日本污泥處理技術(shù)應(yīng)用
隨著城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模的擴(kuò)大，污泥作為副產(chǎn)物也大量產(chǎn)生。目前我國共有城鎮(zhèn)污水處理廠4000余座，年均污泥產(chǎn)量5000余t。然而污泥處理在我國仍然相對(duì)滯后，亟待發(fā)展。2016年，全國污泥處理率僅達(dá)到33%。十三五期間，我國將更加重視建設(shè)資源型及生態(tài)環(huán)保型社會(huì)，根據(jù)《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》的頒布規(guī)定，計(jì)劃到2020年底前，我國地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)達(dá)到90%。污泥產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。日本在污泥處理處置方面起步較早，經(jīng)驗(yàn)較為豐富，可為我國污泥處理處置提供借鑒。
日本污泥處理技術(shù)研發(fā)/應(yīng)用情況
目前，日本污泥處理的典型技術(shù)包括焚燒、熔融、碳化等，其中焚燒為主，碳化的利用率在逐年增大。日本不斷嘗試新技術(shù)，對(duì)污泥進(jìn)行減量化、無害化、穩(wěn)定化處理，并包括轉(zhuǎn)化為沼氣和固體燃料等能源，進(jìn)行建材利用、制作肥料等資源化的利用，在提高能源利用、防止全球變暖方面做出貢獻(xiàn)。以下為日本的主要污泥處理技術(shù)及應(yīng)用情況。
1.污泥碳化
通過加溫和加壓釋放污泥中的水分，同時(shí)最大限度地保留污泥中的碳質(zhì)，碳化產(chǎn)物可以用于土壤改良劑、肥料、燃料添加物和煉鋼加炭材料，從而實(shí)現(xiàn)資源化利用。目前該技術(shù)在日本的應(yīng)用較為廣泛。
2.污泥熔融
將污泥高溫熔化，再冷卻固化，這樣處理后的污泥熔渣性質(zhì)穩(wěn)定，重金屬和有毒物質(zhì)不會(huì)溶出，屬于污泥穩(wěn)定化技術(shù)。
3.油溫減壓型干燥技術(shù)
利用熱媒介油減壓干化污泥。將脫水污泥和預(yù)先加熱廢食用油混合，在減壓狀態(tài)下進(jìn)行加熱干燥。該技術(shù)脫去水分的同時(shí)有效地將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為飼料、肥料、輔助燃料等有機(jī)可再生資源。具有占地小、利用效率高的有點(diǎn)，但處理費(fèi)用較高。
4.發(fā)電機(jī)余熱污泥干燥技術(shù)
利用發(fā)電機(jī)的煙氣余熱作為污泥干化的熱源，同時(shí)利用污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)組發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，減少大氣污染物的排放。干燥后污泥可以用作肥料。
5.生物天然氣化裝置
消化氣體在在0.9 Mpa左右的中壓環(huán)境下和循環(huán)水接觸，消化氣體中硫化氫被水吸收，形成純度97%以上的甲烷氣體，可作為城市天然氣使用。該項(xiàng)技術(shù)在神戶和上田等地已經(jīng)建設(shè)投入使用。
6.電滲透脫水機(jī)
厭氧消化產(chǎn)生的污泥施加直流電壓的同時(shí)壓榨脫水，使含水率78%~ 82%的一次脫水污泥含水率下降到60%左右。
7.差動(dòng)旋轉(zhuǎn)式高效螺旋壓力機(jī)
差動(dòng)旋轉(zhuǎn)式高效螺旋壓力機(jī)是將污泥和高分子混凝劑混合后，通過螺旋機(jī)進(jìn)行脫水，螺旋機(jī)內(nèi)筒和外筒差速旋轉(zhuǎn)。
8.表面凝固型污泥干燥器
表面固化污泥干燥裝置是將脫水污泥成形到棒狀，利用200℃左右的暖風(fēng)，使污泥干燥到含水率25%以下的污泥干燥裝置。本裝置屬于低溫干燥，可有效控制揮發(fā)性有機(jī)物，同時(shí)降低粉塵發(fā)生量，抑制惡臭。
