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霍尼艾格
長久以來，我國污水處理中一直存在 “重水輕泥”的問題，污泥處理設施的建設追不上水處理設施的建設，總體上剩余污泥產量遠高于消納速度，污泥處理處置成為阻礙城鎮污水處理領域的短板現象凸顯。近幾年隨著環保督查風暴來襲，城鎮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，也得到了國家相關部委和行業高度重視。今年兩會，全國人大代表、中冶生態環保集團總工程師程寒飛提交了《關于推進城鎮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增效的“最后一公里”，已成為污水治理的重中之重。
當前，我國市政污泥處理處置主流技術路線有哪些，各有哪些優劣勢，低碳背景下各地如何結合本土污泥現尋找一條合適的污泥出路等？2022年4月14日由ACI環保攜手環保在線舉行的市政污泥處理處置研討會，邀請到行業資深專家并就相關行業關注問題進行剖析探討。詳情如下：
(視頻回放↑)
中國市政工程西南設計研究總院有限公司
《碳中和背景下的污泥處理處置技術》
在《碳中和背景下的污泥處理處置技術》的演講中，中國市政工程西南設計研究總院有限公司第二設計院劉波總工程師介紹到，污泥處理處置的目標是實現污泥的減量化、穩定化、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，能更好地實現節能減排和發展循環經濟的目的。我國污泥年產量超過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。
從國內外污泥發展趨勢來看，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充。對于中小城市而言，本身規模不大，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在國際上是通用成熟的技術，目前在國內也處于發展的高峰期。獨立焚燒一般適合規模較大的項目(200t/d以上)。劉波介紹到，目前國內對污泥獨立焚燒技術存在一定的誤解，認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，污泥中的有機質焚燒是碳中性的。
獨立焚燒的碳排放過程主要包括由于輔助燃料添加產生的燃料消耗，生產過程中干化、輸送等產生的電耗以及煙氣凈化過程中產生的化學品消耗，碳補償主要是焚燒能源回收所能產生的熱能和電能，灰渣的P的回收、建材化利用。目前瓶頸問題是投資及運行成本相對較高、運行管理要求較高以及鄰避效應。
結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)、萬興環保發電廠污泥干化及協同焚燒處置項目(摻燒)、鄭州新區污水廠污泥處置示范線(氣化)、國內某熱水解+厭氧消化技術項目、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)具體案例，劉波介紹了不同技術工藝流程、技術特點、適用性、碳排放、碳補償途徑及瓶頸。
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，劉波針對當下污泥處理處置現狀提出了一些思考與建議：
1、應首先編制城市污水污泥專項規劃，為污泥項目的實施提供理論依據。(政府及主管部門)
2、項目業主應未雨綢繆，提前長期檢測污泥泥質數據(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據，為污泥項目的實施提供依據。(水務公司)
3、根據市政污泥的特性，相關部門應調整各污水廠污泥含水率標準要求，并督促各廠完善現有的污泥脫水設施，若采用與焚燒(污泥處置)工藝相適應，應優先選擇不添加石灰、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，在此基礎上盡可能降低污泥含水率。(政府、水務公司、設計部門)
4、污泥處理處置工藝選擇一定要因地制宜，從現階段來看，當務之急是首先要解決減量化、穩定化和無害化，在此基礎上再考慮資源化的問題。
