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受德國按照新修訂的“德國污泥條例”和“肥料條例”影響,德國的污泥處理處置焚燒正在發(fā)生很大的變化,將以獨立焚燒,灰分提磷為主。本文介紹了德國現(xiàn)狀污泥處理處置情況、現(xiàn)狀焚燒設(shè)施能力和能力需求等。對了解德國污泥處理處置方式的變化、應(yīng)對方法有很好的借鑒意義,對我國污泥處理處置也有很好的啟示。
德國目前滿足新條例的關(guān)鍵是獨立焚燒能力的不足,短時間要滿足焚燒,關(guān)鍵是干化設(shè)施能力的配套建設(shè),以在過渡期通過協(xié)同焚燒來解決污泥土地利用下降帶來的處置壓力。
新的獨立焚燒預(yù)計2022年開始建設(shè),目前與焚燒能力不匹配的缺口需要“暫存庫”來解決。但是新建獨立焚燒設(shè)施的能力必須考慮解決暫存污泥的焚燒處理和處置。
需要特別說明的是:德國土地利用的污泥都是經(jīng)過好氧發(fā)酵,或者厭氧消化后的處理產(chǎn)物,沒有直接土地利用的。即便是焚燒,污泥也都是經(jīng)過厭氧消化處理的。也是說是經(jīng)過厭氧消化、拿出沼氣,再焚燒和完成磷的回收,這是合理的,也是低碳的。這就是為什么德國將焚燒處理劃歸處置的原因,也說明我們直接將焚燒定義為污泥處置方式是不合理的。
1 形勢要求
2017年10月3日修訂的“德國污泥條例”(AbklärV)正式頒布,其重要的規(guī)定是:在規(guī)定的過渡期(12年或15年)之后,所有規(guī)模超過5萬人口當(dāng)量的污水廠都必須從污泥或者污泥灰進(jìn)行磷回收,同時禁止污泥土地利用。鑒于污泥處理處置方式變化,設(shè)施新建、擴(kuò)建都需要較長的時間,所以條例給出了較長的過渡期。
——大于10萬當(dāng)量人口廠,2029年執(zhí)行;
——大于5萬當(dāng)量人口廠,2032年執(zhí)行。
污水處理廠有義務(wù)進(jìn)行磷回收。
——磷含量>20 gP/kg DS的,必須將磷回收至<20 gP/kg DS,或者磷回收效率至少為50%。
——磷含量高于40 gP/kg DS的,磷回收效率可以降低。
——或者:承諾污泥進(jìn)行獨立焚燒,或者協(xié)同焚燒,并從灰渣中回收磷,回收其中80%的磷;或者對含磷灰分/碳質(zhì)殘余物進(jìn)行物質(zhì)性利用。
——根據(jù)填埋條例,可對含磷灰分/污泥暫時進(jìn)行存放,存放期5年,以便對其進(jìn)行磷回收;有政府批準(zhǔn),可以延長。
2015年出臺了更為嚴(yán)格的“德國肥料條例”(DüMV)。其規(guī)定:
——自2017年1月1日開始,2年內(nèi)的生物降解能力至少超過20%的高分子絮凝劑才能被使用,希望工業(yè)界能夠開發(fā)出*和部分可生物降解的絮凝劑。至2018年,對傳統(tǒng)的高分子絮凝劑不進(jìn)行用量限制。
——自2019年開始,對無法證明具有至少20%可生物降解的絮凝劑來說,必須采取實施用量限制措施。
——污泥農(nóng)用時,每年輸入農(nóng)田的高分子絮凝劑不能高于15kg/公頃。但對于可部分或全部降解的高分子絮凝劑來說,則不受這一用量規(guī)定的限制。
“德國肥料法”的修訂,也促進(jìn)了污泥處理處置方式的變化??梢灶A(yù)測獨立焚燒處理將是污泥焚燒處理的主流,但是由于2019年處理后污泥農(nóng)業(yè)利用有較大幅度地減少,預(yù)測今后也是這個趨勢,所以獨立焚燒的能力缺口較大。
2 污泥處理處置情況
德國過去的10年污泥產(chǎn)量是呈下降趨勢的,詳見圖1。從2008年的205萬t(DS,下同)下降到2017年為171萬t。同樣,物質(zhì)利用率從2008年的47.4%(97萬t)下降到2017年的30.5%(51萬t)。相反焚燒處理率從2018年的52.6%(108萬t)上升的2017年的69.5%(1.19萬t)。3 焚燒能力分析
目前德國現(xiàn)有獨立焚燒設(shè)施年處理規(guī)模為66.8萬t,受各種因素影響,實際能夠發(fā)揮的年處理能力約50萬t。通過技術(shù)改造和擴(kuò)容等,至2021年可以再增加14.3萬t。
目前已在實施和計劃實施的獨立焚燒項目年處理規(guī)模約81.3萬t,其中47.7萬t是公共設(shè)施。其余通過競爭,由私有企業(yè)提供。通過對中長期的能力可行性分析,預(yù)計今后可以提供的焚燒設(shè)施能力為51.2萬t。合計可以用于城鎮(zhèn)污泥獨立焚燒設(shè)施能力為115.5萬t,另外電廠等可以提供協(xié)同焚燒的能力為30萬t,故德國今后可以用于污泥焚燒處理的能力為145.5萬t。
4 過渡期的措施分析
按照“污泥處理條例”其寬限期根據(jù)污水處理廠規(guī)模分別到2029和2032年,所以近階段德國的污泥土地利用主要是受“肥料條例”的影響。
第1座獨立焚燒設(shè)施預(yù)計在2021年和2022年之間投產(chǎn),受履行聯(lián)邦環(huán)評手續(xù)、完成設(shè)計、設(shè)備和施工招標(biāo)等程序的影響,絕大部分獨立焚燒設(shè)施都將在這十年的后期投產(chǎn)。為滿足“污泥條例的要求”,需要在過渡期投入大量的人力、物力、資金,而且在過渡期內(nèi)還需要“過渡性處理能力”。在短時間內(nèi)滿足焚燒需要的可能性就是在水泥廠、燃煤電廠和垃圾焚燒廠協(xié)同焚燒,但是實現(xiàn)協(xié)同焚燒的前提條件是污泥干化處理能力要滿足要求。過渡期對策措施分析,暫存設(shè)施建設(shè)不是為了污泥的處置,而是為了干化能夠與協(xié)同焚燒實現(xiàn)匹配。暫存設(shè)施的生存時間取決于協(xié)同焚燒與獨立焚燒的競爭情況、取決于新建獨立焚燒設(shè)施的投產(chǎn)時間和能力。
5 現(xiàn)狀與新建設(shè)施的布局
本文作者認(rèn)為,今后仍然有10%左右的處理后污泥采用土地利用的處置方式,大約每年有17萬t。但是在過渡期后,這一土地利用的量有可能還會減少。
圖3是德國現(xiàn)狀和新建設(shè)施的地理分布情況。從焚燒設(shè)施的地域分布看,各州的能力是不平衡的。比如北萊茵可能會有25萬t的富余,其可能會讓鄰近的黑森州、下薩克森州、萊茵蘭--法爾茨州受益。但是薩爾州、薩克森州、圖林根州焚燒能力缺少大約13萬t。巴伐利亞州缺口約是污泥產(chǎn)量的三分之二,巴登符騰堡中大約缺口大約是一半。