电渗析的国产电干化等不需添加物质的干化技术,可以作为受制于低成本前提下的阶段性脱水的替代方向,但也面临很多需要克服的难题。

资源化处置正道怎么走?

公认可行的资源化路线包括好氧堆肥和厌氧消化两大技术,低成本的建材化和协同处理必须禁止

资源化并不是要把污泥本身当作重要的资源和财富,如果对此存在误解会进一步带来污泥处理资金投入更加不足的尖锐矛盾,这一点在若干年前已经与垃圾资源化的偏颇理解一起被厘清了。

在过去10多年中,污泥资源化在我国,可以用“看上去很美”来形容,其发展的步履维艰主要是受制于技术不够成熟以及后端产业链整合难度。

早期资源化的项目大部分不成熟,包括大量不成功的堆肥项目,也包括建材资源化,使当前的资源化项目取得用户信任方面面临困难。资源化项目产业链延伸和政策推动的难度较大,对企业的综合能力要求高。

一些包括碳化、提蛋白等资源化的实现往往需要跨专业的工艺突破,主流设计院和行政主管部门并不熟悉,很难在政府常规项目技术路线选择中被采纳,失去了利用政府资金采购推广的机会。一些资源化项目对泥质的变化敏感性高,导致推广中不稳定。资源化方向多,较难形成准确的定义和清晰的规范等。

污泥资源化的含义不是变废为宝,而是取宝于废。更重要的是,如果把农田、大气等其他非直接环境因素和成本考虑在内,资源化也许是惟一最合算的处理处置手段。

当然,具体到实际商业竞争中,需要政府进行一系列法规和税费设计。在此之前,资源化企业利用自身在产业链整合中的能力,通过资源化的后端价值实现来减轻前端的处理价格,对其在市场上的推广显得尤为重要。

公认可行的资源化路线包括好氧堆肥等将养分还原于土壤,以及从国外技术引进后国产化的厌氧消化将沼气热量重新利用的两大方向,此外还有从污泥中提取蛋白质(BOT成本在150元~200元/吨)等比较独特的资源化方式。

由于消耗在城市的有机物多年不能得到回补,我国的耕地缺失有机质严重,带来对水环境和大气的污染、化肥失效、农产品品质和产量下降和重金属含量提高等问题(土壤有机质除了本身的增产和提质作用,同时可以增加化肥的吸收减少对化肥的需求,和减少重金属被带入产品量)。

这些问题导致我国越来越重视提高有机肥施用的比例,给一直艰难地坚持土壤有机质回归土壤的资源化技术厂家以曙光,同时也对餐厨、粪便土地利用处置方向产生积极影响。

与之相比,虽然通过污泥消化生产沼气实现了能源利用,并且由于产业链延伸方面比其他两类资源化路线简单,一直得到有关方面的主推。但是,将宝贵的有机质作为能源消耗掉,其实根本上是受困于产业链延伸不易的次优选择。

由于农业部的要求,为了避免工业污水和生活污水不能完全分离,污水中的重金属通过污泥进入食物链,污泥制肥进入农肥目前存在困难。这是很多堆肥项目最终失败的一个重要原因。但是,已有企业打通了园林用肥渠道。

对于在污泥中提取蛋白质技术,可以保证了重金属不会进入蛋白质,而蛋白可以用于工业制品,也可以进入农业,但这些也同时需要企业自身完成产业链整合。

值得一提的是,污泥资源化的另一个方向,即建材化,曾经以低成本方式(BOT价格在100元/吨以下)在国内出现,但不久就由于在实际应用中发生了品质低劣和二次污染现象,逐渐被弃用。

如果要做到污泥处置的建材化足够安全,其成本并不低,这一点在日本等发达国家的成功案例中可以看到。

类似的情况还发生在利用水泥窑或电厂掺烧的早期案例中。如果对污泥前期的干化预处理不足,直接掺烧对工艺和环境的影响也不容忽视。

案例

美国:土地利用是主流

2004年,美国产生了18万吨污泥,其中约55%被土地利用,用于农艺、造林和土地改良。其他约28%的污泥在垃圾填埋场中处置,15%的污泥采用焚烧方法处理,剩下的2%被放置在污泥储存塘或脱水池中自然干化。污泥土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置方式。未来填埋处置的比例还将逐渐下降。

日本:堆肥农用与焚烧

污泥处理处置的主要途径是减量后堆肥农用或焚烧、熔融成炉渣,制成建材。

欧盟:以利用为主导

欧盟强调以污泥的利用为主导,除了以避免“废弃物”产生为目标以外,更力求使之成为“产品”再循环。欧盟在污泥泥质符合公众健康和环境保护要求的前提下,鼓励对污泥进行土地利用。大部分欧盟国家的污泥允许最大用量约为干污泥5吨/公顷·年,通常用于农田的污泥不超过2~3吨/公顷·年。_ueditor_page_break_tag_

德国:厌氧消化先减量

目前厌氧消化可以最大化实现污泥稳定化处理及污泥资源化利用。

在德国,污泥即使进入填埋场处置也要首先进行稳定化处理,很多大型生活污水处理厂,如汉堡、慕尼黑等地的污水处理厂即使污泥的最终处理采用焚烧路线,污泥在焚烧前也采用了污泥厌氧稳定化处理。

从德国经验看,厌氧消化和干化焚烧组合,可以显著降低后一个工艺单元的投资和运行费用,并可降低污泥含水率和有机质,有助于实现能耗平衡。在慕尼黑一个项目中,污泥经过厌氧消化再干化焚烧,基本可以实现自给自足,弥补厌氧消化的成本。

英国、丹麦:鼓励农用,限制污染

鼓励污泥农用,以保护磷及其他矿物资源在自然界的存在。同时污泥中的污染物如重金属、有机物和药物沉积物等被严格立法加以限制。

瑞士、荷兰、比利时:必须热处理

规定污泥必须进行热处理(发电、制水泥、干化焚烧)。由于污泥含有污染物如重金属、有机物和药物沉积物等,禁止污泥在自然中循环利用。

(来源:中国环境报 作者:薛涛 发布时间:2014年10月14日)

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