唐建国:德国水环境治理考察随想(四)

2021-01-25 11:18发布

唐建国  城建水业  2020-03-18

随想六:德国污泥处理有什么新要求?

德国过去的10年污泥产量是呈下降趋势的,从2008年的205万吨(DS,下同)下降到2017年的171万吨。同样,物质利用率从2008年的47. 4%(97万吨)下降到2017年的30. 5%(51万吨)。相反焚烧处理率从2018年的52. 6%(108万吨)上升的2017年的69. 5%(1. 19万吨)。
——巴登州共有污水处理厂904座,其中大于5万当量人口的仅87座。
——共计服务当量人口1620万人,处理水量15.44亿立方米。
——巴登州年产污泥量23.66万tDS(折含水率80%,118.3万立米)。
——折算单位当量人口产泥16.45tDS
——折算处理万立方米污水产泥1.53tDS(折折含水率80%,7.65立方米)。



——1993年5月14日,德国推出“垃圾填埋条例” (TA Siedlungsabfall,简称TASi),只允许有机物含量不超过3%的垃圾物质才能填埋。这一法律经过12年过渡时期之后彻底禁止污泥填埋,2005年完全关闭了污泥填埋途径。
——德国2005年全面禁止污泥填埋之后,污泥总体产量呈现稍微下降的趋势,主要原因是在污泥脱水过程中,石灰添加量下降。
——2013年4月5日对“垃圾填埋条例”进行修订,允许垃圾填埋场存放合格的污泥焚烧灰分(灼烧减量<5%) 。
——德国对多带带焚烧的灰分进行临时储存,目的是今后能够对其中的磷进行回收。
——2005年之后,以物质利用为基础的污泥处置量逐步下降, 相反热处置污泥总量不断增加。主要原因是德国肥料法规(DüMV)对污泥内有害物质的上限含量做出了十分严格的规定。
——此外在污泥农用时,2015年出台了更为严格的德国肥料法(DüMV)。
——德国肥料法(DüMV)规定:自2017年1月1日开始,2年内的生物降解能力至少超过20%的高分子絮凝剂才能被使用,希望工业界能够开发出完全和部分可生物降解的絮凝剂。
——至2018年,对传统的高分子絮凝剂不进行用量限制。
——自2019年开始,对无法证明具有至少20%可生物降解的絮凝剂来说,必须采取实施用量限制措施。
污泥农用时,每年输入农田的高分子絮凝剂不能高于15kg/公顷。但对于可部分或全部降解的高分子絮凝剂来说,则不受这一用量规定的限制。
2012年的德国循环经济法规定,污泥处理产物土地利用时,原则上德国肥料法(DüMV) 比污泥法规AbfKlärV更具有优先权

——德国城镇污水处理厂的污泥处理产物能否农用的争论一直在进行中。
反对农用的原因:城镇污泥内重金属、持久性有机污染物质、残留药物和化妆品等。
——经过十多年的修订,德国污水处理厂污泥法(AbfKlärV)于2017年8月正式宣布生效。 
新版法规明确规定:在规定的过渡期(12年或15年)之后,所有规模超过5万人口当量的污水厂都必须从污泥或者污泥灰进行磷回收,同时禁止污泥土地利用。
P含量大于20g/kgDS:大于10万当量人口厂,2029年执行;大于5万当量人口厂,2032年执行。

——从2029年或者2032年全面禁止污泥的农用。
——污水处理厂有义务进行磷回收。
——磷含量>20 gP/kg DS的,必须将磷回收至<20 gP/kg DS,或者磷回收效率至少为50%。
——磷含量高于40 gP/kg DS的,磷回收效率可以降低。
——或者:承诺污泥进行多带带焚烧或协同焚烧,并从灰渣中回收磷,回收其中80%的磷;或者对含磷灰分/碳质残余物进行物质性利用。
——根据填埋条例,可对含磷灰分/碳质残余物进行存放,存放期5年,以便对其进行磷回收;有政府批准,可以延长。
法律为德国在欧洲率先开始了污泥的磷回收先河提供了保证。

——法规没有规定必须采用的具体磷回收工艺技术。污水处理厂既可以建造多带带污泥焚烧装置,然后从污泥灰中进行磷回收, 也可以采用化学结晶沉淀工艺进行磷回收(例如鸟粪石MAP工艺)。
——目前从城镇污泥(污水)进行磷回收的技术不完全成熟,从城镇污泥灰中进行磷回收的工艺,德国尚无大型运转的成功经验,故法规为大面积采用磷回收工艺提供了足够的过渡时期

