杭世珺：今天我想介紹污泥處理處置的歷史演變過(guò)程，然后是幾點(diǎn)思考。
第一、日本污泥的歷史演變，第二、日本污泥循環(huán)利用的發(fā)展及動(dòng)向，第三，我國(guó)的污泥處理處置演變的簡(jiǎn)況，第四是幾點(diǎn)思考。
日本的污泥處理處置演變，經(jīng)過(guò)了海洋投棄、自然干燥、機(jī)械脫水和干燥焚燒的過(guò)程。20年代到40年代的時(shí)候是海洋投棄了，到了40年代到60年代就是自然干燥，放在自然的條件下太陽(yáng)曬干農(nóng)用，到60年代開始有厭氧消化的脫水，到填埋，60年代以后，同時(shí)也有直接脫水或者堆肥以后進(jìn)行填埋或農(nóng)用。60年代以后同時(shí)又開始了焚燒和利用。
日本最早的污水處理廠就是三河島污水處理廠，在東京。現(xiàn)在被政府認(rèn)為是一個(gè)重要的文化遺產(chǎn)，運(yùn)行的時(shí)候產(chǎn)生的污泥怎么辦？就用熱水槽然后用船，傾倒到海里。后來(lái)打仗了，戰(zhàn)爭(zhēng)當(dāng)中，燃料缺乏沒(méi)有油，所以它的船開不起來(lái)，這個(gè)時(shí)候他就不能正常的航行，43年的時(shí)候就停止了海洋投棄。到了20世紀(jì)40年代，當(dāng)時(shí)有些污水處理廠有污泥，就應(yīng)用了三河島處理廠和芝浦污水處理廠，旁邊有一些空地建了一些干燥廠。在44年的時(shí)候，三河島的污水處理廠的建成了一個(gè)污泥的日曬干燥床，正式開始了污泥的堆肥。到46年芝浦也設(shè)置了污泥的干燥床開始了堆肥生產(chǎn)。從這兒以后，干燥的污泥作為有機(jī)肥料就在農(nóng)村得到了應(yīng)用。到了55年到64年，這個(gè)時(shí)候廢料的需求開始逐漸減少，所以自然干燥又被取代了，就開始污泥不用進(jìn)行自然干燥。
厭氧消化到脫水到填埋的情況。最開始的厭氧消化在東京它不是作為污泥的處理方式，是糞便產(chǎn)生的固廢來(lái)作為厭氧消化，這個(gè)時(shí)候在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，首先在三河島里面做了糞便的厭氧消化的試驗(yàn)，到了50年12月，當(dāng)時(shí)有一個(gè)駐日盟軍的最高司令部向政府提出建議，要科學(xué)衛(wèi)生的處理，還要資源化，給政府建議以后，并且還推薦了一個(gè)厭氧消化的方法，而且設(shè)立一個(gè)單槽式的兩段消化的雙重式的消化槽，這是50年代。53年日本最早的一個(gè)糞便消化槽就正式運(yùn)行了。
60年代，芝浦污水處理廠采用了污泥厭氧消化工藝。62年在砂町和小臺(tái)污水污水處理廠的污泥處理廠開始運(yùn)行，均采用了污泥厭氧消化工藝。砂町和小臺(tái)污泥處理廠計(jì)劃利用消化池產(chǎn)生的沼氣發(fā)電，但是當(dāng)時(shí)污水處理廠污泥的有機(jī)成分不高。
脫水方面歷史發(fā)展過(guò)程，58年，砂町污水處理廠的糞便消化槽的脫水采用的是過(guò)濾式的真孔脫水機(jī)，糞便污泥的纖維質(zhì)比較多，無(wú)需加藥便可脫水。
污泥處理方面，由于污泥堆肥用量減少以及污泥干燥時(shí)產(chǎn)生臭氣引起民憤，開始考慮機(jī)械脫水。此后，對(duì)污泥的厭氧消化和機(jī)械脫水進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并將其稱為污泥處理廠。
1965年以后，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，污泥有機(jī)物的含量超過(guò)70%，濃縮、脫水困難，以往采用無(wú)機(jī)絮凝劑達(dá)到了極限值，不能深度的進(jìn)行脫水。
76年新河灣污水處理廠采用了離心式污泥脫水機(jī)。
77年北多摩污水處理廠采用了帶壓式污泥脫水機(jī)。
