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德国污水污泥磷资源回收技术与法规的最新发展
时间:2021-07-31 01:00点击量:


本文摘要:德国亚琛工业大学环境工程研究所 中德水环境与身体健康研究中心姚刚 教授 博士姚刚:主持人好,大家早上好。我是来自于德国亚琛工业大学环境工程研究所的姚刚。首先感激组委会对我们的邀,特别是在是对“中德水环境与身体健康研究中心”的信任。 作为这次会议的反对单位,我们应当做到一点小小的贡献,所以2020-03-09 给大家带给一个报告,讲解一下德国的一些新的动态。2020-03-09 给大家带给的报告题目是“德国污水污泥磷资源重复使用技术与法规的近期发展”。 为什么要讲这个问题呢?

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德国亚琛工业大学环境工程研究所 中德水环境与身体健康研究中心姚刚 教授 博士姚刚:主持人好,大家早上好。我是来自于德国亚琛工业大学环境工程研究所的姚刚。首先感激组委会对我们的邀,特别是在是对“中德水环境与身体健康研究中心”的信任。

作为这次会议的反对单位,我们应当做到一点小小的贡献,所以2020-03-09 给大家带给一个报告,讲解一下德国的一些新的动态。2020-03-09 给大家带给的报告题目是“德国污水污泥磷资源重复使用技术与法规的近期发展”。

为什么要讲这个问题呢?看一下背景情况。首先谈谈在德国展开磷重复使用的必要性。磷是一种战略资源,除此之外,德国相当大的一个问题是磷几乎依赖进口;同时在污水和污泥处理过程中,德国在2000年早已构建了污水深度处置、除磷干氮措施全面实施。

污水经过深度处置后有90%的磷都转入了污泥中去。早期德国的污泥有1/3以上展开土地利用(农用、林用、土地改良),污泥中的磷可以通过土壤转入到大自然循环利用。后来污泥的土地利用在德国有过白热化的辩论,其结果是污泥的土地利用率经常出现显著上升。

现在有四个联邦州早已实行禁令污泥的土地利用。从1991年到2016年污泥的热处理(干化、烧毁),从10%减少到65%,这是一个污泥利用和处理方向的根本性改变,这样的改变造成污泥烧毁后的灰分无法必要展开磷的土地利用。如果灰分中的磷必要用作土壤,植物很难吸取,所以烧毁污泥灰分中用土壤中,不仅肥效较低,还不会板结土壤。

因此,德国明确提出如何重复使用污水污泥中磷资源的问题。我们看一下中国的情况,表面上看中国的磷矿是非常丰富的。

只不过中国磷矿资源仅有占到世界总资源的7%。但是中国的富磷矿比例较为较低。

美国地质调查局(USGS), 中国未知的磷矿储量静态利用年限为37年。依据中国的学者研究结果,利用平均值品位为23%以上的矿,也不能利用到2032年;一些预测也指出,中、高品位磷矿石仅有能反对中国国内市场需求30年左右。

由此可见,中国磷矿石资源稀缺性将大大提高。此外,磷矿在开发利用过程中对矿山及其周围环境的产生污染(废水、废气和噪声)。中国竣工污水处理厂4063座,污水处理能力约1.78亿立方米/日,年产生含水量80%的污泥5000多万吨。

目前中国的污泥大多展开填平和土地的利用。这样的处理和利用方式还能保持多久?现在我们也必需思维这样一个问题。德国联邦政府明确提出了重复使用污水污泥中磷资源的战略思想。早在2002年时,德国联邦政府的环境专家委员会明确提出建议“研发和更进一步研发从废水和污泥中重复使用磷酸盐的热工艺”;2010年欧盟环境部长会议委托德国联邦州废物工作组评估可持续利用二次磷储备的行动建议,积极开展一系列这个领域的研究、规划、修建和工艺运作技术科学知识的交流和传播;2013年3月7日,在布鲁塞尔举办的欧洲可持续磷资源会议期间正式成立欧洲磷资源平台。