上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司第三設計院
《雙碳背景下污泥干化焚燒技術節能減排技術探討》
上海市政工程設計研究總院第三設計院總工程師助理/高級工程師盧駿營主要從事污泥處理處置項目的咨詢、設計、設備系統集成、調試等。主持和參與了上海市中心城區三大污水處理廠片區(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計工作。這次研討會盧駿營結合自身項目經驗我們帶來了《雙碳背景下污泥干化焚燒工程技術探討》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干化后，進入焚燒爐焚燒，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。盧駿營結合上海石洞口、竹園、白龍港市政污泥以及寧波華清環保危廢污泥焚燒案例指出，國內污泥干化焚燒主要運行能耗來自電耗、外加熱源、水耗、以及各類藥劑消耗，高效穩定的干化技術、先進的焚燒技術以及有效的余熱回收技術是保證污泥焚燒節能減排的關鍵。焚燒系統節能的關鍵在于自持焚燒，自持焚燒對節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，需要在爐內補充燃料。
對節能減排技術展望，盧駿營指出污泥熱值的提高、降低進污泥干化焚燒系統含水率、污泥干化后載氣冷凝余熱的回收是實現污泥焚燒節能減排的關鍵路徑。今后隨著經濟社會的發展和污水收集管網的不斷完善，污泥熱值不斷提高，污泥干化焚燒技術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能耗最大的助力。
國內大多數污泥焚燒項目中污泥干后載氣冷凝余熱沒能很好進行回收多數被浪費了，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、無害化處理技術探討——威立雅污泥處理技術及案例介紹》
我們知道威立雅一直是污水處理、污泥處理技術的“行家”，威立雅水務工程(北京)有限公司的污泥市場經理王維燕這次也是帶來了《“雙碳”背景下污泥資源化、無害化處理技術探討——威立雅污泥處理技術及案例介紹》，結合國內外多個項目從污泥資源化角度來介紹厭氧消化及其相關的技術；從污泥減量化、無害化角度來介紹威立雅的濕式氧化技術和污泥焚燒技術”。
威立雅的污泥及生物質處理主要工藝包括ANITATMMox厭氧氨氧化、中溫厭氧消化+熱電聯產、AthosTM濕式氧化、PyrofluidTM焚燒、BiometTM兩相消化、生物脫硫技術SulfothaneTM等。
污泥的厭氧消化/協同消化+熱電聯產是實現污泥資源化的有效途徑，厭氧消化過程產生的沼氣可實現熱電聯產，為污水、污泥處理段提供電能，同時發電系統的余熱還可用于消化系統及附屬建筑供熱；沼氣也可以用于鍋爐，為消化系統以及后續污泥處理工藝供熱。以15萬m3/d污水廠為例，假設它的污泥產量是30tds/d，有機物含量50%，通過中溫厭氧消化+熱電聯產產生的電力480kw，年收益值相當于300w，經濟性還是非常客觀的。對于南方地區等污泥中有機質含量較低時候可以通過協同消化，在污泥中加入有機廢物，協同消化可以實現污水廠能源自給、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產生溶解性底物，促進了產酸相多裝菌群生長，進而推動了脂肪酸的產生，這是產甲烷的一個關鍵步驟。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條件，兩種不同的菌種之間不存在競爭，使得運行更加穩定。水解細菌叫產甲烷菌不敏感，因此前段水解罐的設置可以更好的適應進料的變化。
傳統的脫硫技術采用干法脫硫，而威立雅的采用生物脫硫技術SulfothaneTM，通過堿液吸收、生物反應、硫泥回收實現沼氣脫硫，H2S去除率可以達到99%，單質硫回收容易排出且不會產生含硫化物的廢水，整個工藝在水循環過程用電，運行成本低，工藝穩定抗沖擊能力強，標準模塊設計和配置，可是實現快速安裝和組裝，結構緊湊，占地小。