焚燒填埋利用，20世紀(jì)60年代，污泥最終處置用地征地困難，為了達(dá)到污泥減量化、穩(wěn)定化的目的開始了污泥的焚燒技術(shù)。最早采用的污泥焚燒是川崎市、一宮市、名古屋市等，此后東京都也引進(jìn)了焚燒爐，以東京為例。1967年，小臺(tái)污泥處理廠引進(jìn)了100噸/天的立式多段焚燒爐運(yùn)行。73年砂町污泥處理廠引進(jìn)300噸/天的多段焚燒爐運(yùn)行。90年代以后，為了最大程度減量化，采用了污泥熔融爐，比焚燒減量1/3，包括要解決重金屬的問(wèn)題，所以熔融爐的溫度要到1400—1600度，達(dá)到了最大的減量化，并開始了污泥的燃料化、炭化和電廠的焚燒以及作為水泥原料等等一些處理的技術(shù)和處理的設(shè)施。
在77年的時(shí)候，日本成立了污泥處理調(diào)查委員會(huì)。污泥處理處置方式迎來(lái)了變革期，首先原來(lái)是分散式的污泥處理變成集約式的，79年在東京橫濱，南部的污泥處理廠和61年的污水處理廠建設(shè)了，他們的污泥集中送到大的污泥處理處置廠進(jìn)行集中集約化的處理，這個(gè)時(shí)候開始強(qiáng)調(diào)了一個(gè)污泥的資源化和再利用，也就要做肥料，做建筑材料、燃料和能源。
二、日本污泥循環(huán)利用發(fā)展及動(dòng)向。循環(huán)利用，分類是這樣分，一個(gè)是綠化農(nóng)田、建筑材料、能源利用、有價(jià)資源回收。循環(huán)利用原料形態(tài)有干燥、發(fā)酵、焚燒、熔融。資源化再利用的方向有肥料建筑材料和燃料的利用。
循環(huán)利用的變化情況，從這個(gè)圖上可以看出來(lái)，填埋是日益減少的，而且在最近幾年減少的程度比較多，土地利用有所增加，特別是建筑材料的利用增加很快。水泥方面也是增加得很快，這是它之后的一個(gè)發(fā)展，就是最近幾年的情況來(lái)看出它的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
處置的方式，處置的方式現(xiàn)在建筑材料利用占52%，綠化農(nóng)田占14%，填埋34%，大家看到它的處置34%比例很高，但是日本的填埋跟咱們中國(guó)的填埋不一樣的地方，它是全部無(wú)機(jī)化以后填埋的。填埋比較高，現(xiàn)在把很多作為建筑材料利用以后，填埋的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)降低了無(wú)機(jī)物填埋的比例。
厭氧消化，大家很關(guān)注厭氧消化，日本的厭氧消化有1600多一座的污水處理廠只有300座左右，并不是很多。厭氧消化在80年代以后做了沼氣發(fā)電，可以看出整個(gè)厭氧消化工程數(shù)量的變化逐年的變化值和沼氣發(fā)電的一個(gè)值。
厭氧消化的統(tǒng)計(jì)，近幾年來(lái)，厭氧消化池新建和廢止的是大致相當(dāng)?shù)��？偟臄?shù)加起來(lái)以后，大致平衡以后，現(xiàn)在目前是300座左右。新建的理由是什么？主要是他要做能源回收，還有溫室氣體減排的原因，來(lái)使他要回收它的能源、熱能。第二個(gè)，通過(guò)分解有機(jī)物實(shí)現(xiàn)減量，減少后面污泥處理設(shè)備的規(guī)模。第三個(gè)實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化，減少污泥性質(zhì)變化以后，對(duì)于后續(xù)處理的影響。第四個(gè)是消化池還是具有緩沖作用。同時(shí)，還有廢止的，廢止的原因就是設(shè)備費(fèi)維護(hù)管理高，管理比較復(fù)雜，占地面積達(dá)，所以也廢止了一些。
發(fā)電的情況，日本從84年開始引進(jìn)厭氧消化沼氣發(fā)電以后，截止到2005年，建有26處厭氧消化的發(fā)電設(shè)施。04年，厭氧消化的沼氣發(fā)電總量是21萬(wàn)KW，這個(gè)發(fā)電總量能夠占全國(guó)污水處理廠的所需電量的百分之一左右。