——在采用化学沉淀结晶工艺的城镇污水处理厂内, 一般都可以产生磷酸铵镁(MAP)。但规定, 采用此工艺必须保证被处理后的城镇污泥内磷含量<20 g P/kg DS或者至少降低污泥内磷含量50%,回收之后的磷大部分作为肥料或者进一步加工制成化肥。
——当城镇污泥在多带带焚烧装置或者在等价的混烧装置处理时,必须至少将污泥80%的磷回收利用,这样才能保证在热处置过程中的磷回收效率高于普通的化学沉淀结晶方法。


——PRISA工艺是从污泥处理过程中浓缩、脱水液中回收磷。
——三种工艺水中含磷的形态不一样。经过一定的化学处理之后,回收到磷酸铵镁MAP。
——采用强化生物除磷工艺,否则污泥处理过程的工艺水中的磷的含量就比较低。
其磷回收率大于50%,满足德国新"污泥条例"对于磷回收率的要求。

——PASCH工艺是从污泥焚烧的灰分中回收磷。
——该工艺磷回收率要大于90%。
——回收产品的无机杂质含量低。
——该产品具有良好的植物可利用性。
——示范项目运行表明,PASCH工艺具有较低的成本。

——在污泥焚烧中,要将能源利用和磷回收结合起来;
——磷回收设施是分散还是集中?
磷回收要与污泥处置紧密结合起来!

——德国焚烧处理的污泥总量中,污泥多带带焚烧处理量和在燃煤电厂混烧处理量,大约各占一半;只有少量污泥是在水泥窑和垃圾焚烧厂内被处置
——如果磷含量少于2%(以干物质计算20gP/kgDS),方可允许混合焚烧
——为了降低从焚烧灰渣中提磷的成本,德国在尝试焚烧灰直接用于农业,这就是鼓励污泥多带带焚烧的原因
——在今后的15年内,德国联邦政府和各州政府将推出各种资金补贴措施,促进各种磷回收技术的开,单污泥焚烧和技术性磷回收将成为德国污泥处理处置市场上的主流技术。 
——规模小于5万人口当量的污水厂如果污泥质量符合标准,可以继续作为肥料直接农用。对于这些土地利用的污泥来说, 今后除了政府监视之外,还将进一步引入建立污泥质量自管理体系。
——受自管理、有害物质限值、絮凝剂可降解性等愈加严格的限制,德国数量众多的小型污水处理厂,处理产物的农用处置的费用也不会便宜。故很多小型污水处理厂都开始采用太阳能干化装置进行污泥干化处理,然后干泥被收集去单污泥焚烧厂集中处置。

随想七:德国排水系统调查都说了啥?

德国自1984年开始对排水管道状况进行全面的调查,1995年后形成了3年进行1次调查的制度,由联邦调查局组织进行。
德国专业杂志《Korrespodenz Abwasser·Abfall》2019年5月期刊载了“德国排水管网和雨水处理现状”,其反映的信息十分丰富,详见表1。
几点说明的是:
1、德国人均污水量122.7L/人·天,是居民生活、商业和小型工业废水量的合计,远低于我国污水产生量,这也是其污水处理厂进水浓度高的主要原因,节水是最大的治污措施。
2、德国污水收集率不是按照污水量计算的,而是按照居民人口数统计计算的,即按照公共排水系统服务的人口与总人口的百分比。
德国有严格的“户口”管理制度是分不开的,到一个地方,或者离开一个地方报“户口”,或者“销”户口是必须做的事。
3、德国合流制以南部地区较多,其有一条称为“合流制赤道线”,该“赤道线”近年来持续向南移动,原因与原东德地区排水系统建设较快有关
4、此次德国排水管道设施2016年报告,对各地进入污水处理厂的外来水占比做了详细说明,外来水包括雨水、入渗地下水、倒灌河水等。受雨水影响,明显合流制地区外来水占比比分流制地区高很多。