9.SA方法的固體燃料生產(chǎn)技術(shù)
污泥經(jīng)過45天發(fā)酵干燥處理后與廢舊塑料混合形成固體燃料的技術(shù)。目前該技術(shù)已在福井縣應(yīng)用。
日本污泥處理中心案例
01 大阪舞洲污泥處理中心
大阪舞洲污泥處理中心污泥中心由奧地利環(huán)保藝術(shù)家設(shè)計(jì)，外觀像童話的城堡，每年都吸引眾多的游客參觀，成為大阪市的地標(biāo)性建筑之一。污泥處理工藝：污泥濃縮→消化→脫水→熔化或碳化。消化氣體中含有大量甲烷，可作為發(fā)電和加熱的燃料。碳化形成固體燃料，并火力發(fā)電的燃料；熔融后形成黑色顆粒狀熔渣，可用作混凝土骨料等建筑材料，也可作為筑路的填充材料。
占地面積：大約33 900 m2；
污泥熔化設(shè)備：目前750 t/日；
污泥脫水設(shè)施：目前300 m3/h；
煙囪：高度約為120 m，直徑約為14 m。
02 東京東部污泥處理廠
東京東部污泥廠處理污泥處理工藝：濃縮→脫水→焚燒或碳化，工廠內(nèi)設(shè)置蒸汽發(fā)電設(shè)施，可以利用污泥焚燒爐的余熱加熱蒸汽發(fā)電進(jìn)行區(qū)域供熱和制冷。
占地面積：129,465 m2；
煙囪：高度約為150 m；
污泥焚燒爐（流化床型）：300 t/日；
污泥碳化爐（回轉(zhuǎn)窯型）：100 t/日；
余熱鍋爐（水管式）：10.3 t/h；
汽輪發(fā)電機(jī)：2500 kW
03 大阪平野污泥處理
平野污水處理廠的污泥處理工藝為濃縮→消化→脫水→熔化或碳化。污泥固體燃料化設(shè)施采用200~350℃的低溫碳化技術(shù)，制成的固體燃料具有發(fā)熱量高、低臭氣的特點(diǎn)。每天可處理脫水污泥150 t，制成的燃料送往火力發(fā)電站，與煤炭混合燃燒用于發(fā)電。
污泥消化脫水的過程中產(chǎn)生高濃度氨氮的脫水分離液，平野污水廠采用厭氧氨氧化（Anammox）進(jìn)行處理，可以有效除氮，同時(shí)降低電力成本和化學(xué)成本。
04 福岡西部污泥處理
福岡西部污水處理廠采用AO工藝，污泥處理工藝：濃縮→消化→脫水→焚燒，污泥的焚燒灰可以用作水泥原料、道路鋪裝材料、透水磚等，脫水液中添加鎂形成MAP顆粒（30%的磷酸、5%的氮、15%的鎂），可以作為化學(xué)肥料使用。
對(duì)我國的啟示
01
推進(jìn)技術(shù)開發(fā)
日本非常重視技術(shù)的創(chuàng)新，在污泥處理處置行業(yè)研發(fā)和應(yīng)用多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，例如東京都在排水系統(tǒng)方面先后制定了“經(jīng)營計(jì)劃2004”、“經(jīng)營計(jì)劃2010”和“經(jīng)營計(jì)劃2016”主要是進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)。
02
追求可持續(xù)性發(fā)展
日本政府在循環(huán)可持續(xù)戰(zhàn)略的指引下，推進(jìn)資源節(jié)約和環(huán)境影響小的可持續(xù)性發(fā)展的措施，包括采用溫室氣體削減技術(shù)、可再生能源技術(shù)，在污泥處理處置方面重視能源的階梯利用和資源的重復(fù)利用。東京都政府于2010年制定了防止全球變暖計(jì)劃“地球計(jì)劃2010”，計(jì)劃要求在2030年要實(shí)現(xiàn)比2010年減少30%二氧化碳排放的目標(biāo)；2014年東京都制定了基礎(chǔ)能源計(jì)劃“聰明計(jì)劃2014”。
03 強(qiáng)化各方合作
為了實(shí)現(xiàn)更高效地業(yè)務(wù)運(yùn)營，日本很多污泥處理廠采用了PFI(Private Finance Initiative)，即私人主動(dòng)融資，提高管理和技術(shù)能力。各部門合作推進(jìn)困難中國污泥處理與處置困境的癥結(jié)所在，不同部門間協(xié)作困難。而日本部分地區(qū)污泥處理處置是直接采取市長負(fù)責(zé)制，簡化了部門間的合作管理。