實(shí)際案例，一個(gè)是橫濱北部的污泥資源化中心，87年開始使用沼氣發(fā)電機(jī)，99年使用磷酸型燃料電池，沼氣中的七成是作為燃料，其中沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電2200萬(wàn)KWh，磷酸燃料電池發(fā)電150萬(wàn)KWh。
第二個(gè)是做企業(yè)的燃料，經(jīng)過(guò)精制以后，可以把CH4可以提高到98%，可作為天然氣汽車的燃料，神戶自2004年11月開始試驗(yàn)，采用高壓水吸收法，沼氣中的CH4濃度從60提高到98%，首次實(shí)現(xiàn)了高壓水吸收去除硅氧烷。
第三個(gè)案例就是金沢市的沼氣經(jīng)過(guò)精制后CH4可達(dá)到90%，供應(yīng)相鄰城市煤氣廠。精制沼氣項(xiàng)城市煤氣的混入率約為1%，2005年開始實(shí)施。年精沼氣50萬(wàn)m3，相當(dāng)于1700戶用氣量。
污泥炭化再利用，污泥炭化在近年來(lái)是很推薦這個(gè)工藝的，這個(gè)炭化實(shí)際上是把它作為燃料也可以作為其他的用途，是在低氧或者是全氧狀態(tài)下進(jìn)行干流以后，全部變成炭化。這個(gè)污泥的炭化是很缺的，炭化以后的發(fā)熱量可以達(dá)到每公斤300kcal/kg，08年愛(ài)知縣也用了這個(gè)炭化作為燃料。
油溫減壓干燥，主要是它有很多的廢油，通過(guò)減壓加熱的條件下，蒸發(fā)水分得到含油量30%左右的燃料，因?yàn)橛驮诶锩嫠詿嶂岛芨�，它的熱值發(fā)熱量很高，相當(dāng)于煤的發(fā)熱量。福岡先在01年1月開始運(yùn)行，就是在松浦發(fā)電廠。
愛(ài)知縣和中部電力公司進(jìn)行合作，對(duì)于污泥炭化產(chǎn)生的生物質(zhì)燃料供給比南火力發(fā)電廠的可行性調(diào)查。炭化的污泥替代燃料使用可以減少溫室氣體排放，在06年到07年實(shí)施的對(duì)燃料炭化爐基本的性能進(jìn)行了全面的調(diào)查，對(duì)燃料炭化反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究，想推動(dòng)炭化。
生物質(zhì)綜合的利用，這個(gè)實(shí)際上國(guó)際上很多的國(guó)家都在做生物質(zhì)綜合利用，在03年的時(shí)候，首次建立了一個(gè)污水處理廠污泥和其他生物質(zhì)的一個(gè)集中的處理，集中處理以后回收沼氣，05年株洲市有生物質(zhì)能源推進(jìn)項(xiàng)目首次利用，綜合進(jìn)行厭氧發(fā)酵。這是一個(gè)案例，大家看下面的表，同樣是我們污水處理廠的污泥，餐廚垃圾、糞便、日本是有凈化廠的，再加上農(nóng)村排水的污泥集中一起進(jìn)行厭氧消化，得到的沼氣再用于污泥干化，可以作為肥料來(lái)使用。這個(gè)生物質(zhì)綜合的利用，是有比例的，大家看這個(gè)數(shù)，我們不是所有的不是隨便的有什么樣的都攙在一塊兒就可以進(jìn)行厭氧發(fā)酵，是做了中試，生產(chǎn)性試驗(yàn)，達(dá)到一定的配比以后得到最優(yōu)的效果。
技術(shù)新動(dòng)向，我們?cè)谶M(jìn)行科研，開始進(jìn)行的一些技術(shù)研究和開始走向應(yīng)用方面，一個(gè)是污泥的堆肥，做的是混合堆肥，日本叫做融合堆肥，我叫做混合堆肥。用污泥和禽畜的糞便，他認(rèn)為牛糞是最好的，污泥加牛糞，因?yàn)槲勰嗉庸さ牡资呛芎玫囊粋�(gè)碳源，而且我們還有很好的有機(jī)質(zhì)，但是作為肥料K不足，所以就把它兩者的最優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高堆肥效果。這個(gè)是目前正在研究實(shí)施的堆肥技術(shù)。第二關(guān)于建材，它的建筑材料往往全部都是無(wú)機(jī)化的東西，沒(méi)有有機(jī)質(zhì)的一些材質(zhì)，所以分了兩個(gè)運(yùn)用的途徑，一個(gè)是石灰系的，它主要把這部分用于土壤絮凝劑，因?yàn)樗锩嬗泄�，一般作為制磚和做混泥土，還有一些是經(jīng)過(guò)熔融，高溫以后，熔融以后的殘?jiān)院笞鳛榛炷嗤恋闹髁蟻?lái)使用。
