日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍

全国排水委员会年年会论文集日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍唐建国上海市水务局,上海月舀应日本财团法人海外技术者协会的邀请,上海市水务局唐建国先生于年月日至日参加了为中国学者举办的“下水污泥干化焚烧处理研修”。中国受邀学者来自国内相关设计、大学、污水污泥处理企业、政府主管部门等,共计巧人。此次研修的目的是向中国学者介绍日本下水污泥即中国所称的污水处理厂污泥处理现状、考察污泥干化、焚烧处理设施。此次研修也是日本政府支持福岛地震、海啸灾害地区企业振兴的内容之一。受支持企业为“株式会社大和三光制作所”以下简称“大和公司”,其在福岛县有一专门生产干化机和焚烧炉的工厂。研修除课堂交流外,还分别参观了使用“大和公司”于化焚烧设备的污泥处理三个实例现场和“大和公司”的福岛工厂。此次研修与考察相结合,尽管时间不长,而且内容也比较单一,但是通过交流、询问、考察和思考,依然收获颇丰,对日本污泥处理处置技术有了进一步的认识。现总结如下,供业内同行一并分享。研修体会高度重视污泥处理,资源化利用率持续提高年日本下水道污泥年产量已达多万吨以干基重量计,相当于每天产生含水率的污泥约万立方米。除仅的污泥只做到脱水之外,其余污泥都得到了有效处理。处理后产物的循环利用率持续提高,目前接近。年月日本《社会资本建设重点计划》进行了修改,将下水污泥循环利用率进行了修改,采用新的指标—生物质循环利用率。其定义是下水道污泥中的有机物被有效用于气体发电等能源利用和绿农地利用的比例。这一定义的修改,更加体现了日本对下水污泥生物质资源化利用的重视。目标是由年的,提高到年的。重视精心管理,设施运行高效所考察的三处以处理粪尿、污泥、工业废弃物为主的设施,给我们留下了极其深刻的印象。一则虽然设施均是十多年前建设的,但是关键设备依然如新,可见操作管理人员对保养的重视,也从另一为了能够对日本污泥处理处置情况全面了解,总结报告引用了日本国土交通省城市地域整备局下水道部的资料,以弥补此次研修涉及面不广的不足干基重量是测定污泥量的一种方法,是将污泥在一定温度下烘干后剩余物质的重量。生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。生物质利用体现在两个方面,一是将生物质转化为能源二是将生物质转换为十分珍贵的有机质以腐植酸为代表。唐建国日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍个层面反映了管理水平的高效二则现场环境用“窗明几净,一尘不染”形容毫不为过,平生也是第一次穿拖鞋参观污水污泥处理设施。三则重视环境友好,除了将设施建设在车间室内外,又对所有设施进行封闭,室内外均无异味,且设施布局也更加紧凑。整洁有序的处理车间已使用年的设备切实保障费用,为下水污泥处理处置免除后顾之忧日本下水道维护费是由地方政府直接拨付给运行管理单位的,其来源主要是收费。年日本下水道维护管理费为亿日元,构成详见表。其中,用于污泥处理处置的占,约为田亿日元。折算处理处置每吨污泥,按照每吨干基计为以日元相当于印元人民币按照每立方米含水率计为!日元相当于元人民币,这一费用还仅仅是不包括人工费在内的直接费用。“大和公司”设备高效简单,有较高的适用性“大和公司”的污泥干化和焚烧设施均为回转式,一则采用烟气直接干化二则设备构造简单三则干化后的废烟气在焚烧炉中燃烧四则不需氮气设备。因而设备高效,系统简单,磨损小,特别是对含沙量较多的污泥有比较高的适用性详细介绍见后文。表日本下水道维护费构成表序序号号项目名称称金额亿日元元所占比例序号号项目名称称金额亿日元元所占比例人工费费清扫费费运营管理委托费费调查费费修缮费费燃料费费电力费费水质测定费费污泥处理费费其它它药品费费合计计注注旧本下水道包括管网、泵站、污水处理厂、污泥处理设施等等表中数值为年数据据··全国排水委员会年年会论文集日本下水污泥处理处置概况日本下水道功能的变迁日本下水道的发展一直是随着不同阶段对保障健康、保护水环境、维护城市安全、资源循环利用等不同要求的提升而发展的,同时通过法律和政策的及时修订和调整予以保障,表给出了其发展历程。