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杜安環保
2020年9月18日，北京市市政工程設計研究總院水資源與環境一院副總工程師戴明華以“全產業鏈的污泥減量化與資源化應用案例分析及思考”為主題，從北京污泥處理處置的實踐案例出發，總結了全產業鏈思維下，如何做好污泥的減量化與資源化。
污泥產生量逐年遞增，處理處置能力依然不足
黨的十八大后，生態文明建設被提到了相當高的位置。這之后，城市黑臭水體治理以及污水治理提質增效的需求也日益迫切，污水處理設施建設速度逐步提升。
戴明華介紹，截至2018年底，全國城鎮建成運行污水處理廠4332座，污水處理能力達564.3億m3 。相應的，污泥的產生量也隨之大幅提升。據E20研究院預測，2020年，全國污泥產量將達到5000萬噸。這些污泥中富集了污水中30%~50%污染物，“重水輕泥”問題行業內已經討論很多年，但污泥處理處置能力依然不足，沒有同步跟上，導致部分污泥未得到安全處置。
近十年來，國家層面也出臺了多個有關污泥處理處置的政策法規。如2015年，備受關注的《水十條》發布，提出，要推進污泥處理處置、污水處理設施產生的污泥應進行穩定化、無害化和資源化處理處置。今年，發改委和住建部聯合印發了《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》，強調加快推進污泥無害化處置和資源化利用。鼓勵厭氧消化、好氧發酵后土地利用以及“生物質利用之后焚燒”。
而新《固廢法》的正式施行，進一步強調了污染物減量化、資源化和無害化原則。強化了對污泥減量化與資源化的要求。
從實際出發，確定主流處理工藝路線
戴明華強調，污泥的處理處置首先應該以城鎮總體規劃及排水專項規劃為主要依據，從全局出發，近遠期結合，以減量化、穩定化、無害化為目的，積極采用符合綠色、循環、低碳的技術路線，促進污泥產物資源化利用和安全處置。
同時，結合污泥的性質、處置方式、環境承載能力及當地經濟、技術水平，按照處置決定處理、處理滿足處置、處置方式多樣、處理適當集約的原則選擇技術方案。
之后，對技術方案進行綜合技術經濟比選。后，合理考慮廠址、運輸、運行管理、安全管理、污泥水處理、產物利用和安全處置等因素，綜合確定技術方案。
2013年，北京市政府出臺的《加快污水處理和再生水利用設施建設三年行動計劃(2013-2015年)》對污泥處理處置提出了具體要求，根據規劃要求，新建槐房、清河第二、定福莊、高安屯四座再生水廠，原有8座污水處理廠，根據出水水質提升要求，已經進行了升級改造。污泥產生量大幅增加，由2700噸/日上升到6128噸/日。
污泥產生量的大幅增加，也給設計院帶來了一定的壓力。戴明華介紹，初選擇的是與電廠協同處理污泥，循環利用。但受霧霾天氣的影響，北京開始推行煤改氣，沒有了廉價的熱源，也沒有了可以焚燒的設施，倒逼污泥處理處置方式的變革。
如果采用傳統的厭氧消化工藝，面臨著效率低、停留時間長、有異味、脫水性能低等問題。結合這些問題，選擇了熱水解污泥厭氧消化工藝，主要改善污泥的性能，縮短消化時間，改善脫水性能，滿足無害化要求。
戴明華介紹，經過分析和論證，后確定了“151模式”的建設方式，即一條主流處理工藝路線：熱水解+厭氧消化+板框脫水。然后建設包括小紅門、高碑店、槐房、高安屯、清河二期項目在內的，總規模為6128噸/天的五座污泥處理中心。后將處理過的污泥土地利用。目前，這五座污泥處理中心都已經陸續投入運行。
項目的設計及運行分析
