污泥噴霧干燥焚燒技術 國產技術的突破
時間:2018-06-11 11:08
來源:E20綠色發展研究中心
作者: 肖瓊
污泥處理問題一直是業界關注的焦點,也是水十條重要解決的領域之一。根據水十條所設定的目標,現有污泥處理處置設施應于2017年底前基本完成達標改造,地級及以上城市污泥無害化處理處置率應于2020年底前達到90%以上。但是,目前我國污泥的安全處理處置率只有20%。對于當前的污泥而言,還有很長的一段路要走,特別是污泥處理處置技術的進步與發展。
為助力水處理科技成果轉化與產業化推廣,由同濟大學和清華大學環境學院聯合主辦,浙江環興機械有限公司、江蘇省(宜興)環保產業技術研究院聯合承辦,E20環境平臺支持的系列專場水處理科技成果推介會——“污泥噴霧干化-焚燒集成技術與裝備”專場于2018年6月1日在杭州順利召開。
來自水專項辦公室領導、行業專家、政府主管部門領導、大型水務公司負責人、區域水務運營人員、行業研究機構、媒體等,共計100人左右參與了本次會議。
本文根據嘉賓發言整理,供讀者參考。(以下文字未經嘉賓本人確認,若有任何問題,請與中國水網聯系)
處置途徑不暢是困擾我國污泥工藝路線選擇的瓶頸
戴曉虎 同濟大學環境科學與工程學院院長
同濟大學環境科學與工程學院院長戴曉虎表示,目前我國污泥處理處置已形成了四條主流技術路線:厭氧消化、好氧發酵+土地利用、干化焚燒+灰渣填埋或建材利用、深度脫水+應急填埋。從全鏈條的角度來看,穩定化處理和污泥最終出路是我國污泥處理處置的瓶頸,全過程處理處置資源化理念缺乏。
從全鏈條的技術角度來說,污泥處理首先能夠最大化地降低易腐的有機物質,不能發臭,同時要減量。在處置的角度,要么進入土地,要么建材利用,要么產物利用。在國際上,污泥必須是在處理到沒有辦法再處理的情況下,剩余物才采用填埋的方式。但是從全鏈條的角度來說,我國污泥處理處置還存在以下問題:土地越來越緊張,而且從可持續發展的角度來說,填埋肯定不是未來的方向;焚燒提得比較多的是,相對來說成本比較高,公眾接受度低;土地利用一定是一個方向,但是目前政策法規沒有完全的落地。
從單元的技術來說,戴曉虎表示,各單元技術均存在一定的瓶頸。污泥的濃縮是比較成熟的,下一步在降低藥耗和智能化的水平上要提高;污泥脫水需要考慮如何進行含水率的進一步降低、綠色藥劑的開發、自動化水平的提升等;污泥深度脫水,存在傳統摻混及投加藥劑對污泥處理處置的影響大的問題;污泥厭氧消化技術,存在有機質轉化效率較低、停留時間較長、投入和資源回收產出存在差距等問題;污泥穩定化處理技術中的好氧堆肥,最大的瓶頸是解決污泥產品的出路問題;焚燒最大的問題在價格和技術的要求差距很大等等。
從單元的技術到全鏈條技術,戴曉虎表示,針對我們國家污泥的特征,技術創新還需要加強,而創新的方向肯定是圍繞著如何把資源循環利用為核心。而且單元技術的銜接及全鏈條解決方案是未來的發展重點。
污泥焚燒是污泥處理處置的主流技術
王凱軍 清華大學環境學院教授
清華大學環境學院王凱軍教授在演講中表示,污泥焚燒技術是污泥處理處置的主流技術之一。
首先,從政策法規上對污泥干化-焚燒技術是支持的。我國在1999年左右制定了污泥處理的政策,在2009年住建部發布的《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策(試行)》中,明確鼓勵污泥焚燒技術,特別是鼓勵利用熱能的技術。原環保部于2010年發布了《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》,明確
提出了污泥焚燒的技術路徑是鼓勵的。2011年,住建部、發改委聯合發布《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南(試行)(建城[2011]34號 )》,對戴老師講的四條技術路線都給了優先的定位。從政策上的明確,污泥處理處置技術也完成了由“低級”到“高級” 的演變歷程(如下圖)。