在过去十几年中,德国政府采行了一系列的资助计划,增进德国大学和工业界在磷重复使用领域几十年的牵头研究。例如,2004-2011联邦教育、研究部(BMBF) /联邦环境部(BMU)启动“植物营养物循环利用,尤其是磷资源”资助计划;2010: 联邦教育、研究部(BMBF)将磷资源划入资源效率计划 (ProgRess)。今年新的一轮联邦教育、研究部(BMBF)资助计划“磷资源循环利用”也打算启动。法律是构建磷资源循环利用的最重要的基础。

在这儿非常简单总结一下德国污泥条例的施行与修改情况。1972年6月7日联邦立法机构施行了在联邦范围内限于的第一部《废物处置法》,1982年为了规范农业、林业及园艺用地上利用污泥,施行了第一部污泥条例;1992年4月15日联邦立法机构又根据污泥条例的实行经验和欧共体的污泥法规拒绝,对本条例展开了修改;2012年联邦德国对肥料条例展开修改,拒绝从2015年起,在农业、林业及园艺用地上用药的污泥必需遵从该条例的规定;2010年明确提出了污泥条例修改草案,经过宽约七年的辩论和论证,于2017年9月27日污泥条例修订版通过联邦议会审查后月生效。从此,德国污水污泥的利用打开了新篇章。德国污泥条例在2017年9月27日近期修改时作出了最重要的规定,这里仅有讲解几点最核心的内容:从2029年或2032 年起(污水处理厂规模在 100,000 设计服务人口值或50,000设计服务人口值)全面禁止污泥的农用;污水污泥的生产单位有义务展开磷重复使用;污泥中磷含量最少为20gP/kg干液体时,必需采行磷重复使用措施;污泥中的磷回收率最少为50%(如果污泥中磷含量低于40g P/kg干液体,效率可高于50%)。

或者允诺污泥展开分开烧毁或者协同烧毁,并从灰分/残余物中重复使用磷,拒绝磷回收率最少超过80%,或者对含磷灰分展开物质性利用或者根据废物填平条例对含磷灰份展开长年存放在,以便展开先前的磷重复使用。德国还明确提出了其他涉及的法律拒绝,比如2013年4月15日对垃圾填平条例的修改,拒绝垃圾填埋场存放在合格的污泥灰分;研发中间存储方案,对污泥分开烧毁的灰分展开临时存储,目的是为了以后需要对其中的磷展开重复使用。自2015年起,污泥的利用必需遵从德国肥料条例的限值,这将造成在农业、林业及园艺用地上利用污泥的比例之后增加,将无法在土壤中用于的污泥展开协同烧毁或分开烧毁。

可以意识到,在今后十年中从污水污泥中重复使用磷的技术在德国终将超过商业应用于的水平。非常简单讲一下德国城镇污水处理厂磷的物质流均衡问题。根据德国的调研结果,每人每天不会产生2克的磷。其物质流如下图右图。

由此可见,污水中的磷有90%转入到污泥当中。德国城市污水处理厂磷的物质流均衡图城镇污水处理厂重复使用磷的有可能的地点和方式有以下四种:入水,厌氧消化污泥,污泥处理工艺水,污泥烧毁灰分。城镇污水处理厂重复使用磷的有可能的地点和方式表格1:城镇污水处理厂重复使用磷的四种有可能的地点和方式的较为第一种方式的特点是磷的除去和磷的重复使用再次发生在污水处理厂入水点,退出在污水处理过程中除磷。其优点是重复使用磷的措施统合在处理厂内部。

但是由于污水处理厂出有水中的磷酸盐浓度较低,所以这种重复使用方式不经济;一旦磷重复使用工艺系统再次发生故障时,还有可能无法符合磷的废气拒绝。因此这种措施在城市污水处理厂很难构建,仅有具备理论上的意义。第四种方式就是指污泥烧毁的灰分中重复使用磷。与所有其他方法比起,灰分中的磷酸盐浓度最低,磷重复使用工艺系统处置的物流量大于,有机污染物质被永久性毁坏,含磷灰很更容易地展开长年储。