厭氧消化就是我們大家知道，厭氧消化里面，我們要求厭氧消化的溫度是在中溫、高溫要保持一定的溫度，這樣沼氣回來(lái)給它補(bǔ)充的熱值比它需要的沼氣量是比較一定的。冬天的時(shí)候，氣溫低，需要的沼氣量越高，夏天的需要調(diào)解儲(chǔ)藏，沼氣儲(chǔ)氣柜，最高是有限值的，日本最近在研究新型的準(zhǔn)備儲(chǔ)藏起來(lái)，加大儲(chǔ)存量的辦法，它的倍數(shù)是很高的，能夠大大增加儲(chǔ)存量，目前這個(gè)東西在實(shí)際工作當(dāng)中在應(yīng)用在建設(shè)，還沒(méi)有運(yùn)行。還有一個(gè)就是燃料電池，是CH4經(jīng)過(guò)改質(zhì)池產(chǎn)生H2和CO2，H2供燃料電池與O2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電流。目前，已有200kw實(shí)用反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行中，今后重要課題是大容量和長(zhǎng)壽命反應(yīng)器的研發(fā)。
有價(jià)資源回收，從焚燒灰中回收磷，以后大家可能會(huì)打磷的戰(zhàn)爭(zhēng)，特別是中國(guó)磷的產(chǎn)量比較高，而日本非常低，所以日本一直在研究，怎么辦，我們的磷，如果中國(guó)和我們關(guān)系這么緊張，周邊國(guó)家不給我們供給磷，我們的磷怎么辦，所以他們?cè)谘芯苛椎幕厥丈�，最近幾年下了很大的功夫，所以他現(xiàn)在從焚燒灰中來(lái)回收磷，當(dāng)然有幾種辦法，有精細(xì)脫磷化，還有就是MAP，就是干溶法的回收。
下面我介紹一下我國(guó)污泥處理演變簡(jiǎn)況。主流技術(shù)演變，是從自然干燥到機(jī)械脫水到厭氧消化和到干燒焚燒，我們沒(méi)有海洋投棄的過(guò)程，我們處理處置從30年代到60年代，70年代到現(xiàn)在開始有了脫水外運(yùn)，到了58年有了厭氧消化、脫水、填埋，2000年以后才開始干化焚燒的階段。
27年的時(shí)候，我查了一些資料，可能資料有誤，我們27年的實(shí)際上上海說(shuō)是北區(qū)和東區(qū)先建的污水處理廠運(yùn)行，我這兒查的是西區(qū)，處理量為1363噸/日，39年變成了7000噸，50年污泥采用平流式重力濃縮池，污泥濃縮后船運(yùn)到農(nóng)村作為肥料使用。1950年代，蘇聯(lián)專家援建西安市鄧家村污水處理廠，58年建成，污水為一級(jí)處理，初沉污泥經(jīng)中溫厭氧消化后自然干燥，作為農(nóng)肥利用。60年代，酒仙橋一級(jí)污水處理廠，56年設(shè)計(jì)，處理量為0.5萬(wàn)噸/日，采用雙層沉淀池。上層沉淀，下層自然厭氧消化，污泥自然干燥后作為農(nóng)肥利用。高碑店一級(jí)污水處理廠，處理規(guī)模為26萬(wàn)噸/日，于1959年開工，1961年運(yùn)行，初沉污泥進(jìn)行自然干燥后作為農(nóng)肥利用，當(dāng)時(shí)高碑店污泥自然干燥化廠的規(guī)模為國(guó)內(nèi)最大。75年，高碑店的污水處理廠中試廠開始運(yùn)行，我們的規(guī)模大概是在幾千噸，兩三千噸左右。當(dāng)時(shí)采用折帶式轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)和臥式離心脫水機(jī)。80年代186年紀(jì)莊子污水廠，規(guī)模為26萬(wàn)噸/日投入運(yùn)行，采用3臺(tái)帶式壓濾機(jī)，其中1臺(tái)為法國(guó)進(jìn)口。至今，全國(guó)相繼建成了約50余座污泥厭氧消化設(shè)施，但是運(yùn)行真正比較好的，不是很多。
