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透過經典示範工程 看我國汙泥處理處置技術發展方向

所屬頻道:環保解決方案 關鍵詞:汙泥處理 汙泥幹化

一、汙泥處理處置現狀

目前,各種汙泥處理主流工藝在國內都有不少應用案例,普及程度低。

總體看,形式單一,穩定化、減量化程度不高。部分城市汙泥處理主流工藝仍為濃縮脫水外運,脫水汙泥含水率為50--80%左右,減量化、穩定化效果不明顯。後續處置問題多,目前應用較多的深度脫水沒解決穩定化問題,僅為過渡方案。

汙泥處理處置能力不足,汙泥處理處於建設的普及階段。

汙泥處理處置關鍵技術與設備還不能滿足工程的需要;汙泥深度脫水技術與設備的開發(降低藥耗減少二次汙染);汙泥消化技術需進一步優化提高;各種堆肥技術與設備的開發;汙泥熱幹化、焚燒技術與設備的集成開發;汙泥堆肥後土地利用的潛在環境風險跟蹤研究。

國內汙泥處理主要單元技術有;汙泥熱水解預處理、厭氧消化、深度脫水、好氧堆肥、熱幹化、單獨焚燒、協同焚燒、石灰穩定等。

在技術路線選擇上,應綜合考慮汙泥泥質特征、當地的土地資源、環境背景狀況、經濟社會發展水平等因素,在減容、減量、穩定化、無害化基礎上充分考慮資源化。因地製宜地確定本地區的汙泥處置方式或組合。

目前汙泥處置的主要方向

南方大城市以汙泥幹化、焚燒填埋或建材利用為主,堆肥土地利用(綠化為主途徑)為輔(深圳、杭州、上海、重慶)▶北方大城市以汙泥厭氧消化、幹化綜合利用為主、堆肥土地利用為輔。(北京、天津、長春、青島)

中等城市以汙泥厭氧消化、堆肥土地利用為主(綠化)

從低碳經濟、循環利用角度分析,優先序為

高溫熱水解預處理——厭氧消化—深度脫水—高溫好氧發酵—土地利用

高溫熱水解預處理—厭氧消化—深度脫水--幹化—土地利用/建材利用

脫水汙泥--高溫好氧發酵—土地利用

汙泥熱解—回收蛋白—深度脫水—綠化用土/建材用土/燃料

汙泥幹化--焚燒—建材利用/填埋

汙泥幹化—(水泥窯/電廠/垃圾廠/陶粒)焚燒—建材利用

過渡期或應急處理可采用

石灰處理/改性—土地利用

二、經典示範工程

1汙泥厭氧消化

1)天津市津南汙水廠高濃度汙泥厭氧消化(循環經濟示範工程)

津南汙水處理廠近期汙水55萬m3/d、汙泥800t/d(含水率80%)

汙泥處理工藝:高濃度汙泥厭氧消化+板框脫水+幹化

幹化後產生含水率40%的汙泥202t/d,交天津市環境建設投資有限公司作為生產有機肥料的原料。

汙泥脫水和消化產生的高濃度濾液2000m3/d,采用"磷酸銨鎂除磷+ANAMMOX菌脫氮"工藝,處理後出水排至津南汙水廠進水區進行再處理。除磷產生的鳥糞石500t/d,作為肥料外售。

本項目廠區占地麵積6公頃,投資約59963萬元。

2)長沙汙泥集中處置工程---高溫熱水解厭氧消化

規模500m3/d,其中餐廚垃圾66m3/d,混合汙泥有機物含量53%

提高消化速率,減小汙泥消化時間,汙泥的流動性更強,可提高進入消化池汙泥濃度,減小消化池容積約40-50%▶汙泥處於高溫、高壓環境下,細菌、病毒等基本均被滅活,因此經消化處理後的汙泥細菌指標可達到美國EPA503中A級農用標準;

高可溶解COD,沼氣量得到較大的提高,沼氣中H2S的含量更低,更有利於沼氣的利用,消化過程中泡沫的產生量極少,汙泥臭味小;

熱水解消化後的汙泥,經板框脫水含固率可以達到40%,可以減少汙泥熱幹化的蒸發量。

工程總投資37785.36萬元▶單位生產成本347.9元/噸濕汙泥

單位經營成本161.36元/噸濕汙泥

汙泥厭氧消化工藝總結

汙泥厭氧消化技術是一種有效、低成本的汙泥穩定化技術,隨著國內汙泥有機質含量的升高+汙泥厭氧消化技術的提高,工程應用逐步增加。原因,生物能回收率高、碳減排、綜合成本低、環境友好。