分开烧毁污泥,从污泥灰分中重复使用磷,这是时隔污水处理厂的先前方法。污泥烧毁的灰分中无法必要展开土地利用,对土壤结构没改进起到,无以必须展开灰分解析重复使用磷,这种磷重复使用工艺花费目前还较高。通过较为可以看见,第四种方式是一个较为好的重复使用点。

目前磷重复使用的工艺技术多样,在这儿不一一去讲。在此仅有非常简单讲解两种德国亚琛工业大学环境工程研究所研发的磷重复使用工艺:PRISA工艺和PASCH工艺。PRISA-工艺流程图PRISA工艺就是指污泥处理过程中产生的工艺水中重复使用磷(一次稀释池上清液、厌氧消化池上清液、二次稀释池上清液)。

这三种工艺水中含磷的形态不一样。经过一定的化学处置之后,重复使用到是大家都十分熟知的MAP。

该重复使用工艺基于现有的污水处理工艺,仅有必须在污水处理厂展开一些技术改良,与现有的污泥处理工艺统合。该重复使用工艺对污水处理工艺拒绝,必需使用增强生物除磷工艺,否则污泥处理过程的工艺水中的磷的含量就较为较低,就不过于合适PRISA重复使用工艺。磷回收率要小于50%,符合德国新的污泥条例对于磷回收率的拒绝。

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PASCH工艺流程图PASCH工艺的特点:PASCH工艺就是指污泥烧毁的灰分中重复使用磷。该工艺磷回收率要小于90%;ISA研究所以及FraunhoferIME研究所的研究结果表明,污泥烧毁过程中有机污染物早已毁坏,重复使用产品的无机杂质含量较低,该产品具备较好的植物可利用性;IFEU研究所的研究结果,与其他重复使用工艺比起(例如协同烧毁、污泥必要农业利用等),PASCH工艺的生态评估具备显著优势。样板项目运营结果表明,PASCH工艺具备较低的成本。总结和未来发展:德国政界、科学和经济界经历了最少15年以上的共同努力,才奠下磷重复使用的法律基础,研究出有了一些从污泥水中和烧毁污泥灰分中重复使用磷的工艺技术,这些技术早已几乎可以投放运用,而且重复使用的产品质量和肥料效果都获得了证明。

污泥单烧毁和先前磷重复使用有可能是未来德国最常用的污泥处理利用方式。由于重复使用工艺的经济可行性有待提高和提升,污水污泥灰烬的中间储存是适当的,污泥分开焚烧厂的烧毁能力仍必须改建。

目前尚能无法超过重复使用设施系统的经济运行水平。德国早已经过15年的希望,再行再加12年的法规过渡期后将全面实现从城镇污水污泥中重复使用磷资源。现在是时候必须考虑到中国的污泥处理利用方向问题。

中国必须思维,否应当糅合德国的经验,引入在污水处理中和污泥处置、处理中展开磷资源重复使用的策略。之所以说道现在就要考虑到,这也是要考虑到法律的可操作性。磷资源重复使用的技术我们可以较为更容易较慢研发或引入(比如糅合德国),但是我们必需要有可承托的法律体系来构建这个目标。

从德国污泥处理利用途径的发展来看,目前烧毁为主导。而烧毁方式有污泥协同烧毁和分开烧毁两种,在德国过去十几年中协同烧毁是发展的主流方向(由于投资较低)。由于新的修改的污泥条例拒绝重复使用污水污泥中磷资源,那么污泥就不太可能使用协同烧毁的方式(虽然法律没禁令)。

现在开始德国即将逐步改向分开烧毁方式,到2029年终将几乎荒废协同烧毁的方式,经常出现投资的浪费。如果中国想要防止这种反复投资(投资的浪费),就应当糅合德国的经验,尽快考虑到中国的污泥处理利用方向问题。谢谢大家。

