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長久以來，我國污水處理中一直存在 “重水輕泥”的問題，污泥處理設(shè)施的建設(shè)追不上水處理設(shè)施的建設(shè)，總體上剩余污泥產(chǎn)量遠(yuǎn)高于消納速度，污泥處理處置成為阻礙城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域的短板現(xiàn)象凸顯。近幾年隨著環(huán)保督查風(fēng)暴來襲，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥問題屢次曝光，不僅給全國的污泥問題揭開了蓋子，也得到了國家相關(guān)部委和行業(yè)高度重視。今年兩會，全國人大代表、中冶生態(tài)環(huán)保集團(tuán)總工程師程寒飛提交了《關(guān)于推進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥有效處理處置的建議》，建議開展污泥處理處置效果評估，制定污泥處理處置專項規(guī)劃和行動計劃，并拿出政策支持和資金保障污泥資源化利用工作。污泥作為污水處理提質(zhì)增效的“最后一公里”，已成為污水治理的重中之重。
當(dāng)前，我國市政污泥處理處置主流技術(shù)路線有哪些，各有哪些優(yōu)劣勢，低碳背景下各地如何結(jié)合本土污泥現(xiàn)尋找一條合適的污泥出路等？2022年4月14日由ACI環(huán)保攜手環(huán)保在線舉行的市政污泥處理處置研討會，邀請到行業(yè)資深專家并就相關(guān)行業(yè)關(guān)注問題進(jìn)行剖析探討。詳情如下：
(視頻回放↑)
中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司
《碳中和背景下的污泥處理處置技術(shù)》
在《碳中和背景下的污泥處理處置技術(shù)》的演講中，中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司第二設(shè)計院劉波總工程師介紹到，污泥處理處置的目標(biāo)是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化及資源化。所謂資源化是利用污泥中的能源和資源，在目前雙碳背景下，能更好地實現(xiàn)節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。我國污泥年產(chǎn)量超過6000萬噸，富集了污水中30%——50%污染物，既是污染物，同時也是碳資源，既是碳排放，也可以碳匯。
從國內(nèi)外污泥發(fā)展趨勢來看，對于大城市而言，污泥焚燒(包括摻燒)是目前不可或缺的一種工藝，同時采用土地利用和建材利用可作為補(bǔ)充。對于中小城市而言，本身規(guī)模不大，采用的處置工藝相對比較廣泛，可以靈活處理。
污泥的獨立焚燒技術(shù)在國際上是通用成熟的技術(shù)，目前在國內(nèi)也處于發(fā)展的高峰期。獨立焚燒一般適合規(guī)模較大的項目(200t/d以上)。劉波介紹到，目前國內(nèi)對污泥獨立焚燒技術(shù)存在一定的誤解，認(rèn)為它是一種高能耗高碳排放高成本的工藝，其實，從不同工藝來看，污泥焚燒的能耗與堆肥工藝相當(dāng)，污泥中的有機(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的。
獨立焚燒的碳排放過程主要包括由于輔助燃料添加產(chǎn)生的燃料消耗，生產(chǎn)過程中干化、輸送等產(chǎn)生的電耗以及煙氣凈化過程中產(chǎn)生的化學(xué)品消耗，碳補(bǔ)償主要是焚燒能源回收所能產(chǎn)生的熱能和電能，灰渣的P的回收、建材化利用。目前瓶頸問題是投資及運(yùn)行成本相對較高、運(yùn)行管理要求較高以及鄰避效應(yīng)。
結(jié)合上海白龍港污泥處理二期工程(獨立焚燒)、成都市第一城市污水污泥處理廠(獨立焚燒)、綿陽市污水處理廠污泥處置項目一期(摻燒)、萬興環(huán)保發(fā)電廠污泥干化及協(xié)同焚燒處置項目(摻燒)、鄭州新區(qū)污水廠污泥處置示范線(氣化)、國內(nèi)某熱水解+厭氧消化技術(shù)項目、北京五個污泥處置中心(厭氧消化)、太原污泥處理處置中心(堿性熱水解技術(shù))具體案例，劉波介紹了不同技術(shù)工藝流程、技術(shù)特點、適用性、碳排放、碳補(bǔ)償途徑及瓶頸。