5、从德国污染物进水浓度数据看,合流制和分流制地区差别很大,但是影响进水浓度的主要是雨水
6、德国分流制地区污水处理厂进水COD浓度可达1000mg/L,合流占比高达80%的巴登州也有450mg/L ,全德国平均为550mg/L。
7、德国污水系统外来水占比为40.6%,巴登州为83%,其主要是雨天的雨水;以分流制为主的柏林仅为2.7%。
我国地下水入渗量也按照污水量的占比衡量合适吗?
——德国单位面积的污水排水强度远低于我们的城市,德国认为地下水入渗量小于污水量的20%就是好的,我能够这样要求吗?
——该调查要在“夜深人静”的时候进行,我们城市没有“夜深人静”。
——衡量污水管道的外水量用单位时间、单位管长是科学的。
——我国已有调查证明地下水入渗量大于150 m3/km·d,是德国13.4 m3/km·d的10多倍。

——上海2015年排水管道总长23340余公里,其中污水管道7861公里,合流管道1100公里,两者合计:8961公里
——按照污水处理率计算扣除的地下水入渗量,测算单位管道长度入渗量为:134立方米/日·公里(未包括支管)。
——多个城市研究,我国地下水入渗量高于150立方米/日。
——德国水协DWA资料介绍:德国每年处理仅100亿立方米污水;其中:
    —52亿为“纯”污水;—21亿为外渗水;—27亿为雨水(如合流制缘故等)。
     —德国排水管道总长54.07万公里,其中污水管道长度:18.73万公里,合流制管道长度:23.93万公里,两者合计:42.66万公里。折算单位管长外来水入渗量:13.8立方米/日·公里。
——规范规定:按照污水量的10%计算地下水入渗量是不合适的!
——雨水管道的地下水入渗量更是大得不得了!
表1


德国水协DWA的专业刊物《Korrespondenz Abwasser·Abfall》(污水与垃圾)2018年第10期刊载了由DWA“污水处理厂协调小组”撰写的文章《30. Leistungsvergleich kommunaler Kläranlagen》(污水处理厂30年效果比较),详见表2。
1、德国现有污水处理厂9037座,总规模为1.52亿当量人口,为德国实际人口(8200万)的2倍。2017年调查了其中的5505座,调查总规模为1.37亿当量人口。德国除了排水管道系统每三年进行一次调查外,污水处理厂情况调查也是2~3年进行一次,这种周期性的调查值得我们借鉴和学习。 
2、德国污水处理厂以中小型污水处理厂居多,5000当量人口规模(约1000 m3/d水量规模)以下的厂数量占53%,但是服务的人口仅占总人口的3.6%;相对100000当量人口以上规模的污水处理厂数量仅为总数量的4%,但是服务的总人口要占总人口的53%。
3、德国人均污水处理量和人均污水产生量是两个不同概念,前者是按照实际服务的人口折算的,其与包括雨水在内的外来水量大小有直接关系。后者是类似于我们的人均综合生活污水量,包括商业、小型工业等。
4、德国污水处理厂是没有满负荷的,平均负荷率为77.5%,奥地利更低,为68.8%。这与德国污水处理厂设计水量为旱季污水量的2倍有关,其缘由是决外来水的处理。
优势:德国二沉池远大于我们的二沉池,好处多多!为更多的雨水进污水处理厂处理提供了条件!
5. 德国按照污水处理厂耗氧物质负荷和营养物负荷的排放情况,可以将污染物排放水平分为五级,其中耗氧物质包括BOD5、CODCr和NH4-N,营养物包括TN和TP。
这种分级体现了在达标基础上,对排放质量水平的综合评价。
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6、非常有趣的是,按照实际处理水量和进水污染物浓度计算的进水污染物当量,除总磷外,其余污染物与德国标准规定的当量人口产污量极其一致,分别是COD:120 g/人·d,总氮:11 g/人·d。实际总磷当量值低于标准值2.5 g/人·d,这是因为德国持续不断推行无磷洗涤剂的缘故。
调查缺少BOD5数据,这与德国从2000年开始鼓励采用COD进行设计计算和考核有密切的关系。 
7、德国处理单位水量耗电量平均为0.4度/m3,这一耗电量是包括污泥处理和进水COD在超过500mg/L情况下的;折算平均处理单位COD的耗电量为0.76度/去除kg COD。
与德国相比,我们缺什么?
缺:一丝不苟、踏踏实实的严谨作风!!!
我们真的需要——实心眼做事!!!
完结
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