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污泥厌氧消化困境何在?

污泥厌氧消化困境何在?

发布日期:2022-11-30 作者:红燕 点击:

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9月27日,国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》的通知。各大公众号都在对此通知做各种解读,我也来凑个热闹,写写我最熟悉的污泥厌氧消化。

《实施方案》提出,要鼓励将城镇生活澳门新葡亰网站所有平台厂产生的污泥经厌氧消化或好氧发酵处理后,作为肥料或土壤改良剂,用于国土绿化、园林建设、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地。这一措施对污泥出路的瓶颈问题解决至关重要,符合减污降碳及资源循环的发展方向。

厌氧消化作为污泥重要的处理工艺之一,一直被认为是比较好的负碳排放工艺。厌氧消化用来处理有机组分,效率高,耗能少,还可以产生清洁能源——沼气,同时沼渣还可以堆肥,进行进一步的土地利用。

因此前些年,我国也是如火如荼的建了一批污泥厌氧消化项目。但近些年谈起污泥厌氧消化,大家都摇头,主要问题是什么呢?

笔者作为一个从事厌氧消化的技术人员,就从我所了解的角度来浅谈一二,希望可以抛砖引玉,借此和各位同行交流。


困境何在

污泥直接厌氧消化,降解率极低

我们知道现有污泥处理厂,大部分污泥来自于城市澳门新葡亰网站所有平台厂的剩余污泥。而剩余污泥主要由有机残片、无机颗粒、细菌菌体和胶体等组成。而厌氧菌能够利用的有机质大多存在于污泥细菌菌体细胞中,菌体的细胞壁和细胞膜对有机物质具有天然保护作用,进而导致厌氧菌较难利用。如果不对污泥细菌菌体细胞壁和细胞膜做任何预处理,直接投入厌氧罐,降解率极低,一般很难超过20%。因而有效的破壁技术,对于污泥厌氧消化来说非常必要。

目前市面上可以见到的破壁预处理技术主要有:高温热水解破壁技术、碱性水解破壁技术、臭氧破壁技术、超声波破壁技术等。国内目前应用最多的主要是高温热水解破壁技术。

高温热水解破壁技术,主要以挪威的康碧为代表。康碧在北排的多个项目上有应用,技术较为成熟稳定,但价格昂贵。国内该技术以四川深蓝环保为代表,也有几个工程案例,但因为各方面的原因,运行的都不是很好,据说主要还是因为污泥有机质过低,产气量不足。

除高温热水解,其他破壁技术大多都在宣传或研发阶段,还鲜见工程案例。


污泥有机质含量低,沼气产量低

无论是厌氧消化还是好氧堆肥,本质上讲都是利用微生物对有机质进行转化。污泥中的有机质是厌氧消化产沼气的直接来源,有机质含量低,无论是否进行有效的预处理,沼气产量都会低。很多项目,一吨污泥只能产10~20m?沼气,即使进行破壁处理,一吨污泥也很难产到40m?沼气,产的沼气还不够自身加热用。另外,厌氧消化本身就是一种减量化程度较低的技术,对于脱水污泥,进罐前需要加水制浆,消化后的残渣还需要再进一步处理。如果厌氧不能产生较多的沼气,整个项目就是再做无用功。

项目前期,对污泥来源做详细的调研和取样分析是相当有必要的。污泥有机质低于45%,就不建议采用厌氧消化技术了。


污泥粘度高,处理难度大

目前污泥项目大多单独建设,污泥主要来源于城市澳门新葡亰网站所有平台厂的脱水污泥,含固率一般在20%以上。污泥属于高粘度固体,随含固率的升高,粘度会急剧增大(参见下图)。厌氧消化需将污泥调至流动状态。对于流体,较高的粘度会给输送、均质、除砂等过程都带来难度,这些设备(例如料仓、输送泵、搅拌器、除砂器等)不得不选择质量更好、性能更可靠的品牌,而这也意味着价格高,可选面窄。

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图1:不同物料粘度随含固率变化图

污泥厌氧消化并不适合单独建设

污泥厌氧消化对污泥含固率有一定的要求,不能太高。主要原因是,无论是污泥破壁还是厌氧消化,都需要将污泥调至流动状态,方便输送和搅拌。而前面说了,污泥随着含固率的增加,粘度会大幅度提升,一般含固率高于12%,污泥就不是流动状态了。

对于含固率高于20%的脱水污泥,就需要先对污泥进行加水调浆。厌氧之后(也有项目在破壁之后),再次对污泥进行脱水处理,脱水后的固体还需要进一步外运处置,脱水后的液体则需要再建设澳门新葡亰网站所有平台设施处理至达标排放。

这么折腾一圈,相当于把澳门新葡亰网站所有平台厂的脱水后的污泥,搬到一个新的地方,变成脱水前污泥再处理一遍,这过程本身就是很不经济。

所以,污泥厌氧消化不适合单独建设,而适合建设在澳门新葡亰网站所有平台厂内,处理脱水前的污泥,这样既可以省去运费,也不用加水调浆,厌氧产生的沼液还能直接回到原澳门新葡亰网站所有平台系统,无须单独建设处理设施。这可能才是污泥厌氧消化技术正确的打开方式,事实上国外也是这么做的。


未来如何

这些年,国内污泥厌氧消化技术发展较为缓慢,虽然我谈了几点技术问题,但其实主要原因并不在于技术本身,因为厌氧消化本身是一个相对成熟的技术,唯一困扰的就是设备价格高。如果市场发展迅速,必然会吸引更多的公司进入,随着竞争,技术会不断提升,成本也会逐渐下降。

主要原因还是项目的投资收益率差,需要极高的补贴费用才能覆盖成本,说白了就是该技术没有市场竞争力。(作为一个厌氧技术从业者,真心不愿意听到这句话,真希望满世界都竖起可爱的厌氧罐)

我觉的根本原因还是在于应用场景不对,污泥厌氧消化技术更适合有机质含量高、含水率高的物料。同时它是一项资源化程度高,但减量化程度较低的技术,更适合与澳门新葡亰网站所有平台设施相结合,而不适合单独建设。

而我国澳门新葡亰网站所有平台一直是重水轻泥,各地的澳门新葡亰网站所有平台厂都未考虑过这个问题,污泥一直是脱水后外运处置。现有的澳门新葡亰网站所有平台厂,无论是厂内还是厂区附近,都很难再找到空地建设污泥厌氧设施。那怎么办呢?或许未来新建水厂及改扩建的水厂,可以把污泥厌氧消化设施一并纳入。

可当下确实是个难题,这是污泥厌氧消化的困境,也是污泥的困境。所以,我国污泥现在面临的是一个系统性的难题,这也是为什么会有三部委联合发文——我国污泥需要高屋建瓴的去解决。


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