干化焚燒大家都知道，國(guó)內(nèi)各種干化都在應(yīng)用，有進(jìn)口的有國(guó)產(chǎn)的。焚燒，剛才也講了，石洞口是率先第一個(gè)用的干化焚燒，現(xiàn)在還有一個(gè)工業(yè)的30噸的。
幾點(diǎn)思考，我們國(guó)家的演變過(guò)程，跟日本的演變過(guò)程有很相似的地方，我剛才說(shuō)了，和德國(guó)的過(guò)程也有很相似的地方，都是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，來(lái)按照這樣一個(gè)過(guò)程來(lái)走過(guò)來(lái)的。第二，厭氧消化，日本經(jīng)歷了一個(gè)由有機(jī)質(zhì)從低到高的過(guò)程，在60年代他的有機(jī)質(zhì)成分50%，80年代提高到70%—80%，重新又做沼氣發(fā)電。所以我們現(xiàn)在國(guó)家的消化，我們污泥的泥質(zhì)現(xiàn)在全國(guó)平均，是45%—50%左右，當(dāng)然北京的高一些是50%—60%，還有比我們低的，在這種情況下，我并不是認(rèn)為我們不該推厭氧消化，還是應(yīng)該考慮厭氧消化益處，怎么提高我們的沼氣產(chǎn)量，怎么提高我們能源回收以后能夠盡量達(dá)到自我的熱量平衡，和能源的自己自足，這是我們需要研究的非常重要的問(wèn)題，也就是預(yù)處理的問(wèn)題和相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。另外，為什么日本厭氧消化并不是很多，因?yàn)閲?guó)土小，他不可能都土地利用了，跟美國(guó)、歐盟都不一樣，日本他說(shuō)我的標(biāo)準(zhǔn)為什么是減量化最多，因?yàn)闆](méi)有土地，所以要做最大的減量化。而德國(guó)為什么他的厭氧消化，包括水解加厭氧消化多，因?yàn)樗l(wèi)生學(xué)指標(biāo)，所以自己把其他國(guó)家的特點(diǎn)也做了一些分析，所以我講的目的就是我們?cè)趯W(xué)習(xí)的時(shí)候，我介紹日本的情況，但是我們不一定都按照日本這樣的情況來(lái)做。我們?cè)诟鞯氐那闆r，日本在污泥的干化焚燒和熔融以后走這么長(zhǎng)的歷史階段又回過(guò)頭來(lái)，他覺(jué)得這個(gè)負(fù)擔(dān)不起，同時(shí)又一個(gè)溫室氣體排放的過(guò)程，回過(guò)頭來(lái)又重新思考要進(jìn)水泥廠。第二個(gè)，他要做生物質(zhì)綜合利用，要做污泥的燃料化，剛才我說(shuō)的炭化等等，所我想我們要借鑒這些國(guó)外的成功技術(shù)，我們應(yīng)該結(jié)合我們的國(guó)情，人家走過(guò)的路我們要好好想想，我們現(xiàn)在的起點(diǎn)還要重新走嗎？不用，我們要借鑒他過(guò)去取得的一些經(jīng)驗(yàn)或者教訓(xùn)，在我們的起步上做一個(gè)很好的開始和討論。比如現(xiàn)在我們要協(xié)同做一些建材的利用等等。
另外就是我們的國(guó)土相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，我們學(xué)的東西，不是向美國(guó)、日本學(xué)，是哪個(gè)國(guó)家適用我們的東西，跟我們條件相似，跟我們的全國(guó)某個(gè)地區(qū)相似的東西拿來(lái)，然后我們?nèi)ナ褂茫皇钦粘骋粋�(gè)國(guó)家，某一個(gè)技術(shù)，某一個(gè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行應(yīng)用。這是我今天要講的，謝謝大家。
杭世珺：日本污泥處理處置的演變過(guò)程
時(shí)間：2013-09-13 來(lái)源：中國(guó)水網(wǎng)
