污水處理廠在凈化污水的同時也產生了大量污泥，這些污泥集聚了污水中最有毒有害的物質，如處置不當，極易對環(huán)境造成二次污染。但由于處理和處置污泥需要大量基建投資和高昂的運行費用，在很多國家，污泥處理往往沒有得到應有的重視。
而日本，則不然。多年來，日本不斷研發(fā)和采用新技術，不僅對所有污泥進行無害化處理，還嘗試將污泥轉化為沼氣、固體燃料等能源，以減少污泥處理的能耗和溫室氣體排放，降低處理成本，促進污泥資源化利用。
擁有260多萬人口的大阪市，共有12個污水處理廠和1個污泥處理中心，每天處理污水200多萬立方米，產生的上千噸污泥通過污泥輸送管道，集中送至平野污水處理廠（12個污水處理廠之一）以及特別設立的舞洲污泥中心處理。近日，《國際先驅導報》記者就探訪了大阪的污水處理廠及污泥處理中心，親眼目睹了污泥“變廢為寶”的過程。
這里“接待”70%污泥，卻無異味
設立于大阪灣內舞洲人工島上的舞洲污泥中心，由大阪政府投入巨資建成，占地33000多平方米。大阪市約70%的污泥送往該中心處理。
目前該中心處理污泥采取的是熔融方法，即通過遠心脫水機和干燥機等，將污水處理廠送來的含水量約98%的污泥干燥化，再經過研磨送入1300-1400攝氏度的熔融爐，使污泥燃燒熔化，再冷卻固化。經過這樣處理后的污泥殘渣性質穩(wěn)定，重金屬和有毒物質不會溶出，可用作建材。
作為研究污水污泥處理技術的專家，京都大學副教授大下和徹告訴記者，上世紀六七十年代，日本污泥處理主要是通過八九百攝氏度的高溫焚燒減量和無害化后填埋處理，但隨著污泥產生量不斷增多，填埋用地緊缺。從90年代開始，熔融法開始得到推廣，產生的爐渣用作建材，而無需填埋。不過，這種方法仍存在耗能較高的問題，污泥中的有機物成分也沒有得到利用。為此，日本一直在探索使污泥充分資源化利用、同時節(jié)能減排的方法。
大阪市平野污水處理廠的污泥制固體燃料項目即是這樣的探索之一。
記者參觀平野污水處理廠時注意到，位于大阪市內的這座污水處理廠看起來十分普通，坐落在一片商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)當中，附近還有幼兒園和神社，并沒有人們想象中異味撲鼻的情況。新建成的污泥固體燃料化設施建筑面積為1800多平方米，但從外觀看，只是一棟很普通的四層小樓，而進樓之后才可以看到巨大的加熱爐和管道等設施。
據(jù)平野污水處理廠污泥熔融與固體燃料化事業(yè)擔當田中清恒介紹，新建成的污泥固體燃料化設施采用200-350攝氏度的低溫碳化技術，制成的固體燃料具有發(fā)熱量高、低臭氣、低自然發(fā)熱性的特點。該設施每天可處理脫水污泥150噸，制成的燃料送往與污水處理廠相距100多公里的兩家火力發(fā)電站，與煤炭混合燃燒用于發(fā)電。
田中清恒介紹，雖然售出的固體燃料價格很低，并不能獲得利潤，但與熔融方式相比，這種污泥處理方式耗能相對較低，而且能使污泥中的有機物成分得到資源化利用，減少溫室氣體排放。根據(jù)相關規(guī)劃，通過該項目，每年可減排二氧化碳約1.15萬噸，其中污水處理廠約為1500噸，火力發(fā)電站約為1萬噸。
充分利用，變廢為寶
在日本，污水污泥處理主要由國土交通省管理。日本國土交通省指出，日本每年的脫水污泥產生量達到220多萬噸，如果完全用于發(fā)電，可以獲得約40億千瓦時的發(fā)電量，相當于110萬戶家庭的年電力使用量，但目前日本仍存在對污泥中的生物質資源利用不足的情況。為此，日本國交省制定了《下水污泥處理綜合計劃》等一系列計劃和方案。
