日本污泥處理技術應用
隨著城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模的擴大，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滯后，亟待發(fā)展。2016年，全國污泥處理率僅達到33%。十三五期間，我國將更加重視建設資源型及生態(tài)環(huán)保型社會，根據(jù)《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》的頒布規(guī)定，計劃到2020年底前，我國地級及以上城市污泥無害化處理處置率應達到90%。污泥產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。日本在污泥處理處置方面起步較早，經(jīng)驗較為豐富，可為我國污泥處理處置提供借鑒。
日本污泥處理技術研發(fā)/應用情況
目前，日本污泥處理的典型技術包括焚燒、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，對污泥進行減量化、無害化、穩(wěn)定化處理，并包括轉化為沼氣和固體燃料等能源，進行建材利用、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。以下為日本的主要污泥處理技術及應用情況。
1.污泥碳化
通過加溫和加壓釋放污泥中的水分，同時最大限度地保留污泥中的碳質，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，從而實現(xiàn)資源化利用。目前該技術在日本的應用較為廣泛。
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穩(wěn)定，重金屬和有毒物質不會溶出，屬于污泥穩(wěn)定化技術。
3.油溫減壓型干燥技術
利用熱媒介油減壓干化污泥。將脫水污泥和預先加熱廢食用油混合，在減壓狀態(tài)下進行加熱干燥。該技術脫去水分的同時有效地將有機廢棄物轉化為飼料、肥料、輔助燃料等有機可再生資源。具有占地小、利用效率高的有點，但處理費用較高。
4.發(fā)電機余熱污泥干燥技術
利用發(fā)電機的煙氣余熱作為污泥干化的熱源，同時利用污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽推動蒸汽發(fā)電機組發(fā)電，實現(xiàn)能源梯級利用，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。該項技術在神戶和上田等地已經(jīng)建設投入使用。
6.電滲透脫水機
厭氧消化產(chǎn)生的污泥施加直流電壓的同時壓榨脫水，使含水率78%~ 82%的一次脫水污泥含水率下降到60%左右。
7.差動旋轉式高效螺旋壓力機
差動旋轉式高效螺旋壓力機是將污泥和高分子混凝劑混合后，通過螺旋機進行脫水，螺旋機內(nèi)筒和外筒差速旋轉。
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，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)性有機物，同時降低粉塵發(fā)生量，抑制惡臭。
9.SA方法的固體燃料生產(chǎn)技術
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。目前該技術已在福井縣應用。
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)保藝術家設計，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；
污泥熔化設備：目前750 t/日；
污泥脫水設施：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)設置蒸汽發(fā)電設施，可以利用污泥焚燒爐的余熱加熱蒸汽發(fā)電進行區(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（回轉窯型）：100 t/日；
余熱鍋爐（水管式）：10.3 t/h；
汽輪發(fā)電機：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。污泥固體燃料化設施采用200~350℃的低溫碳化技術，制成的固體燃料具有發(fā)熱量高、低臭氣的特點。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）進行處理，可以有效除氮，同時降低電力成本和化學成本。
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），可以作為化學肥料使用。
對我國的啟示
01
推進技術開發(fā)
日本非常重視技術的創(chuàng)新，在污泥處理處置行業(yè)研發(fā)和應用多項創(chuàng)新技術，例如東京都在排水系統(tǒng)方面先后制定了“經(jīng)營計劃2004”、“經(jīng)營計劃2010”和“經(jīng)營計劃2016”主要是進行技術創(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、可再生能源技術，在污泥處理處置方面重視能源的階梯利用和資源的重復利用。東京都政府于2010年制定了防止全球變暖計劃“地球計劃2010”，計劃要求在2030年要實現(xiàn)比2010年減少30%二氧化碳排放的目標；2014年東京都制定了基礎能源計劃“聰明計劃2014”。
03 強化各方合作
為了實現(xiàn)更高效地業(yè)務運營，日本很多污泥處理廠采用了PFI(Private Finance Initiative)，即私人主動融資，提高管理和技術能力。各部門合作推進困難中國污泥處理與處置困境的癥結所在，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責制，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)境建設得非常怡人，通常設置對外開放的展示廳，加強對市民環(huán)保意識的宣傳。