污泥焚燒、摻燒、氣化、厭氧消化、堿性熱水解實際上在一定程度上都實現(xiàn)了資源化利用。從碳排放水平來看，污泥厭氧消化+土地利用的碳排放水平是最低的，但由于土地利用受到極大的限制，因此從未來發(fā)展來看，厭氧消化+干化焚燒(氣化)或獨立的干化焚燒(氣化)有望成為今后污泥處理處置的主流方向。
最后，劉波針對當(dāng)下污泥處理處置現(xiàn)狀提出了一些思考與建議：
1、應(yīng)首先編制城市污水污泥專項規(guī)劃，為污泥項目的實施提供理論依據(jù)。(政府及主管部門)
2、項目業(yè)主應(yīng)未雨綢繆，提前長期檢測污泥泥質(zhì)數(shù)據(jù)(一年以上)，并收集各污水廠的每日實際處理的污水量和污泥量數(shù)據(jù)，為污泥項目的實施提供依據(jù)。(水務(wù)公司)
3、根據(jù)市政污泥的特性，相關(guān)部門應(yīng)調(diào)整各污水廠污泥含水率標(biāo)準(zhǔn)要求，并督促各廠完善現(xiàn)有的污泥脫水設(shè)施，若采用與焚燒(污泥處置)工藝相適應(yīng)，應(yīng)優(yōu)先選擇不添加石灰、影響污泥PH值的藥劑、成本較高的藥劑及影響污泥熱值的工藝，在此基礎(chǔ)上盡可能降低污泥含水率。(政府、水務(wù)公司、設(shè)計部門)
4、污泥處理處置工藝選擇一定要因地制宜，從現(xiàn)階段來看，當(dāng)務(wù)之急是首先要解決減量化、穩(wěn)定化和無害化，在此基礎(chǔ)上再考慮資源化的問題。
上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司第三設(shè)計院
《雙碳背景下污泥干化焚燒技術(shù)節(jié)能減排技術(shù)探討》
上海市政工程設(shè)計研究總院第三設(shè)計院總工程師助理/高級工程師盧駿營主要從事污泥處理處置項目的咨詢、設(shè)計、設(shè)備系統(tǒng)集成、調(diào)試等。主持和參與了上海市中心城區(qū)三大污水處理廠片區(qū)(白龍港、竹園、石洞口)等多個重大污泥處理處置工程的咨詢和設(shè)計工作。這次研討會盧駿營結(jié)合自身項目經(jīng)驗我們帶來了《雙碳背景下污泥干化焚燒工程技術(shù)探討》的主題分享。
干化焚燒是一種典型的污泥熱處理工藝，其工作原理是脫水污泥經(jīng)干化后，進(jìn)入焚燒爐焚燒，爐膛溫度一般保持在850℃以上，煙氣停留時間不得小于2秒的熱處理方式。盧駿營結(jié)合上海石洞口、竹園、白龍港市政污泥以及寧波華清環(huán)保危廢污泥焚燒案例指出，國內(nèi)污泥干化焚燒主要運(yùn)行能耗來自電耗、外加熱源、水耗、以及各類藥劑消耗，高效穩(wěn)定的干化技術(shù)、先進(jìn)的焚燒技術(shù)以及有效的余熱回收技術(shù)是保證污泥焚燒節(jié)能減排的關(guān)鍵。焚燒系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵在于自持焚燒，自持焚燒對節(jié)能減排具有重大意義，污泥前端干化的目的就是為了讓焚燒爐可以自持焚燒，如果不能自持焚燒，需要在爐內(nèi)補(bǔ)充燃料。
對節(jié)能減排技術(shù)展望，盧駿營指出污泥熱值的提高、降低進(jìn)污泥干化焚燒系統(tǒng)含水率、污泥干化后載氣冷凝余熱的回收是實現(xiàn)污泥焚燒節(jié)能減排的關(guān)鍵路徑。今后隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和污水收集管網(wǎng)的不斷完善，污泥熱值不斷提高，污泥干化焚燒技術(shù)的能耗將可以大幅度地降低。
如果污泥熱值提供不太能受控情況下，可以通過降低污泥干化焚燒系統(tǒng)含水率，污泥干化是焚燒的“能耗大戶”，高效的脫水是降低干化焚燒系統(tǒng)能耗最大的助力。
國內(nèi)大多數(shù)污泥焚燒項目中污泥干后載氣冷凝余熱沒能很好進(jìn)行回收多數(shù)被浪費了，如果這部分熱量能夠高效回收，可以大幅度降低能耗。
威立雅水務(wù)工程(北京)有限公司
《“雙碳”背景下污泥資源化、無害化處理技術(shù)探討——威立雅污泥處理技術(shù)及案例介紹》
我們知道威立雅一直是污水處理、污泥處理技術(shù)的“行家”，威立雅水務(wù)工程(北京)有限公司的污泥市場經(jīng)理王維燕這次也是帶來了《“雙碳”背景下污泥資源化、無害化處理技術(shù)探討——威立雅污泥處理技術(shù)及案例介紹》，結(jié)合國內(nèi)外多個項目從污泥資源化角度來介紹厭氧消化及其相關(guān)的技術(shù)；從污泥減量化、無害化角度來介紹威立雅的濕式氧化技術(shù)和污泥焚燒技術(shù)”。