日本下水道从开始以抑制疾病传播,逐步根据环境、社会的发展和需求,发展到目前“向创造健康水循环、资源循环的—循环之路下水道”转型。将污水处理厂作为再生能源供给的基地—沼气利用将下水污泥作为生物质利用的重点。为此,日本更改了下水道的定义,新的下水道定义是收集从城市排放出的资源、能源并进行再生的设施。这不仅仅是一个功能,或者目标的调整,而是对下水道认识和理念的重大提升和转变,其一定会对今后下水道设施发展带来重大影响。日本下水道发展和建设概况日本政府同样也是按照五年计划,明确下水道发展目标,同时也在下水道建设方面投人了大量的资金。表是日本下水道建设五年计划和目标实现情况。表日本下水道功能变迁历程应对问题或者需求下水道发展目标霍乱流行保持土地清洁对生活环境的关心度提高促进城市健康发展、提高公众卫生水平河流、海洋等水质恶化保护公共水域的水质节能、循环利用社会的到来有效利用下水道资源法律和政策年月,制定了下水道法。·规定下水道的目的是保持土地清洁。年月,修订了下水道法。·规定其目的是改善城市环境,提高公众卫生水平。年月,修订下水道法。·追加保护公共水域水质的目的。年月,修订下水道法。·规定污泥处理义务·利用管道空间实施通讯光缆。对滋润空间的关心度提高创造理想的水循环、水环境对安全、安心的需求提高加强城市浸水应对措施年月,制定特定城市河流浸水受害对策法。·规定流域水灾对策计划·规定排水设备储藏浸透功能的义务。对生活环境的关心度提高在广泛范围内排除雨水,推进以流域为单位的深度处理年月,修订下水道法。·规定实施流域下水道·推进污水深度处理。·规定发生事故时的措施和义务应对全球变暖,构筑循环社之卜或向创造“健康水循环、资源循环之路下水道”转型年月,日本修改了《社会资本建设重点计划》。·制定了新的污泥循环利用的考量指标,即用下水道生物质循环利用率,取代下水污泥循环利用率·对下水道的概念做了新的定义。唐建国日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍表日本下水道建设发展概况期期间间预期目标标达到实绩绩第第次次·污水处理人口普及率·污水处理人口普及率一年年从提高到科第第次次·污水处理人口普及率从提高到科·污水处理人口普及率·雨水排排一年年·雨水排水整备率水整备率从从从提高到第第次次·污水处理人口普及率从科提高到·污水处理人口普及率一年年·雨水排水整备率从提高到·雨水排水整备率···污水深度处理服务人口从万人提高到到·污水深度处理服务人口万人人万人人人第第次次·污水处理人口普及率从提高到从万人提高到巧万人人一年年·雨水排水整备率从提高到·污水处理人口普及率···污水深度处理服务人口口·雨水排水整备率····污水深度处理服务人口万人人第第次社会资本整备重点点·污水处理人口普及率提高到,等等等·污水处理人口普及率计计划一·下水污泥循环利用率从提高到·下水污泥循环利用率年第第次社会资本整备备·污水处理人口普及率从提高到,,·污水处理人口普及率重重点计划划等等等·下水道温室气体年削减量年削削一·下水道温室气体年削减量从万吨提高高减万吨吨到到到万吨吨·下水污泥循环利用率年···下水污泥生物质循环利用率从提高高高到到到日本下水污泥处理处置概况随着下水道普及率的提高,下水污泥的产量也在不断增加。年达到了近万吨以干基重量计,相当于每天产生含水率的污泥约万立方米,详见图。按照处理水量计算,处理每万立方米污水产生下水污泥年际变化为一立方米污泥以含水率计,详见表。为了有效减轻填埋场的负担,日本较大规模地采取了以焚烧为主的处理方法,图反映了日本处理后污泥产物的主要形态,也反映了主要的处理方法。日本十分重视处理后污泥产物的循环利用,年循环利用率为,主要体现在焚烧灰渣和部分脱水进人水泥厂制作建材、熔融渣作为路基材料、堆肥好氧发酵产物的土地利用、沼气利用等,详见图。