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行业动态
蚌埠圻润公司探索污泥资源化利用之路

  摘自来源:2018年11月23日 《蚌埠日报》 ——深读周刊
  污泥,是城市污水经过达标排放处理后遗留下的泥状物质。由于它恶臭难闻、污浊不堪,并远离人们的视线,对大多数人而言,都是一个遥远存在。然而,对于城市的管理者而言,污泥处置是无法绕过的话题。不断增长并每天大量产生的污泥,如处置不当,不仅浪费宝贵的土地资源,也会对土壤和水系造成二次污染,大量的碳排放,对生态环境也造成严重的负面影响。
  绿色发展理念深入人心的今天,妥善处置污泥,为这一“放错了位置的资源”找到最好的出路,是一件功在当代、利在千秋的事业。如何科学处理处置污泥,将它们变废为宝,变“讨人嫌”为“惹人爱”,最大限度地发挥其资源泥价值,在龙子湖东岸的大学科技园,一个科技创新团队,经过两年多的科技攻关和资源化利用试验,探索出污泥土地利用资源化处置技术。此项科研成果为我国城市污泥处置找到了一条化泥为肥资源化利用的“最佳路径”。

麻烦的污泥

  污泥是污水处理后遗留的物质,不仅产生量特别巨大,处理起来也很麻烦。色泽乌黑,形如酱汤……只需看上一眼,保证你“过目不忘”。在位于高新区的中环水务蚌埠污水处理厂沉淀池旁,记者第一次亲眼看到了污泥的样子。
  “这些污泥是污水经过处理沉淀后形成的物质,在厂里经过初步脱水后,再运送到垃圾填埋场进行掩埋处置。”说起污泥,中环水务蚌埠污水处理厂总经理鲁磊告诉记者,污泥是污水处理后遗留的物质,这些污泥不仅产生量特别巨大,处理起来也很麻烦。
  污泥中大部分为水,在运送至垃圾填埋场之前,在污水处理厂要进行初步的脱水处理,将其中的水分降低到80%。初步脱水后,再由专门的封闭式清运车外运。
  随着污泥清运车,记者来到蚌埠市垃圾填埋场,这里是全市污泥的集中处置地。蚌埠垃圾填埋场场长李跃告诉记者,污泥处理是最头痛的事。蚌埠市污泥处理一直使用填埋的方式,但这种处理方式的弊端显而易见,一是要占用宝贵的土地资源,二是有一定的环保隐患。
  我市在污泥处理方面也动了不少脑筋。2013年,蚌埠开始筹建污泥处理设施。2014年通过公开招标,由上海一家企业采取设计、建设和运营的方式,建设污泥集中处理及资源化利用项目。污泥处理采取石灰稳定干化的深度脱水工艺,处理后的污泥用作垃圾填埋的覆盖土。
  “实际上这项技术并不成熟。”回忆起项目运行的情况时,蚌埠垃圾填埋场场长李跃有些激动。他说,污水处理厂送来的污泥,共性状和成分与农村臭水沟里的污泥并不是一个概念。大量的水分被细胞壁牢牢地包裹着,只有将细胞壁破坏掉才能有效降低其含水率。“如果不能将含水量降到一定的范围内,根本无法作为覆盖用土。”
  “石灰稳定干化”项目不久搁浅,污泥处置只得走回填埋的老路。如何妥善处理处置城镇污泥,成了摆在政府案头的一件大事,有关部门多方考察论证,最终选择了相对较为成熟的“干化焚烧法”处理处置方案。
  “污泥的成分极为复杂,处理处置确实十分不易。”在龙子湖东岸大学科技园一间实验室里,蚌埠市污泥处理处置及资源化利用工程技术研究中心主任蚌埠圻润环境工程科技有限公司研发中心主任李国亮告诉记者,污泥处理处置必须遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”的原则。其中减量化是基础,无害化是基本要求,稳定化是核心,资源化利用是最终的目的。“只有资源化,才能将污泥变废为宝。”