威立雅ANITATMMox厭氧氨氧化工藝：消污泥化過程會產生側流，這部分水量相當于整個水處理線水量的1-2%，但氨氮負荷很高，對整個水線的影響達到15-25%，如果是消化和熱水解聯用，這個影響更大大概20-30%，N-NH4含量可達到500-1500mg/L(消化和熱水解聯用可達2000-3000mg/L)，側流的BOD很低，可利用的碳很低。對處理線的影響是會增加氧氣機碳源的消耗，增加污泥產量。而ANITATMMox厭氧氨氧化工藝可以經濟高效地對這部分側流進行處理，從而來降低整個處理線的成本，實現低碳。
威立雅AthosTM濕式氧化工藝是一種在液相中發生的氧化過程，污泥在高溫、高壓和氧化性氣體存在的條件下進行反應。40-90g/L的污泥在約50bar和250攝氏度的條件下注入反應器，同時注入純氧氧化去除有機物，停留時間小于1小時，從沉淀池分離出來的無機物通過板框機處理成為礦物砂，在不添加藥劑情況下礦物砂含干度達到50%，廢氣經過催化反應器處理后排放至大氣(因反應溫度低無二噁英、無呋喃、無塵、無酸性氣體氮氧化物產生)，反應產物經過冷凝、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，污泥只需要干化到35%的含固率就可以進入鼓泡式流化床焚燒爐，焚燒系統采用高溫空氣預熱，溫度可以達到450-650度，可隨進泥熱值波動進行調整，保證焚燒爐穩定運行，系統允許進入含水率較高的污泥而在焚燒爐內達到自持焚燒，焚燒煙氣溫度可以達到850-870度，煙氣先后經過高溫空預器及余熱鍋爐進行兩級級能量回收，能力回收率可以達到50-60%。此外，相比常規焚燒燃燒室停留2s，威立雅PyrofluidTM系統燃燒室溫度大于850度，停留時間5-6s可以實現污泥徹底的減量化。
最后，王維燕總結到，消化、協同消化是“雙碳”背景下市政污泥及生物質資源化利用的有效途徑，可以使我們實現污水廠能源自給，降低碳足跡的夢想；SulfothaneTM高效生物脫硫技術，運行維護簡便，可有效降低沼氣脫硫的運行成本；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，減低運行成本；AthosTM濕式厭氧工藝是一種環境友好的、徹底的污泥減量化和無害化處理工藝，這為環境敏感地區的污泥處理處置提供了一種可行的解決方案；PyrofluidTM是安全、穩定、可靠、經過驗證的市政污泥焚燒工藝，可實現污泥的徹底減量化。
康碧環境技術(北京)有限公司
《康碧高級厭氧消化及北京排水集團污泥處理案例介紹》
康碧®集團1989年成立于挪威，在中國及亞洲其他國家、歐洲、北美洲等地均設有分公司。自1995年首次將熱水解工藝應用于挪威HIAS污水處理廠污泥項目以來，至今已有77項污泥和有機垃圾處理處置項目在全球25個國家和地區成功應用，服務超過全球1億人口。本次活動，康碧環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污泥處理案例介紹》。
康碧®熱水解(CambiTHP®)技術是被國際廣泛證實認可的最為可靠有效的熱水解工藝技術，康碧®熱水解(CambiTHP®)技術是用蒸汽對市政污泥和餐廚垃圾進行高級厭氧消化的預處理工藝。康碧®熱水解(CambiTHP®)是一個連續的工藝過程，基于反應罐并聯排列的批次處理的熱水解反應，實現高能效運行和低運行成本，同時消除了有機質在處理過程中產生臭氣的問題。
康碧環境熱水解技術已參與到北京排水集團五個污泥處理中心的應用，總規模達到6000t/d，包括小紅門和高碑店污水處理廠改擴建，槐房、高安屯和清河二廠的新建項目。結合北京排水集團五個項目經驗，鄧締介紹到，相比傳統消化工藝，有了熱水解預處理工藝，可以提高厭氧消化進料負荷、改善脫水性能、改善污泥產品質量、并增加沼氣產量達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，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，相當于150萬輛汽車的排放量。
康碧作為全球受信賴的供應商服務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可，有能力服務于國內外各大污泥項目，未來在雙碳背景下污泥的消化技術會成為一種趨勢，協同消化也會有大規模的市場應用潛力，基于北京多個項目經驗，康碧也希望可以服務全國更多的污泥項目。
原標題：專家觀點|低碳背景下市政污泥處理處置技術路線