图日本污水处理量、污泥和下水道普及率变化图雨水排水整备率是衡量雨水排水系统完善情况的指标,包括初期雨水储流设施、地面渗透、合流制完善情况等··唐建国日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍日本污泥处理处置的发展趋势无论是从日本的经济实力、技术水平,还是从处置污泥的地域空间而言,焚烧处理—灰渣处置利用的下水污泥处理处置方式和方法均是合适的。但是,基于对生物质资源利用、对污泥沼气能源利用的需求,为减少温室气体排放和降低污泥处理处置费用,日本已开始探索和实践今后的污泥的处理和处置方法。主要缘由下水污泥是都市型生物质,具有全年产量稳定、质量稳定的特点,故生物质利用的项目实施便捷,其能源价值详见表。表下水污泥能源价值一览表燃燃料名称称热值值干干燥污泥泥一污污泥碳化燃料料一污污泥厌氧消化沼气气一,煤煤炭炭煤煤油、汽油油36.888880()(keal/L)))城城市燃气气466611《兀K)(ke亦m,)))注注:下水污泥有机物含量80%以上核算算(2)下水处理项目是较大的温室气体排放源。下水道的温室气体排放量目前约占日本全国温室气体排放量的0.5%,随着下水道普及率的提高,温室气体排放量还在提高,2008年排放量(折算为685万吨COZ)比1990年提高了51%,其中污水处理厂电力消耗产生的COZ排放量约占一半,污泥焚烧约占20%,详见图4。(3)为实现对“京都议定书”的承诺,2008年3月日本内阁会议通过了对《京都议定书目标达成计划》的修订。针对下水道提出:·推动下水道的节能、新能源对策,以减排90万吨CO:为目标;采取以改善设备性能为主的节能对策和充分利用下水污泥制作的固体燃料、消化沼气(发电)等;·改进下水污泥焚烧设施的燃烧效率,减少氮氧化物(N20)的排放,以减排126万吨CO:为目标。4.2政策措施(1)修改了污泥循环利用的定义。2009年3月,日本修改了《社会资本建设重点计划》中对污泥循环利用的考量指标,用下水道生物质循环利用率,取代了下水污泥循环利用率。2012年的目标是达到39%。其定义是:下水污泥中有机物被有效用于沼气发电等能源利用以及绿农利用的比例。2008年下水道生物质循环利用率为23.4%,其中,沼气利用13%,污泥燃料0.7%,绿农地利用9.7%。沼气利用情况详见表6。表6日本沼气利用现状情况表沼气总量(亿立方米)约3.15沼气发电利用(%)20消化池加温%30干化焚烧(%)20未被利用(%)30(2)制定推进法律。2009年6月5日日本政府颁布了《生物质利用推进法》,目的是推动来自化石资源以外的动植物的有机资源的利用,通过明确基本理念,推进生物质利用的相关措施的实施,并·573·全国排水委员会2012年年会论文集图4日本污水处理厂温室气体排放情况以此为实现可持续发展的经济社会做出贡献。在明确国家和地方的责任的同时,并将国家计划分解到都道府县。国家采取的措施:·建设必要的基础设施;·创办供给生物质的项目;·促进对生物质产品的利用;·促进地方公共团体的工作等。地方政府和公共团体则根据所在地区的自然、经济、社会等方面的情况,综合和有计划地实施。(3)制定推进计划。2010年12月17日日本内阁会议通过了《生物质利用推进计划》。其中要求到2020年85%的污泥生物质得到利用。·技术研究方向:目前下水污泥多半都被作为建筑材料等加以利用,对发挥其生物质的能源、资源(营养物)特点方面尚停留在较低水平上。下水污泥作为污水处理设施产生量大、且连续产生的物质,有待于通过处理、利用技术的提高,进一步提高其利用率,实现对生物质的利用和与其它生物质的混合利用。因此,技术开发的方向是:推进沼气化、燃料化转化的高效率技术和低成本制造技术开发;推进提取磷等有益物质的技术开发。·基础设施建设:推进污泥沼气化、固体燃料化的利用,采取官民合作,为生物质利用设施建设提供支持;进行低成本、高品质资源技术示范。4.3成功案例日本已在生物质利用方面进行诸多探索,如污泥碳化制造燃料、开发新一代消化池、开发低含水率脱水机、开发新一代焚烧炉等,目前成功的案例详见表7。·574·唐建国:日本下水污泥干化焚烧处理技术介绍表7日本生物质利用案例概