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附件1:姚刚 教授报告的PPT。附件2:800多名污泥行业代表齐聚河北保定市共商发展之道 -- 鼎力打造出中国污泥处置处理核心品牌生态圈中国自来水灌溉2018年中国城镇污泥处置处理技术与应用于高级研讨会(第九届)顺利开会800多名污泥行业代表齐聚河北省保定市 共商发展之道-- 鼎力打造出中国污泥处置处理核心品牌生态圈2018年4月15日至18日“2018年中国城镇污泥处置处理技术与应用于高级研讨会(第九届)”顺利在河北省保定市 开会,此次会议由《中国自来水灌溉》杂志社、艾尔旺新能源环境有限公司、中国市政工程华北设计研究总院有限公司牵头主办;中国建设科技集团股份有限公司、上海复洁环保科技股份有限公司、德国施维英机械有限公司、威立雅水务工程(北京)有限公司、国美(天津)水技术工程有限公司、天津创业环保集团股份有限公司、苏伊士新创建有限公司、中国市政工程华北设计研究总院有限公司西安分公司、普拉克环保系统(北京)有限公司、上海市离心机械研究所有限公司、景津环保股份有限公司、广州晟始能源设备有限公司、上海傲江生态环境科技有限公司、北京恩萨工程技术有限公司、《亚洲环保》、济南浦华会展服务有限公司等单位给与了鼎力主办;河北省住房和城乡建设厅、保定市城市管理综合执法局、河北省城镇供排水协会、中国工业节约能源与清洁生产协会、中国市政工程中南设计研究总院有限公司、保定市灌溉总公司、污泥安全性处理与资源化技术国家工程实验室、河北农业大学城乡建设学院、国家污泥处置处理产业技术创新战略联盟、中国自来水灌溉战略联盟、中国污泥处置处理战略联盟、中国自来水灌溉品牌委员会、北京鸿源龙嘉环保科技有限公司、青岛欧仁环境科技有限公司、中瑞(天津)环境技术发展有限公司、天津壹新的环保工程有限公司、亚琛工业大学环境工程研究所、北京北分列建设有限公司、中德水环境与身体健康研究中心、天津水务集团有限公司、天津市华博水务有限公司等单位也给与了大力支持。《中国自来水灌溉》杂志、慧聪水工业网、中国水网、中国水业网(www.water8848.com)、《中国自来水灌溉》杂志网站、 《亚洲环保》杂志、水处理技术杂志等媒体争相展开了报导。

在此悉数回应最真诚的感激!近年来,随着中国城镇化水平大大提升,污水处理设施建设获得较慢发展,但污水处理后所产生的剩下污泥也随之激增。由于污泥中所含大量危害病原菌、寄生虫卵、重金属等,如果处理不当,就不会给环境带给相当严重二次污染。

多达,截至2017年底,中国城镇污水处理厂所产生的污泥量已突破5000万吨/年,其中有70%的污泥没获得处置。大量滑污泥随便外运、非常简单填平或堆满,导致许多城市被“毒泥围城”,由此带给的社会问题也日益突出。

目前全国各地的污泥处置设施尚能不完善,已竣工设施的处置水平良莠不齐。部分地区必要对污泥展开水解干化后肥料或填平,仍未对污染物、病原体和重金属展开处置,不仅有可能导致极大的生态污染毁坏隐患,还有可能在运输填平过程中发生爆炸等事故。

因此,假设对污泥采行无害化处理方式,根据目前平均值市场价格和污水排放量,未来将产生600亿的污泥处理设施建设投资。与会者就我国污泥处置处理路线、技术发展及瓶颈,城市污泥综合解决方案,污泥处置市场化设施建设与运营投融资探究等问题展开了了解交流。由住建部主管、中国自来水灌溉杂志主办的“中国城镇污泥处置处理技术与应用于高级研讨会”,是我国污泥处置处理行业技术含量最低、规模和影响力仅次于的全国性学术会议,前8届分别在秦皇岛、青岛、沈阳、上海、长沙、江苏宜兴、天津、北京开会。