威立雅的污泥及生物質(zhì)處理主要工藝包括ANITATMMox厭氧氨氧化、中溫厭氧消化+熱電聯(lián)產(chǎn)、AthosTM濕式氧化、PyrofluidTM焚燒、BiometTM兩相消化、生物脫硫技術(shù)SulfothaneTM等。
污泥的厭氧消化/協(xié)同消化+熱電聯(lián)產(chǎn)是實現(xiàn)污泥資源化的有效途徑，厭氧消化過程產(chǎn)生的沼氣可實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，為污水、污泥處理段提供電能，同時發(fā)電系統(tǒng)的余熱還可用于消化系統(tǒng)及附屬建筑供熱；沼氣也可以用于鍋爐，為消化系統(tǒng)以及后續(xù)污泥處理工藝供熱。以15萬m3/d污水廠為例，假設(shè)它的污泥產(chǎn)量是30tds/d，有機(jī)物含量50%，通過中溫厭氧消化+熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的電力480kw，年收益值相當(dāng)于300w，經(jīng)濟(jì)性還是非?？陀^的。對于南方地區(qū)等污泥中有機(jī)質(zhì)含量較低時候可以通過協(xié)同消化，在污泥中加入有機(jī)廢物，協(xié)同消化可以實現(xiàn)污水廠能源自給、降低碳足跡。
威立雅BiometTM兩相消化工藝在消化之前引入了水解工藝。水解工藝通過酶催化反應(yīng)產(chǎn)生溶解性底物，促進(jìn)了產(chǎn)酸相多裝菌群生長，進(jìn)而推動了脂肪酸的產(chǎn)生，這是產(chǎn)甲烷的一個關(guān)鍵步驟。采用水解和甲烷化兩個階段，可以維持兩個階段各自的最佳反應(yīng)條件，兩種不同的菌種之間不存在競爭，使得運(yùn)行更加穩(wěn)定。水解細(xì)菌叫產(chǎn)甲烷菌不敏感，因此前段水解罐的設(shè)置可以更好的適應(yīng)進(jìn)料的變化。
傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)采用干法脫硫，而威立雅的采用生物脫硫技術(shù)SulfothaneTM，通過堿液吸收、生物反應(yīng)、硫泥回收實現(xiàn)沼氣脫硫，H2S去除率可以達(dá)到99%，單質(zhì)硫回收容易排出且不會產(chǎn)生含硫化物的廢水，整個工藝在水循環(huán)過程用電，運(yùn)行成本低，工藝穩(wěn)定抗沖擊能力強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計和配置，可是實現(xiàn)快速安裝和組裝，結(jié)構(gòu)緊湊，占地小。
威立雅ANITATMMox厭氧氨氧化工藝：消污泥化過程會產(chǎn)生側(cè)流，這部分水量相當(dāng)于整個水處理線水量的1-2%，但氨氮負(fù)荷很高，對整個水線的影響達(dá)到15-25%，如果是消化和熱水解聯(lián)用，這個影響更大大概20-30%，N-NH4含量可達(dá)到500-1500mg/L(消化和熱水解聯(lián)用可達(dá)2000-3000mg/L)，側(cè)流的BOD很低，可利用的碳很低。對處理線的影響是會增加氧氣機(jī)碳源的消耗，增加污泥產(chǎn)量。而ANITATMMox厭氧氨氧化工藝可以經(jīng)濟(jì)高效地對這部分側(cè)流進(jìn)行處理，從而來降低整個處理線的成本，實現(xiàn)低碳。
威立雅AthosTM濕式氧化工藝是一種在液相中發(fā)生的氧化過程，污泥在高溫、高壓和氧化性氣體存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)。40-90g/L的污泥在約50bar和250攝氏度的條件下注入反應(yīng)器，同時注入純氧氧化去除有機(jī)物，停留時間小于1小時，從沉淀池分離出來的無機(jī)物通過板框機(jī)處理成為礦物砂，在不添加藥劑情況下礦物砂含干度達(dá)到50%，廢氣經(jīng)過催化反應(yīng)器處理后排放至大氣(因反應(yīng)溫度低無二噁英、無呋喃、無塵、無酸性氣體氮氧化物產(chǎn)生)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過冷凝、固液分離后，上清液(可生物降解)回到污水處理廠。AthosTM濕式氧化工藝是一種環(huán)境友好、徹底無害化處理工藝。