隨著民眾環境意識的增強。汙泥厭氧消化係統建在汙水廠內,比單獨建設汙泥處理廠更容易實施。

高濃度汙泥厭氧消化、高溫熱水解汙泥厭氧消化在一段時間會共同發展。

加快工藝與設備國產化將促進該技術的發展。

高效汙泥厭氧消化+高效脫水+幹化的汙泥解決方案係統完整、適應麵寬。

投資與運行成本接近汙泥好氧堆肥。碳減排量更大,碳足跡更低。

2汙泥深度脫水

當汙泥含固率要求達到30-50%時,一般采用板框脫水機,汙泥的調理需要加石灰、無機絮凝劑。目前國內正在開展這方麵的研究與示範,已實施了多項工程。同時,通過其他方式降低汙泥表麵吸水性減少調理劑用量的汙泥深度脫水方法也在不斷誕生,如,臭氧氧化+催化汙泥深度脫水、汙泥堿式熱水解深度脫水技術、低溫碳化技術等。

常溫臭氧氧化+催化、汙泥堿性熱水解二種汙泥深度技術脫水僅需按常規加藥量都可使汙泥含水小於60%,在滿足深度脫水要求前提下為汙泥後續處理留有更多選擇。

熱幹化實例

國內某240t汙泥/d的二段幹化工程,投資1.8億元,熱源用天然氣。

國內某100t汙泥/d的二段幹化工程,投資1.4億元,(包括二期100t汙泥/d的廠房)熱源為垃圾焚燒廠的蒸汽,經營成本246元/t汙泥。

國內某400t汙泥/d的帶式幹化工程,初步設計概算為18634萬元,單位生產成本為303元/噸濕汙泥占地0.95公頃。

幹化熱源熱電廠的煙氣轉換成90℃的熱水,將濕汙泥幹化至60%含固率後填埋。

3汙泥幹化焚燒

汙泥幹化焚燒體會與問題

在土地資源稀缺與人口密度較高東部區域幹化焚燒是汙泥處理處置的重要出路。

汙泥焚燒選址困難(在汙水廠內、協同焚燒)

加強工藝與設備成套技術研發有利於推進工程應用

設備製造與投資結合是技術產業化的主要力量

三、汙泥處理技術發展方向

1、日本的汙水高效分離+汙泥高效高溫消化

日本的汙泥處理處置基本上以焚燒後建材利用或填埋為主,總體汙泥利用率2010年為77%,2010年內閣會議要求到2020年汙泥的綜合利用率達到85%,並以回收生物能為資源化利用的主要途徑,優先采用節能高效的汙泥濃縮、高效率厭氧消化,消化汙泥脫水後經固體燃料化變成燃料或肥料。

日本最新開發的汙水處理新技術示範工程;汙水采用高效分離提高SS去除率,可大大節省二級生物處理的能耗,同時增加汙泥產量,汙泥處理采用高效高溫厭氧消化(在厭氧消化罐投加填料、溫度50度左右),全係統生物質回收量增加,能耗大大降低,建設費用與運行成本也相應降低。分別為,建設費用降低25%,運營費用降低38%,溫室氣體降低44%、電力使用量減少58%的增和效果。

汙泥高溫熱水解加厭氧消化,脫水汙泥幹化後可以做肥料或燃料。與傳統厭氧消化比,汙泥中N、P含量明顯增加,原來的N含量是2.6%,P是4.69%,現在是9.14和18.36%,肥效明顯提高。

2、汙泥超高溫好氧發酵(發酵溫度最高達120℃)

資料顯示一般汙泥好氧發酵,發酵溫度最高不超過80℃,本技術可通過YM細菌分解有機物自然發熱至120℃,一般運行溫度為90℃-120℃。

發酵後含水率低於35%,減量可達80%。

由於發酵溫度高,水分得到充分蒸發,發酵後含水率低於35%。同時發酵徹底,剩餘物質少,減量可達80%。一般好氧發酵減量不超過50%,發酵時還需添加秸稈等輔料,處理後汙泥體積基本未減少。汙泥超高溫好氧發酵不需添加任何輔料,成本低。

YM菌超高溫發酵隻需把發酵後的產物與汙泥混合,經過適宜的發酵周期即可完成發酵,發酵不需添加任何輔料,成本相應降低。

四、汙泥處理處置的發展

汙泥排放的嚴格監管是汙泥處理處置的前提與動力

選擇汙泥處理處置工藝路線要因地製宜,在一座城市可有幾種方式,實現互補。

近幾年汙泥處理的技術研討與工程實踐為汙泥處理工程的普及建設起到了指導作用

隨著碳減排要求的提高,汙泥處理從減容、減量、穩定化、無害化向資源化過渡發展

技術發展方向

汙泥熱水解厭氧消化

高濃度汙泥厭氧消化

高效汙泥脫水技術

汙泥碳化技術

汙泥幹化/焚燒

汙泥高效堆肥技術

高氨氮汙水厭氧氨氧化

回收消化液氮、磷的技術

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