2014年9月，根據(jù)相關企業(yè)的實證試驗數(shù)據(jù)，日本制定了下水污泥固體燃料的日本工業(yè)規(guī)格（JIS），對制成的固體燃料的總發(fā)熱量、水分含量等作出規(guī)定。
大下和徹認為，污水污泥處理廠具體采用哪種或聯(lián)合使用哪幾種方法處理污泥，要由很多因素決定，包括所在地區(qū)污泥特性、已有設施基礎、運行成本、對環(huán)境的影響、市場需求等。比如說，將污泥制成固體燃料需要周邊有煤炭火電站，否則，運送固體燃料的成本過高，對于火電站而言，則寧肯直接買煤炭，制成的固體燃料就無法銷售。
而除了制作固體燃料外，日本也在進一步探索利用污泥制沼氣的有效方法。
以大阪為例，大阪的12家污水處理廠中，津守污水處理廠在將污泥送去舞洲污泥中心處理前，先進行消化（發(fā)酵）發(fā)電，產生的電力滿足了整個處理廠1/3的電力需求。大阪市計劃在未來幾年內，在另外4家污水處理廠內建設污泥沼氣發(fā)電設施。
此外，其他經濟有效利用污泥的方法也在探索中，例如：污泥氣化發(fā)電，即將污泥熱解氣化，產生的燃氣用于發(fā)電，與發(fā)酵制沼氣相比，節(jié)省了大量處理時間和費用；污泥燒卻發(fā)電，即使用研發(fā)出的化學藥劑，將污泥的含水量降為70%左右，再加入空氣直接燃燒發(fā)電。據(jù)介紹，這兩種方法都還在研究階段，可否推廣還要看試驗效果。
中國也是“污泥大國”，日企嗅出商機
對于有潛力的新技術，日本國土交通省會公開募集企業(yè)進行實證試驗，并為此提供資金補貼。例如，國土交通省2012年底開始公開征集企業(yè)，進行燃燒下水污泥進行發(fā)電的生物質發(fā)電技術實證實驗，并為此在2013年度預算案概算申請中列入了相關費用。作為應征條件，企業(yè)需要與管理作為實證場所的污水處理廠的地方政府進行合作。實證實驗的結果歸納總結成指導方針予以公布。
對于科研機構和企業(yè)來說，參加這類實證試驗也非常有吸引力。因為國土交通省會在其官方網站上公布試驗的細節(jié)和結果，如果試驗的新技術能得到推廣，參與企業(yè)可以通過制造和出售相關設備來獲得豐厚的利潤。因此企業(yè)紛紛申請參加。國土交通省通過專家委員會，秉承透明化和公平性的原則，評審選擇入選企業(yè)。
值得注意的是，日本不少企業(yè)看準了中國的市場。川崎重工、月島機械、JFE工程公司等行業(yè)內知名企業(yè)都在中國積極推銷自己的污泥干化、焚燒、消化等設備。月島機械等企業(yè)還與中國地方污水處理廠合作，建設污泥處理項目工程。
大下和徹認為，日本的污泥處理技術和經驗有值得中國借鑒的地方，希望兩國業(yè)界能就此加強合作交流。但他同時也強調，中國地域廣闊，各地產生的污泥有不少差異，具體采用何種方式處理污泥，需要因地制宜、加強研究。
他舉例說，日本產生的脫水污泥，一般有機物含量在80%左右，但中國一些地方產生的污泥中，有機物含量只有30%，不適合直接用于沼氣發(fā)電或制成燃料。
他建議，為了達到無害化處理污泥的目的，可以針對中國餐廚垃圾產生量大的特點，選擇將污水污泥處理廠和垃圾處理廠建在一起，將污泥與廚余垃圾等有機物含量高的垃圾混合在一起，經過處理后燃燒發(fā)電，或者利用垃圾處理廠產生的電力來無害化處理污泥，綜合考慮能耗等問題，實現(xiàn)垃圾和污泥等廢棄物的有效處理和利用。
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