本次污泥会议,精心检验了50个报告,环绕着污泥处置处理的政策与市场、技术及应用于、近期工程案例等主题进行,来自报送、机关、协会等行业主管部门,各大科研院所的专业技术人员,各地供排水公司与辖下污水处理厂的代表,全国各地的工程公司与设备厂商代表等800多名代表对污泥处置处理有关问题展开了了解的交流与探究。2018年4月16日,河北省住房和城乡建设厅 李贤明 副厅长、中国市政工程华北设计研究总院有限公司 吴凡松总经理等领导亲临本次污泥大会并致词。河北省住房和城乡建设厅李贤明副厅长致词中国市政工程华北设计研究总院有限公司吴凡松总经理致词800多名与会代表在会议期间紧绷且无聊地展开了自学交流,纷纷表示盼望着中国自来水灌溉杂志社的组织的下次会议的开会。中国自来水灌溉杂志社于2010年(第一届:秦皇岛)、2011年(第二届:青岛)、2012年(第三届:沈阳)、2013年(第四届:上海)、2014年(第五届:长沙)、2015年(第六届:江苏宜兴)、2016年(第七届:天津)、2017(第八届:北京)年分别举行了第1—8届污泥处置处理高级研讨会,此次是第九届,在大家的关心和反对下,它已沦为业内影响力和规模仅次于的污泥处置处理行业会议。

4月18日,300多名与会代表参观了保定市城镇污水处理厂污泥处置中心工程和雄安新区千年秀林项目。保定市城镇污水处理厂污泥处置中心工程概述01 项目概况保定市城镇污水处理厂污泥处置中心项目是亚行贷款白洋淀生态建设与环境综合治理项目子项目之一,坐落于保定市溪源污水处理厂内,用作处置保定市鲁岗污水处理厂、银定庄污水处理厂和溪源污水处理厂三座污水处理厂产生的市政污泥。本项目日处置市政污泥300吨(含水率80%),总投资1.39亿元,使用“AAe高浓度高效率厌氧消化+板框水解+沼气制备”工艺,由中国市政工程华北设计研究总院设计,其核心技术设备AAe高浓度中温厌氧消化成套技术系统设备由艾尔旺新能源环境有限公司获取并建设实行。本项目于2016年动工建设,2017年主体工程竣工,目前正在调试启动打算阶段,将要投放运营。

该项目的竣工解决问题了后遗症保定市污水厂运营的众多难题,杜绝污泥荒废导致的二次污染隐患,萃取了污泥中的生物质能并取得新能源。增进保定市“低碳、高端、协商、贤美”的城市发展建设,对我国污泥无害化处置资源化利用将起着较好的样板和推展起到。

02工艺技术特点本项目使用“AAe高浓度高效率厌氧消化+板框水解+沼气制备”工艺。主要建设内容还包括污泥预处理车间、AAe组合式高浓度厌氧消化反应器、排沙泵站、沼气净化车间、沼气火炬、沼气锅炉房、消化液水解车间、变电站、水源空调车站、控制中心、化验室、后处理车间等。

污水处理厂产生的市政污泥300t/d(含水率80%)在接管及预处理系统展开混合调配,使混合后的污泥含水率超过大约90%(大约600t/d)。在经过均质、降温等预处理后符合厌氧消化系统的进料拒绝。经物料泵送至AAe组合式高浓度厌氧消化反应器。污泥经过中温厌氧消化处置后,每天产生沼气大约10000m3,沼气经过副产物等净化处置后送来至沼气利用系统。

部分沼气供给沼气锅炉用作厌氧消化系统过程用能,剩下沼气制备传输为天然气外运销售。厌氧消化后的消化液,经板框水解,将污泥含水率降至60%,送来至垃圾填埋场作为生态覆盖面积土。

污泥水解后的上清液转往至溪源污水处理厂处置合格后废气。


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