戴明華介紹，整體設計的核心參數第一個是熱水解，反應時間在30分鐘左右，溫度在165℃。第二個參數是板框系統，板框進泥含固率為94%-95%之間。第三個參數是消化系統，消化時間由28天改變18天。后產生的沼氣主要通過生物干法進行脫硫再利用。
項目運行中主要關注的三個方面是沼渣、沼氣、沼液。
首先，沼渣方面。同時滿足了減量化、穩定化、無害化的指標，并且很好的做到了資源化。如后厭氧消化產生的沼氣用于發電，污泥產品用于土地改良、林地或園林綠化、制肥等，實現資源化利用。
二是沼氣方面，以高碑店項目為例，2017年到2019年三年間，污泥產生量逐年增加，到2019年，高碑店項目沼氣產生量基本保持在8萬方以上，產氣率穩定在300-400單噸干泥的產量。
對比2017到2019年的數據，可以發現，高碑店、小紅門、槐房、高安屯四個污泥處理處置廠的數據，沼氣整體產量均比設計值高。原設計值為180~300m3/tDS沼氣，實際運行為210~450m3/tDS。
三是沼液方面。相對于氣和渣，很多人更擔心厭氧消化后會產生的高氨氮廢水。針對實際情況，利用了厭氧氨氧化系統。該系統使得項目穩定運行，基本達到了預期值。通過沼液的處理，緩解了沼液對水區的處理壓力。
北京的全產業鏈減量化及資源化應用實踐
北京市園林局、環保局、水務局聯合開展《北京市污泥產品資源化林地利用試點項目》，擬推動北京市污泥產品林地利用地方性管理規范出臺。戴明華指出，文件重點支持污泥進行土地利用，但污泥不能隨便就進入土地中利用，不僅要有方案制定，也要有專家論證和工程審批、實施、驗收等嚴格的流程把關。
本項目試點在北京市四個郊區6900畝平原造林生態林地共計開展3.3萬噸污泥產品利用。通過項目的落地實施，梳理了北京污泥產品林地利用市、區、鎮三級七部門管理流程；通過Arcgis系統實現園林、水務、環保三委辦局實時監管。
污泥的資源化利用途徑不僅應用在公園中，也會應用在其他不同的場景下，根據不同場景的要求，也會對產品做進一步的升級。
通過這些應用，后期會做相應的評估。同時，所有應用過程當中，資料記錄都做存檔，進行收集。
通過驗證后，發現滿足熱水解工藝用熱及廠區建筑采暖后，仍有約40%的沼氣量富余。沼氣可利用空間很大。戴明華介紹，通過分析，主要是將沼氣發電、沼氣提純、沼氣拖動鼓風機等方式進行對比。在實踐項目中，通過對比發現，采用沼氣發電效率更高。
以小紅門廠為例，總沼氣能量16.8MW，可以發電3.6~4.8MW，占污水廠總用電10.98MW的33%~44%；可以產生蒸汽2.2MW，占蒸汽需要量的35%；可產生缸套水2.8MW，占采暖熱負荷的93%；沼氣鍋爐利用產生蒸汽4.4MW，占蒸汽需要量的65%。
戴明華表示，北京排水集團的從處理、運輸、利用各個環節，都實現全過程監管，保證了項目可以合理的全產業鏈資源化應用。
根據研究和實踐，戴明華總結指出，要實現全產業鏈的污泥減量化與資源化，首先要選擇適合的工藝路線可以為后續的污泥減量化、資源化創造有利條件；其次，優化的設計和高效的運行是實現污泥低碳、循環、高效處理處置的基礎；三、以科學論證和規范管理為前提，充分爭取政策的支持；四、全過程監管是實現污泥資源化的重要保證；五、全產業鏈思維是解決目前污泥處理處置困局的重要手段。
同時，他也指出，真正解決污泥處理處置問題，在未來還可以做更多延展思考：聯合厭氧餐廚、糞便等。如污水處理概念廠提到了這個方案，通過聯合厭氧的方式，解決整個水廠能源平衡的問題。其次，厭氧與磷回收、生物脫硫后的硫利用，以及污泥干化焚燒，生物質利用+焚燒等。
戴明華指出，這些都是未來污泥處理處置路徑探索過程中，可以延伸的探索思路，需要行業內一起真正實踐和推進落地。
原標題：北京市政院戴明華：全產業鏈下，污泥減量化、資源化的北京經驗
