在國內,一直備受冷落的污泥厭氧消化技術,正在被重新“撿起來”。業內專家透露,北京目前在多項目推進污泥厭氧相關工程和技術探索。不過這一輪項目不再應用傳統工藝,而是要在強化污泥預處理、高級厭氧消化方面尋求突破,著力解決此前我國污泥厭氧消化設施建成后遇到的運行管理難度大、產氣量少且不穩定、經濟效益差等問題。
同濟大學環境學院副院長楊殿海表示,技術復雜、運營管理難度大、投資大、缺乏政策標準等是厭氧消化在我國屢屢受挫的原因。據他透露,國家將開始著手建立重點實驗室,針對此前運行中的問題,對相關技術、裝備、規范、污泥處置去向等問題展開研究。
高溫預處理有哪些效果?
有利于有機物充分溶出,殺死致病菌,降低粘滯度,提升衛生安全性
由于傳統厭氧消化普遍存在消化速率低、停留時間長、處理效率低等不足,為改善這種現狀,近年來業界對污泥的預處理技術開展大量研究。據楊殿海介紹,傳統厭氧消化確實存在成本高、效率效益低等問題。為此,需從提高污泥含固率、處理效率和產氣(甲烷)率等方面入手。
“目前業界研究的方法有很多。我認為熱水解是其中比較好的手段之一,有利于有機物充分溶出,殺死致病菌,降低粘滯度,提升衛生安全性。目前在長沙、湛江等地已經開展試點。”他說。
清華大學環境學院教授王凱軍也表示,污泥破壁問題是污泥厭氧技術發展的瓶頸之一。“細胞壁結構穩定、難以生物降解。需要解決細胞壁的破壁難題,才能保證污泥的有效降解。而在相關的技術探索方面,大家比較認同熱水解,熱水解確實可以幫助污泥實現破壁,同時使得不流動的厭氧污泥變得具有流動性。” 據他介紹,美國康碧公司、法國威立雅以及清華大學都在進行相關的技術攻關和實踐。
對此,不少業內人士表示,污泥高溫預處理技術具有強化污泥降解、殺滅部分病原菌的功能,具有良好的應用前景。但是高溫預處理技術能耗高、運行管理較復雜,有待進一步完善。
協同是提升厭氧消化效率的途徑之一
只有協同考慮,厭氧消化設施的規模效益、經濟效益、包括碳減排的效益才能夠體現出來
為提升厭氧消化的效率,不少發達國家在厭氧處理中采用了協同厭氧的方式。據業內人士介紹,協同厭氧消化在歐美等地發展非常迅速,很多污水處理廠都在應用這一技術。比如,美國加州的EBMUD污水處理廠,就是由于采用協同厭氧消化而成為美國能量自給污水處理廠的典范。
近年來,同濟大學環境學院院長戴曉虎曾在多個場合表示:污泥和餐廚垃圾等城市有機廢棄物厭氧消化設施的協同考慮,是很好的事情。“很多城市一邊建設了餐廚垃圾厭氧消化設施,一邊又建設了污泥處理的設施,如果兩者統籌考慮,可以提升污泥厭氧消化的效果。”
“每次開會我都在呼吁協同厭氧消化,只有協同考慮,厭氧消化設施的規模效益、經濟效益、包括碳減排的效益才能夠體現出來。怎么把城市的有機質集中起來回收穩定化,然后再很好地加以資源綜合利用,是需要政府和企業都重視的事情。但很遺憾,現在這條路還是打不通。”
他說的“打不通”,主要是指污泥和餐廚垃圾屬于不同的管理部門,協同處置面臨部門職能條塊分割的現實難題。
楊殿海也非常推薦污泥與城市其他有機廢棄物(餐廚廚余垃圾)的協同處置。他建議地方政府可以在相關的循環經濟園區實現協調統籌。而據記者了解,已經有不少企業在提供給地方政府的園區方案中,重點推薦了類似的協同處置方案。
不可回避的問題也是機遇所在
泥質問題不可回避,呼喚深入研究技術創新,目前還缺乏針對低有機質污泥有效的處理技術等
“有機質含量低、高含砂量是制約我們在污泥處理處置方面采用國際上傳統技術的一個瓶頸。”戴曉虎表示,有機質低直接影響厭氧等處理方式的效率;而我國污泥不僅含砂量很高,更重要的是砂粒徑分布比較小。“我們經過分析,發現含砂的成分就像面粉,這與國外的差異也是比較大的。”
在他看來,一方面,我國污水污泥泥質的差異帶來了處理技術應用方面的難度,但另一方面,對泥質的研究也還不夠。“說直白一點,是在污泥的泥質研究、污泥的統計分析等方面還比較缺乏。”
針對這一現狀,戴曉虎認為是挑戰也是機遇。“因為我國污泥泥質的特殊性,要解決問題,必須要在技術上有更好的創新。這對于相關企業是個全新的機遇。”
首先是相關的技術和裝備有待提升。這其中包括:目前還缺乏針對低有機質污泥有效的處理技術;傳統的污泥預處理技術,好氧發酵、厭氧消化等,在技術本身和裝備方面,還有較大的提升空間。
楊殿海表示,目前國內4000多座污水處理廠中有60余座建了厭氧消化設施,但運行的也就約20個。“和國外相比,這個比例是很不相稱的。而國內在厭氧設施上確實遇到了不少技術問題。”但他同時強調,為什么國外用得不錯的技術在國內就是做不好,除了泥質的差異外,還有不少原因。
“國外厭氧消化工藝的大面積推行,其原因首先是將污水污泥當做資源的理念越來越成為共識。其次是從一開始就將污水污泥的處理處置加以統籌考慮。第三,不斷上漲的填埋費用發揮對技術應用的倒逼作用。第四,出于對可再生能源和低碳的重視等。”他說,這些都是需要相關各方予以重視的。
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厭氧消化
污泥在無氧條件下,由兼性菌和厭氧細菌將污泥中可生物降解的有機物分解成二氧化碳、甲烷和水等,使污泥得到穩定的處理過程,是污泥減量化、穩定化的常用手段之一。
污泥厭氧消化是一個多階段的復雜過程,完成整個消化過程,需要經過3個階段,即水解、酸化階段,乙酸化階段,甲烷化階段。
熱水解
熱水解是污泥預處理的一種方式。污泥經高壓蒸汽預處理,溶解污泥中的膠體物質,破碎細胞物質,水解大分子物質,使污泥性質發生相應的變化。
協同厭氧
協同厭氧消化是污泥高級厭氧消化的一種,可以與餐廚垃圾協同處置,將大大提高產氣率,從而提升產氣效益,降低厭氧消化的高成本。
有機質含量低、含砂量高對厭氧消化的負面影響
有機質含量低將直接影響厭氧消化過程的產氣率指標,從而影響系統能耗和運行成本,這也是我國大部分厭氧消化池停運的主要原因之一。據保守粗略估計,有機質含量低于60%的污泥很難在日后厭氧處理運行過程中實現設計經濟指標。
在污泥處理系統中,由于砂粒具有流動性差、易沉積的特點,會引起污泥管道堵塞、消化池底部積砂,從而影響消化池的正常運行和沼氣產量,并且磨損設備尤其是機械式攪拌器。
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