污泥噴霧干燥---回轉窯焚燒技術,國產技術的突破
王凱軍教授表示,在國際上,大部分干燥的技術都是間接加熱,沒有一個污泥干燥是用噴霧干燥的。但是絕大部分的化工產品只要是粉沫的,基本上都采用的是噴霧干燥技術,而且應用領域很廣泛。從直觀上來看,噴霧干燥技術是可以應用在污泥處理領域的。但是要應用在污泥領域,需要解決兩個問題:一是涉及到間接干燥和直接干燥都存在的問題,主要是焚燒過程中的污染;二是除臭的問題。這兩個問題只要解決了,技術就是可以應用的。雖然在技術的前期有專家進行過質疑,但事實證明,直接干燥是可以解決過程中產生的污染物問題的。
在大家都關心的幾大核心問題中,比如揮發性有機物的問題、干燥塔內粉塵爆炸安全問題、二噁英控制問題、重金屬問題、粉塵、SO2等污染物問題等,王凱軍教授進行了詳細解釋。根據工程測試評估的結果來看,其排放水平達到GB18485-2001標準要求,但對照新標準,除Cd和Pb外,均超標準完成。從整體上來說,按照當時的標準,這個技術是完全達標的,但是按照下一步將實行的新標準,針除塵、除霧脫白等問題,需要實現新的突破。
王凱軍教授介紹說,目前,從國內的單一技術來說,已建立了十余個大型污泥噴霧干化-焚燒技術應用工程,總計處理量超過5000t/d(80%含水率),已建立了1200t/d最大的噴霧干燥單體工程。北方藥業的800t/d廢物、濃縮液分離噴霧干化焚燒項目是國內首次將MVR-噴霧干燥焚燒技術應用于濃縮廢液的工程,同時也是“國家水體污染控制與治理科技重大專項”的示范工程之一。當前,焚燒工藝基本上是來自于國外的工藝,噴霧干燥焚燒技術可以說是國內唯一自主開發的工藝。在產業化的課題里面,這個項目也是得到了國家水專項的支持,并且也得到了應用。在示范工程里面,利用危廢的余熱進行協同處理等等都有一些應用。
王凱軍教授最后表示,污泥填埋走不通了,焚燒太貴了,污泥處置快要沒路可走了,所以我們只有國產化,只有解決關鍵的技術,才是污泥的真正出路。習總書記在全國生態環保大會和2018年兩院院士大會開幕會上提出:關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中,才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全。要充分利用改革開放40年來積累的堅實的物質基礎,加大力度推進生態文明建設,解決生態環境問題。這個技術是屬于共性的技術,也屬于現代的工程技術,所以我想與國家現在的政策是高度吻合的。
其次,從國際經驗來看,污泥干化-焚燒技術是主流處理處置技術之一。在美國,1973年頒布的40聯邦法案對摻燒污泥比例超過10%或單個焚燒爐處理污泥總量>1000kg/d(干泥)的焚燒裝置提出排放氣體顆粒物含量等方面的要求。1993年頒布的40 CFR 503法案對焚燒提出了具體要求,并于1999年9月3日進行了焚燒部分內容修訂。2011年頒布的40聯邦法案針對流化床和多爐膛焚燒爐提出了明確的要求;在日本,上世紀60年代,即開始污泥的焚燒技術,目前80%的污泥通過焚燒處置;在歐洲,自1962年德國率先建議并開始運行了歐洲第一座污泥焚燒廠以來,污泥焚燒在英國、法國、盧森堡、丹麥、德國、奧地利、荷蘭等國不斷增加,所占比例均超過了20%,尤其是荷蘭、奧地利及德國已經達到了40%甚至更高。
另外,雖然《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南》明確土地利用和干化焚燒為污泥處置的污染防治最佳可行技術,雖然土地利用是主導的方向,但是能否成為主導的工藝,跟實際情況、跟農業的現狀有很大的關系,從目前發展中所遇到的限制來看,土地利用存在無法突破擔負主流技術路線的困局。在上海、長三角、珠三角、京津冀、省會城市,城市特征即是人口密集、土地稀缺,在經濟發達的情況下,焚燒一定會是主要的選擇。