污泥处理技术在日本的应用

随着城市污水处理规模的扩大，污泥作为副产品也大量产生。目前，我国已有4000多座城市污水处理厂，年平均污泥产量超过5000吨，但污泥处理我国还比较落后，亟待发展。2016年，全国污泥处理率仅达到33%。“十三五”期间，中国将更加重视建设资源型、生态友好型社会。根据国家城市污水处理回用设施建设“十三五”规划的规定，计划到2020年底，全国地级以上城市污泥无害化处理处置率达到90%。污泥工业面临着前所未有的机遇和挑战。日本污泥处理处置方面起步较早，经验丰富，可为我国污泥处理处置提供借鉴。

　　 日本污泥处理技术的研究与开发/应用

目前，日本典型的污泥处理技术有焚烧、熔融和炭化，其中焚烧是主要的，炭化利用率逐年提高。日本继续尝试减少、无害化和稳定污泥的新技术，包括转化为沼气和固体燃料等能源，建筑材料和化肥生产等资源利用，并为提高能源利用率和防止全球变暖做出贡献。以下是日本的主要污泥处理技术和应用。

　　1.污泥碳化

污泥中的水通过加热和加压释放，污泥中的碳被最大程度地保留。炭化产物可作为土壤改良剂、肥料、燃料添加剂和炼钢碳素材料，实现资源化利用。目前，这项技术日本得到了广泛应用。

　　2.污泥熔化

污泥高温下熔化，然后冷却和固化。这样，处理后的污泥渣性质稳定，重金属和有毒物质不会溶解。属于污泥稳定化技术。

　　3、油温减压干燥技术

污泥用热媒油减压干燥。脱水污泥与预热后的废食用油混合，减压加热干燥。该技术可以有效地将有机废物转化为饲料、肥料和辅助燃料等有机可再生资源，同时去除水分。本实用新型占地面积小，利用效率高，但处理成本高。

　　4、发电机余热污泥干燥技术

利用发电机产生的烟气余热作为污泥干燥的热源，利用污泥焚烧产生的蒸汽驱动蒸汽发电机组发电，实现能源的梯级利用，减少大气污染物的排放。干污泥可用作肥料。

　　5.生物天然气化装置

消化气体大约0.9 MPa的中压下与循环水接触。消化气中的硫化氢被水吸收形成纯度大于97%的甲烷气，可用作城市天然气。该技术已神户、上田等地建成并投入使用。

　　6.电渗脱水机

厌氧消化产生的污泥施加直流电压的同时进行加压脱水，使含水率为78%～82%的一级脱水污泥含水率降至60%左右。

　　7.差动旋转高效螺旋压力机

差速旋转高效螺旋压力机将污泥与聚合物混凝剂混合，通过螺旋机脱水，螺旋机内缸和外缸以差速旋转。

　　8.表面固化污泥干燥机

表面固化污泥干燥装置是将脱水后的污泥形成棒状，利用约200℃的暖空气将污泥干燥至含水率小于25%的污泥干燥装置。本装置属于低温干燥，能有效控制挥发性有机物，减少粉尘量，抑制异味。

　　9.基于SA法的固体燃料生产技术

经过45天的发酵和干燥处理，污泥与废塑料混合形成固体燃料。目前，该技术已福井县得到应用。

　　 日本污泥处理中心案例

01大阪五洲污泥处理中心

大阪五洲污泥处理中心污泥处理中心由奥地利环保艺术家设计。它看起来像一座童话般的城堡。它每年吸引许多游客，已成为大阪的标志性建筑之一。污泥处理工艺：污泥浓缩→ 消化→ 脱水→ 熔化或碳化。沼气中含有大量的甲烷，可以用作发电和加热的燃料。碳化形成固体燃料和火力发电燃料；熔化后形成黑色粒状矿渣，可用作混凝土骨料等建筑材料，也可用作道路施工的填充材料。

建筑面积：约33900平方米；

污泥熔融设备：目前为750t/D；

污泥脱水设施：目前为300 m3/h；

烟囱：高度约120m，直径约14m。

02东京东污泥处理厂

东京东污泥厂污泥处理工艺：浓缩→ 脱水→ 焚烧或碳化。厂内设有蒸汽发电设施，可利用污泥焚烧炉余热加热蒸汽发电进行区域供热和制冷。

建筑面积：129465平方米；

烟囱：高度约150米；

污泥焚烧炉（流化床型）：300t/天；

污泥炭化炉（回转窑型）：100t/天；

余热锅炉（水管式）：10.3t/h；

汽轮发电机：2500千瓦

03大阪平野污泥处理厂

平野污水处理厂污泥处理工艺为浓缩→ 消化→ 脱水→ 熔化或碳化。污泥固体燃料设施采用200~350℃低温炭化技术，制成的固体燃料具有高热容量、低气味的特点。每天可处理150吨脱水污泥，制成的燃料送热电站与煤混燃发电。

污泥消化脱水过程中产生高浓度氨氮脱水分离液。平野污水厂采用厌氧氨氧化（ANAMMOX）处理，可有效去除氮，同时降低动力和化学成本。

04福冈西部的污泥处理

福冈西部污水处理厂采用Ao工艺。污泥处理工艺为：浓缩→ 消化→ 脱水→ 焚化污泥焚烧灰可用作水泥原料、路面材料、透水砖等，脱水液中加入镁形成map颗粒（30%磷酸、5%氮气、15%镁），可用作化肥。

　 对中国的启示

01促进科技发展

日本非常重视技术创新，污泥处理和处置行业开发和应用了多项创新技术。例如，东京排水系统方面先后制定了“2004年商业计划”、“2010年商业计划”和“2016年商业计划”，主要用于技术创新和研究。

02追求可持续发展

循环可持续发展战略的指导下，日本政府已采取措施促进资源节约和低环境影响的可持续发展，包括采用温室气体减排技术和可再生能源技术，重视污泥处理处置中能源的梯级利用和资源的再利用。东京都政府于2010年制定了全球变暖预防计划“2010年地球计划”，要求2030年实现二氧化碳排放量比2010年减少30%的目标；2014年，东京制定了基本能源计划“智能计划2014”。

03加强各方合作

为了实现更高效的业务运营，日本许多污泥处理厂采用了PFI（私人融资计划），即私人积极融资，以提高管理和技术能力。我国污泥处理处置困境的症结于各部门之间的合作困难，各部门之间的合作困难。日本的一些地方，污泥处理和处置直接采用市长负责制，简化了部门间的合作管理。

04重视宣传教育

日本政府环保宣传和普及方面投入了大量精力。污泥处理厂的环境非常宜人。通常，为了加强公民环保意识的宣传，会设立一个开放式展厅。

参考资料：

　　 http://www.metro.tokyo.jp/chinese/index.html东京都会

　　 http://www.city.yokohama.lg.jp.c.sj.hp.transer.com/kankyo/横滨环境创造局

　　 http://www.city.fukuoka.lg.jp/doro-gesuido/福冈路和下水道局

　　 https://www.city.osaka.lg.jp/kensetsu/大阪建设局

　　 https://www.jiwet.or.jp/archives/research_pub/annual日本下水道新技术署

　　 http://www.gesui.metro.tokyo.jp/东京都下水道局