04 重視宣傳教育
日本政府在環(huán)保宣傳和普及方面投入很大精力，污泥處理廠廠區(qū)環(huán)境建設(shè)得非常怡人，通常設(shè)置對(duì)外開放的展示廳，加強(qiáng)對(duì)市民環(huán)保意識(shí)的宣傳。
參考文獻(xiàn)
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https://www.city.osaka.lg.jp/kensetsu/ 大阪市建設(shè)局
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http://www.gesui.metro.tokyo.jp/ 東京都下水道局
原標(biāo)題:日本污泥處理技術(shù)應(yīng)用
2024年的污泥處理市場規(guī)模將超過900億元
改革開放后，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展同時(shí)保護(hù)賴以生存的環(huán)境，歷年來五年規(guī)劃對(duì)環(huán)保投資不斷增加。不論從國家層面還是省市層面，十三五期間新增污泥處置處理規(guī)模較大。同時(shí)盈利模式的逐漸增多也使行業(yè)的利潤變得可觀，加上政策扶持，技術(shù)不斷突破，污泥處置處理行業(yè)將迎來藍(lán)海市場。
環(huán)保投資猛增 各省污泥處理規(guī)模增大
污泥處理主要是指對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化和無害化處理的過程。污泥處理包括濃縮、脫水、厭氧消化、好氧發(fā)酵以及干化等工藝過程。污泥處置主要是指污泥經(jīng)處理后的產(chǎn)物，回歸自然環(huán)境或再利用，能夠達(dá)到長期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。污泥處置包括土地利用、填埋、焚燒以及建材利用等不同的方式，污泥焚燒后的灰渣可填埋，也可進(jìn)行建材等方面的綜合利用。
改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，綜合國力顯著增強(qiáng)，為持續(xù)發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)的投入不斷增加。歷年來五年規(guī)劃對(duì)環(huán)保投資不斷增加，“九五”期間，我國環(huán)保投入達(dá)3600億元，環(huán)保投入占GDP的比例首次超過1%。“十五”期間，環(huán)保投入約占到GDP的1.3%。“十二五”期間，環(huán)保投入的比例進(jìn)一步增大。環(huán)保投資力度的不斷加大推動(dòng)我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)不斷提升。
2018年，“十三五”目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)，中國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)也在資金投入充足的背景下持續(xù)快速發(fā)展。根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》，“十三五”期間環(huán)保產(chǎn)業(yè)年增速將超20%。
2017年1月，國家發(fā)展改革委會(huì)同住房城鄉(xiāng)建設(shè)部編制了《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，規(guī)劃中明確提出“十三五”期間城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)共投資約5644億元，其中新增或改造污泥無害化處理處置設(shè)施投資294億元，新增或改造污泥（按含水率80%的濕污泥計(jì)）無害化處理處置設(shè)施能力6.01萬噸/日。