错位的资源

  经过无害化和稳定化处理,将污泥中的有机物质转化为腐殖质,再配合污泥中的氮磷钾,污泥将摇身一变成为优良的有机肥
  打开PPT课件,李国亮向记者介绍,污泥除含有大量的水分之外,还含有大量的有机物,氮磷钾,重金属,以及有机物、污染物和蛔虫卵等病原微生物。对于这些复杂的成分,处理时要区别对待,这就是污泥资源化利用的困难所在,而我们所做的就是如何将污泥最大限度地进行资源化利用。
  要充分资源化,有机物、污染物和微生物就要做到无害化,重金属要做到稳定化和无害化,而有机物既要稳定化又要资源化,氮磷钾是土壤中不可缺少的元素,则可以完全进行资源化利用。
  “人们常说,垃圾是放错了位置的资源,这句话同样适合于污泥。”李国亮介绍说,污泥中有机物质含量超过40%,并含有丰富的氮磷钾元素。如果经过无害化和稳定化处理,将污泥中的有机物质转化为腐殖质,再配合污泥中的氮磷钾,污泥将摇身一变成为优良的有机肥。
  面对中国土壤肥力持续下降的实际情况,如果每个城市都能将污泥变成合格的肥料或肥力丰富的土壤介质,用于修复土地,这对环境保护将起到十分积极的作用。
  “由于过度索取,中国土壤正在变得越来越贫瘠。”长期致力于土壤研究的安徽科技学院副院长汪建飞对中国土地变得越来越贫瘠的现状十分忧心。
  长期急功近利的粮食高产要求,土地大量施用化肥,让田间的食物“越来越不好吃”了。为什么现在食品口感和口味不好了,最根本的原因是土壤里缺少有机肥料。我们都知道东北的大米“好吃”,是因为那里的黑土地富含大量的有机物质。树叶、植物秸秆被大雪覆盖深埋,经过长时间的沤肥,让土壤获得了强大的肥力。有机质含量是保持土壤肥力的重要条件。大量施用化肥后,造成土壤板结,有机质不断减少。为了追求高产再多施化肥,最后形成了恶性循环。汪建飞认为,城镇生活污泥在无害稳定安全的前提下,还田是两全其美的一件大好事,通过资源化利用,既解决了污泥的出路问题,又修复了土地,提高了土地肥力。
  将污泥经过稳定化、无害化处理作为肥料用在农作物的生产上,并不只是停留在实验室的实验报告上。2016年,李国亮的科研团队利用发明的专利技术,将污泥改性处理后,使用“深度脱水+好氧发酵”工艺变泥为肥,在龙子湖区李楼乡的一片麦田里进行了示范试验。


  2017年午季,这片小麦喜获丰收。实验数据表明,没有施加任何肥料的小麦收成不佳,而施加了化肥的麦田虽然收成不错,但付出了土壤肥力下降的代价,施用污泥有机肥的麦田产量与施加化肥的麦田持平,高出不施肥田块一倍多的产量。进一步对小麦进行理化分析,施用污泥有机肥田块的小麦品质明显提升,其干面筋和湿面筋量远高于施用化肥的田块,且施用污泥有机肥后小麦籽粒中重金属含量远低于食品安全标准。
  除了用在农作物种植,李国亮团队还将污泥有机肥用在了园林绿化上。在高铁南站旁一片苗圃上,记者看到了污泥有机肥给树苗带来的变化。没有进行土壤修复的土地上栽植的小树“骨瘦如柴”,而施用了污泥有机肥的土壤里长出的树苗树青叶绿、长势喜人。