參考文獻
http://www.metro.tokyo.jp/chinese/index.html 東京都
http://www.city.yokohama.lg.jp.c.sj.hp.transer.com/kankyo/ 橫濱市環(huán)境創(chuàng)造局
http://www.city.fukuoka.lg.jp/doro-gesuido/ 福岡市道路和下水道局
https://www.city.osaka.lg.jp/kensetsu/ 大阪市建設局
https://www.jiwet.or.jp/archives/research_pub/annual 日本下水道新技術機構
http://www.gesui.metro.tokyo.jp/ 東京都下水道局
原標題:日本污泥處理技術應用
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)濟快速發(fā)展，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展同時保護賴以生存的環(huán)境，歷年來五年規(guī)劃對環(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，技術不斷突破，污泥處置處理行業(yè)將迎來藍海市場。
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污泥進行穩(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，能夠達到長期穩(wěn)定并對生態(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，也可進行建材等方面的綜合利用。
改革開放以來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，綜合國力顯著增強，為持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境保護的投入不斷增加。歷年來五年規(guī)劃對環(huán)保投資不斷增加，“九五”期間，我國環(huán)保投入達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)保投入的比例進一步增大。環(huán)保投資力度的不斷加大推動我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)不斷提升。
2018年，“十三五”目標持續(xù)推進，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)國務院印發(fā)的《關于加快發(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)展改革委會同住房城鄉(xiāng)建設部編制了《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(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施建設共投資約5644億元，其中新增或改造污泥無害化處理處置設施投資294億元，新增或改造污泥（按含水率80%的濕污泥計）無害化處理處置設施能力6.01萬噸/日。
其中，設市城市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，地級及以上城市污泥無害化處置率達到90%，其他城市達到75%；縣城力爭達到60%；重點鎮(zhèn)提高5個百分點，初步實現(xiàn)建制鎮(zhèn)污泥統(tǒng)籌集中處理處置的發(fā)展目標。
除全國外，十三五期間各省都對城鎮(zhèn)污泥處理處置規(guī)模進行一定上調(diào)，各省合計污泥處理處置規(guī)模達到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)劃為主的政策導向，預計未來2-3年，將逐步建立全面的收費機制，將污泥處置納入社會成本中。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BOT模式、TOT模式、托管運營模式、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)品價格受供求關系影響且波動頻繁，因此價格和產(chǎn)能擴張都是十分重要的驅動因素；而公用事業(yè)制造的是公共產(chǎn)品，價格和銷售由政府主導，比如污泥處理等環(huán)保產(chǎn)品并非由個人或單位主動花錢購買，需要政府引導或強制推動，公共品的價格往往通過“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目運營模式，達到投融資目的，最終取得盈利。
行業(yè)發(fā)展驅動力強 行業(yè)將迎來藍海市場
行業(yè)的盈利性為發(fā)展帶來不少動力，但政策的加碼、收費機制的完善及污泥資源的發(fā)展等會進一步對東航也擴張。為解決污泥處理問題，先在“水十條”中提出會對污泥處理領域進行相當程度的傾斜。后在環(huán)保“十三五”規(guī)劃也提出，大力推進污泥穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，地級及以上城市污泥無害化處理處置率達到90%，京津冀區(qū)域達到95%。國家層面政策法規(guī)的加碼，無疑大大驅動了污泥處理處置的資源化與無害化進程，相關的處理技術與設備也得到快速發(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，污泥磷資源轉化將變得更加重要。
在多方因素的驅動下，污泥治理速度會不斷加快，“十三五”期間，中央財政將投入2000億元用于污水廠的污泥處理，在污泥處置技術的不斷突破與政策的推動下，污泥處理處置行業(yè)即將迎來藍海市場。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。
