美国洛杉矶污泥深井灌注技术的新尝试
- 2014/6/22 9:13:354369
美国洛杉矶污泥深井灌注技术的新尝试
在美国洛杉矶，污水的收集处理及污泥处理处置都由隶属市政府公共事业部的负责。目前洛杉矶共建有四座大型污水厂在运行，日处理污水规模约140万吨，服务四百万人口。每年经过深度处理共计再生回用污水5.2亿吨，其中0.99亿用于环境补水。与此同时，2012年污泥总产量达到24万吨。
污泥深井灌注技术是废弃物深井灌注技术在污泥处理处置上的进一步应用，其利用石油化工行业成熟的深井技术，将污泥注入地下深层密闭地质结构，可以通过地下存置过程中的热化学反应及生化反应将污泥转化为甲烷和二氧化碳等产物。经过适当工艺设计，二氧化碳在地下高温高压自然环境下溶解、捕集并固定于地层中，而由于气体溶解度的差异，甲烷气体可以与二氧化碳分离并实现有效收集，终同时实现污泥的降解、二氧化碳固定和可再生能源回收利用的三重目标。此外，项目收集产生的甲烷可以进一步用于绿色电能生产。
目前，洛杉矶的特米诺岛可再生能源项目(TerminalIslandRenewableEnergyproject,(T.I.R.E.))是全美首例深井灌注技术在污泥处理处置上的实际应用。项目坐落于加州特米诺岛，由一口灌注井和两口监测井构成。预期日处理污泥120-400吨，目标灌注深度1100-1600米，灌注地层孔隙度22%。项目选择的灌注区域由多层不可渗透的密封地层和主要断裂线构成，以确保灌注区域的隔离、安全和密闭。同时，通过监测井详细记录地震波、伽马射线、温度、压力及地震图等参数，以实时控制灌注过程中的环境风险，并尝试对甲烷产生和二氧化碳固定过程进行科学测定和分析。
根据清洁饮用水法案(SafeDrinkingWaterAct)的规定，项目先于2006年获得EPA颁发的建设许可(UICpermit)后于次年动工建设，并于2008年正式启动运行。根据2010年的项目运行数据，项目日灌注污泥约200吨，产生沼气约8000方，甲烷含量在45%-60%之间。经过三年运行期后，项目于2011年再次向EPA申请为期5年的运行许可，同时申请增加监测井数量，并将灌注污泥量由200吨/每天提升至400吨/每天。目前初步的经济核算结果表明，项目建设费用明显低于干化焚烧或者汽化设备，运行费用也处于较低水平，每吨湿污泥处理费用约50美元，为污泥长期处理处置提供了经济可行的潜在方案。
必须明确的是，废弃物的“深井灌注”与非法“地下排污”有本质区别。“深井灌注”技术基本的前提是要利用地质构造，保证排放物与地下水完全隔绝。目前人们开采地下水的深度一般不超过300～500米，“深井灌注”的井深通常约800米到超过3200米不等。美国是早利用深井进行废液灌注的国家，20世纪30年代起，美国的石油公司开始利用深井灌注技术处理石油和天然气产品的废液。目前，每年有超过7500亿加仑的废液注入地下，其灌注井数量也已超过65万口。全美约89%难以处理的危险工业废液均通过深井灌注方式来进行处置，以实现对环境影响的小化。