其中，設(shè)市城市4.56萬噸/日，縣城0.92萬噸/日，建制鎮(zhèn)0.53萬噸/日。提出到2020年底，地級(jí)及以上城市污泥無害化處置率達(dá)到90%，其他城市達(dá)到75%；縣城力爭達(dá)到60%；重點(diǎn)鎮(zhèn)提高5個(gè)百分點(diǎn)，初步實(shí)現(xiàn)建制鎮(zhèn)污泥統(tǒng)籌集中處理處置的發(fā)展目標(biāo)。
除全國外，十三五期間各省都對(duì)城鎮(zhèn)污泥處理處置規(guī)模進(jìn)行一定上調(diào)，各省合計(jì)污泥處理處置規(guī)模達(dá)到6.01萬噸/日。各省份具體來看，廣東省新增城鎮(zhèn)污泥處理處置規(guī)模最大，十三五期間將新增5353噸/日，城、縣、鎮(zhèn)分別增加4220噸/日、242噸/日、691噸/日。
2018年，在“十三五”的推動(dòng)下，環(huán)保重要性仍繼續(xù)大幅提升，在污泥處置政策方面，區(qū)別于前幾年以投資規(guī)劃為主的政策導(dǎo)向，預(yù)計(jì)未來2-3年，將逐步建立全面的收費(fèi)機(jī)制，將污泥處置納入社會(huì)成本中。目前，污水污泥處理行業(yè)盈利模式共有五種，分別是BOT模式、準(zhǔn)BOT模式、TOT模式、托管運(yùn)營模式、PPP模式。
公用事業(yè)區(qū)別于一般制造業(yè)的盈利模式，制造業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格受供求關(guān)系影響且波動(dòng)頻繁，因此價(jià)格和產(chǎn)能擴(kuò)張都是十分重要的驅(qū)動(dòng)因素；而公用事業(yè)制造的是公共產(chǎn)品，價(jià)格和銷售由政府主導(dǎo)，比如污泥處理等環(huán)保產(chǎn)品并非由個(gè)人或單位主動(dòng)花錢購買，需要政府引導(dǎo)或強(qiáng)制推動(dòng)，公共品的價(jià)格往往通過“成本+合理收益”來制定。行業(yè)內(nèi)主要通過采用不同的污泥處理項(xiàng)目運(yùn)營模式，達(dá)到投融資目的，最終取得盈利。
行業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力強(qiáng) 行業(yè)將迎來藍(lán)海市場
行業(yè)的盈利性為發(fā)展帶來不少動(dòng)力，但政策的加碼、收費(fèi)機(jī)制的完善及污泥資源的發(fā)展等會(huì)進(jìn)一步對(duì)東航也擴(kuò)張。為解決污泥處理問題，先在“水十條”中提出會(huì)對(duì)污泥處理領(lǐng)域進(jìn)行相當(dāng)程度的傾斜。后在環(huán)保“十三五”規(guī)劃也提出，大力推進(jìn)污泥穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率達(dá)到90%，京津冀區(qū)域達(dá)到95%。國家層面政策法規(guī)的加碼，無疑大大驅(qū)動(dòng)了污泥處理處置的資源化與無害化進(jìn)程，相關(guān)的處理技術(shù)與設(shè)備也得到快速發(fā)展，各大污水廠“重水輕泥”的現(xiàn)象也得到一定程度的緩解。
另外，污水中含有大量的氮磷元素，其中約有20%-30%的氮轉(zhuǎn)入污泥中，磷約為90%，一些污水廠產(chǎn)生的污泥，其氮、磷、鉀含量甚至高于農(nóng)家肥。從資源角度考慮，在磷礦緊缺的狀態(tài)下，污泥磷資源轉(zhuǎn)化將變得更加重要。
在多方因素的驅(qū)動(dòng)下，污泥治理速度會(huì)不斷加快，“十三五”期間，中央財(cái)政將投入2000億元用于污水廠的污泥處理，在污泥處置技術(shù)的不斷突破與政策的推動(dòng)下，污泥處理處置行業(yè)即將迎來藍(lán)海市場。按這樣的發(fā)展趨勢來看，按照污水有效處理率來推算，2024年的污泥處理市場規(guī)模將超過900億元。