威立雅PyrofluidTM焚燒工藝入下圖，對于PyrofluidTM系統(tǒng)，污泥只需要干化到35%的含固率就可以進(jìn)入鼓泡式流化床焚燒爐，焚燒系統(tǒng)采用高溫空氣預(yù)熱，溫度可以達(dá)到450-650度，可隨進(jìn)泥熱值波動進(jìn)行調(diào)整，保證焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)允許進(jìn)入含水率較高的污泥而在焚燒爐內(nèi)達(dá)到自持焚燒，焚燒煙氣溫度可以達(dá)到850-870度，煙氣先后經(jīng)過高溫空預(yù)器及余熱鍋爐進(jìn)行兩級級能量回收，能力回收率可以達(dá)到50-60%。此外，相比常規(guī)焚燒燃燒室停留2s，威立雅PyrofluidTM系統(tǒng)燃燒室溫度大于850度，停留時間5-6s可以實現(xiàn)污泥徹底的減量化。
最后，王維燕總結(jié)到，消化、協(xié)同消化是“雙碳”背景下市政污泥及生物質(zhì)資源化利用的有效途徑，可以使我們實現(xiàn)污水廠能源自給，降低碳足跡的夢想；SulfothaneTM高效生物脫硫技術(shù)，運(yùn)行維護(hù)簡便，可有效降低沼氣脫硫的運(yùn)行成本；ANITATMMox厭氧氨氧化工藝，脫氮性能好，可減少消化回流液對污水處理線的影響，減低運(yùn)行成本；AthosTM濕式厭氧工藝是一種環(huán)境友好的、徹底的污泥減量化和無害化處理工藝，這為環(huán)境敏感地區(qū)的污泥處理處置提供了一種可行的解決方案；PyrofluidTM是安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)過驗證的市政污泥焚燒工藝，可實現(xiàn)污泥的徹底減量化。
康碧環(huán)境技術(shù)(北京)有限公司
《康碧高級厭氧消化及北京排水集團(tuán)污泥處理案例介紹》
康碧®集團(tuán)1989年成立于挪威，在中國及亞洲其他國家、歐洲、北美洲等地均設(shè)有分公司。自1995年首次將熱水解工藝應(yīng)用于挪威HIAS污水處理廠污泥項目以來，至今已有77項污泥和有機(jī)垃圾處理處置項目在全球25個國家和地區(qū)成功應(yīng)用，服務(wù)超過全球1億人口。本次活動，康碧環(huán)境鄧締也是給我們帶來了《康碧高級厭氧消化及北京排水集團(tuán)污泥處理案例介紹》。
康碧®熱水解(CambiTHP®)技術(shù)是被國際廣泛證實認(rèn)可的最為可靠有效的熱水解工藝技術(shù)，康碧®熱水解(CambiTHP®)技術(shù)是用蒸汽對市政污泥和餐廚垃圾進(jìn)行高級厭氧消化的預(yù)處理工藝。康碧®熱水解(CambiTHP®)是一個連續(xù)的工藝過程，基于反應(yīng)罐并聯(lián)排列的批次處理的熱水解反應(yīng)，實現(xiàn)高能效運(yùn)行和低運(yùn)行成本，同時消除了有機(jī)質(zhì)在處理過程中產(chǎn)生臭氣的問題。
康碧環(huán)境熱水解技術(shù)已參與到北京排水集團(tuán)五個污泥處理中心的應(yīng)用，總規(guī)模達(dá)到6000t/d，包括小紅門和高碑店污水處理廠改擴(kuò)建，槐房、高安屯和清河二廠的新建項目。結(jié)合北京排水集團(tuán)五個項目經(jīng)驗，鄧締介紹到，相比傳統(tǒng)消化工藝，有了熱水解預(yù)處理工藝，可以提高厭氧消化進(jìn)料負(fù)荷、改善脫水性能、改善污泥產(chǎn)品質(zhì)量、并增加沼氣產(chǎn)量達(dá)20-50%。對于降低碳排放是有重大意義的。北京項目采用熱水解處理工藝解決污泥問題的同時，也是提前布局并完成了碳減排的工作任務(wù)，相比于填埋方案，干化焚燒可以減少180萬噸CO2的減排，而熱水解高級厭氧消化加土地利用，可以減少到220萬噸，相當(dāng)于150萬輛汽車的排放量。
康碧作為全球受信賴的供應(yīng)商服務(wù)于全球各種類型污泥項目，其熱水解工藝也是廣泛得到市場的認(rèn)可，有能力服務(wù)于國內(nèi)外各大污泥項目，未來在雙碳背景下污泥的消化技術(shù)會成為一種趨勢，協(xié)同消化也會有大規(guī)模的市場應(yīng)用潛力，基于北京多個項目經(jīng)驗，康碧也希望可以服務(wù)全國更多的污泥項目。
原標(biāo)題：專家觀點|低碳背景下市政污泥處理處置技術(shù)路線