利用的困惑

  面对城镇污泥困局,每一个城市都选择了不同的处理处置办法。最终选择什么样处理处置的方案,“无关对错,只关适合”。
  李国亮介绍了国内主流的几种污泥资源化利用处理路线。其中,“厌氧消化”污泥处理技术,是利用微生物厌氧发酵产生沼气,进行能源回收。这种方法可以很好地回收能源,但是需要较大的处理规模来维持稳定运行,且前期投资大,需要建设配套设施。由于国内污泥有机质含量不稳定,且含沙量大,厌氧消化转化率并不高,从投入产出比来看并不“合算”。并且这种方法产生的沼渣和沼液仍然需要进行处理,处理不当仍会造成二次污染。
  相对而言,干化焚烧+建材生产模式可以做到较彻底的污泥减量化、稳定化和无害化处理。但其弊端是需借助其他热源设施,设备投资巨大,运营费用高,并且由于污泥本身热值较低,自持燃烧难,需要添加大量辅料助燃,无形中加大了运营成本。
  “好氧发酵+土地利用”的污泥处理处置路线,比较符合国家资源化利用的政策导向,也是具有较好经济价值和发展前景的污泥处理处置方式,具有工艺流程简单、投资相对较小等特点,但处理过程需严格达到减量化、稳定化和无害化的要求。
  据介绍,目前上海、北京、深圳等一线大城市,由于周边土地资源紧缺,所选用的污泥处理处置方案多为干化焚烧法。这种方法虽然简便易行,能够做到无害化和稳定化,但污泥中的有机物质和氮磷钾等资源被付之一炬,终究是一种资源的浪费。
  除了以上三种处理处置方式,填埋作为阶段性的应急处理方式,是污泥处理处置的初级形态。李国亮分析说,目前我国近一半的中小城市大多采用这种方法,其弊端显而易见。污泥采用填埋方式进行处置,不仅占用大量土地,还易造成土壤的二次污染。污泥填埋使其中具有潜在利用价值的有机质、氮磷钾和各种微量元素不能得到有效利用。“污泥填埋处理,是在污泥土地利用、焚烧及建材利用都不具备条件的情况下,采取的阶段性应急处理方式,其必然要被更为生态环保的资源化利用方案所取代。” 如何将污泥变废为宝,资源化利用,不仅成为城市管理者、决策者着重思考的问题,也成为了科研工作者着力攻克的科研项目。
  绿色发展理念深入人心,生态文明建设成为十九大的最强音。在此背景下,如何将污泥变废为宝,资源化利用,不仅成为城市管理者、决策者着重思考的问题,也成为了科研工作者着力攻克的科研项目。
  为了攻克技术难关,蚌埠圻润环境工程科技有限公司勇担重任,自2015年起,组建年轻的研发团队,立项开展“基于土地利用生活污泥处理及资源化利用技术研究与应用”项目的研发。2016年,经蚌埠市科技局批准,依托公司成立了“蚌埠市污泥处理处置及资源化利用工程技术研究中心”,2017年公司与安徽农业大学合作,在蚌埠设立了“污泥资源化研究中心”。目前公司工程技术中心设有污泥处理实验室、污泥处置实验室、工程实验室、中试车间和检验检测室等研发机构,配置有满足小试、中试的实验设备、仪器及检验检测仪器,直接从事技术研发科研人员10人,其中高级工程师2人,硕士研究生6人。


  自2015年6月立项开展城镇污水处理厂生活污泥处理处置技术和装备研发以来,经过三年的不懈努力,研发团队取得了一系列重大技术突破。
  污泥改性脱水是污泥资源化利用的关键环节。经过反复试验,研发团队取得重大突破。通过采用具有破解污泥细胞壁、灭杀细菌、降解污泥中有害物质等有效功能的化学组合药剂调质处理,达到了改变污泥特性,提高污泥脱水效果,降低污泥中重金属的目的。在此基础上,进行最佳设备性能的选型、配置及功能优化,并进行全程自控系统设计,研发出了经济环保、性能良好的“技术+装备”的污泥处理成套技术装置。目前,此项研究已经完成中试,具备了产业化条件,成果已申请发明专利两项,其中已授权一项。
  为了更好地在土地利用方向上利用,干化后的污泥需要经过好氧发酵处理,以实现稳定化和无害化。研发团队的研究成果,解决了污泥好氧发酵升温速率缓慢的问题。通过预处理营造出良好的发酵环境,不需添加其他辅料和发酵剂,升温迅速,高温持久且稳定,加快了好氧发酵速率,快速实现了稳定化和无害化。此项技术已申请发明专利一项。
在污泥土地利用试验方面,研发团队也取得重大成果。在安徽农业大学的大力支持下,此项研究围绕生活污泥土地利用和土壤改良与修复方面展开。目前已经完成了园林苗木、大田小麦、小青菜和高羊茅等的栽培应用试验,从品质影响和安全性角度,对经减量化、稳定化、无害化处理的生活污泥土地利用的经济价值、环境效应和环境风险进行全面系统的分析和评估。
  “生活污泥处理处置领域一系列科研成果的产业化应用,不仅可以推动中国污泥处理处置的技术进步,更能为中国循环经济和生态文明建设发挥巨大的推动作用。”安徽经济社会研究中心主任、安徽财经大学教授张会恒表示。
  根据资料,目前我国城镇污水处理厂有4900多座,日处理能力达1.6亿吨,污泥作为污水处理的必然产物,目前年产生量在4000万吨左右。《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》提出,至2020年全国城镇新增污水处理设施规模每日4890万立方米,届时我国城镇污水处理能力将达到每日2.45亿立方米,市政污泥年产生量将达到6000万吨以上。如此大量的污泥,如果经过规范的处理被资源化利用,不仅实现了资源循环利用,还将极大地缓解由于污泥处理量的提升而带来的环境压力。从这个角度看,蚌埠市污泥处理处置及资源化利用工程技术研究中心蚌埠圻润环境工程科技有限公司的研究成果具有广阔的市场应用前景,产业化推广意义重大。

发布时间:2018-11-30