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    公司新聞

    熊紅松 | 關于污泥處置線路設計布局的探討

    ?武漢市城市排水發展有限公司

    總經理 ?教授級高工熊紅松

    《亞洲環?!肪庉?/b>

    本文看點

    ?總體設計思想

    ?主流技術線路分析

    ?技術線路應用總結

    總體設計思想

    1

    污泥處置線路的布局

    ●?以污泥處置資源化、能源化為目標;

    ●與當地產業項目形成互動,形成一個完整的污泥處置和循環經濟環保產業鏈;

    ●?選擇適合于本地域的污泥處置線路,實現政府、污水處理廠、污泥協同處置產業3方共同受益的局面;

    ●?結合本地域現有或將要建設的運行項目,科學合理進行調配,充分考慮發揮現有資源優勢,如:發電廠(垃圾處理廠發電廠)、水泥廠的余熱或蒸汽等;

    ●將污泥的有效成分充分進行資源化利用;

    ●結合運輸距離及道路交通條件等。

    污泥處置和循環經濟產業鏈

    2

    設計、布局污泥處置技術線路時要考慮的問題

    ●?各個處理處置工藝單元的經濟性分析;

    ●最終污泥產物的去向、用途;

    ●在污泥處置全產業鏈連通的過程中,確保對環境的影響最??;

    ●?技術線路必須全產業鏈打通,否則污泥處置就會中途受阻,對生態環境造成二次污染。

    3

    污泥處置的主流技術線路

    ●污泥厭氧消化發酵沼氣利用;

    ●?污泥干化焚燒;

    ●污泥與垃圾協同焚燒發電;

    ●燃煤電廠耦合污泥焚燒發電;

    ●水泥窯協同焚燒;

    ●污泥堆肥。

    主流技術線路分析

    1

    污泥厭氧消化發酵

    污泥在無氧的條件下,由兼性菌和專性厭氧菌(甲烷菌)降解有機物,分解的最終產物為二氧化碳和沼氣。

    如果污泥有機質普遍較低,需要在污泥中適當添加臭氧或者餐廚垃圾,來提高沼氣產量。如果沼氣產量太小,就不能維持自身厭氧消化環境溫度,還需要外加能源以維持平衡。

    厭氧消化后的污泥(沼渣)要使其得到有效利用,還需要后續布局一些土地綜合利用、園林綠化、建筑材料等相關產業鏈來配套,完成污泥的最終資源化利用。

    該技術多應用于在北方缺水城市,污水處理進水COD大于500mg/L,污泥有機質在60%以上,沼氣產量較高。沼氣回收后可以用于發電或產生熱源。

    2

    典型的“熱水解+厭氧消化”工藝流程

    ?污泥預脫水至90%左右,經螺桿泵從儲泥罐連續不斷地送入漿化罐;

    ??在97℃溫度下漿化后再經過螺桿泵以批次方式送入多個反應罐。在批次加入蒸汽進行165-170℃高溫高壓蒸煮、在反應罐自身壓力推動下污泥進入閃蒸罐;

    ?經102℃卸壓閃蒸后進行冷卻,最后進入37-40℃厭氧消化罐進行厭氧消化;

    ??產生的沼氣用于發電,沼渣經脫水后土地利用;

    ??在南方城市污泥有機質普遍較低,需要在污泥中適當添加臭氧或者餐廚垃圾,來提高沼氣產量。如果沼氣產量太小,就不能維持自身厭氧消化環境溫度,還需要外加能源以維持平衡;

    ??厭氧消化后的污泥(沼渣)完成減量化和穩定化,但沼渣還需要后續的處理處置。要使其得到有效利用,還需要后續配套產業鏈的跟進;

    ??目前典型線路將厭氧消化后的污泥經板框壓力濾機脫水后,含水率降至60%左右,用于改良土壤等。

    熱水解污泥高級厭氧消化典型工藝流程

    3

    污泥干化焚燒

    核心設備焚燒爐,主體設備為塔形,底部有多孔板,板上放置載熱體砂為燃燒床,塔內襯有耐火材料,氣體從底部通入,污泥進入后成沸騰流化狀態燃燒。

    ?

    ●脫水污泥(含水率60-80%)首先進入干燥機干燥,污泥的含水率降低到10-20%以下再進入焚燒爐焚燒;

    ●?污泥焚燒產生的熱量作為干燥機的加熱介質用于加熱污泥;

    ●污泥焚燒產生的煙氣經過余熱鍋爐冷卻后經過煙氣凈化系統和煙囪排入大氣;

    ●實際運行中,如果污泥熱值較低,焚燒爐需要投加適量的輔助燃料,以達到系統的熱量平衡;

    ●高含砂量的污泥在高速流化狀態下使設備受到很大程度上的磨損;

    ●對煙氣處理系統的設計、運行要求較高;

    ●?焚燒后的飛灰還需要進行螯合固化處理后安全存放;

    ●?單獨焚燒系統運行成本相對較高。

    4

    污泥與垃圾協同焚燒發電

    ●污泥利用汽輪機做功后低壓抽汽的熱量,將污泥的含水率降至40%左右,與生活垃圾一起入爐焚燒。焚燒產生的高壓蒸汽發電。

    ●60-80%含水率的污泥運至垃圾焚燒廠內污泥料倉貯存,然后利用汽輪機做功后低壓抽汽的熱量,通過熱干化將污泥的含水率降至35%左右,低位熱值與垃圾熱值相近,可以滿足入爐焚燒的條件。在垃圾焚燒爐進料斗處與混合摻配后一起進爐焚燒。

    ●焚燒產生的高壓蒸汽發電,煙氣凈化后達標排放,產生的飛灰經過螯合固化后填埋。

    ●污泥摻燒比不宜超過5-10%。

    國內垃圾協同焚燒發電典型案例

    廣州佛山南海綠電垃圾焚燒一期日處理300噸污泥處理的能力。生活垃圾焚燒發電、城鄉一體化生活垃圾壓縮轉運、污泥處理、餐廚垃圾處理設施形成了完整的城市生活固體廢棄物處置的資源循環與循環經濟環保產業鏈。

    5

    燃煤電廠耦合污泥焚燒發電

    ●由污水處理廠利用板框將污泥深度脫水至含水率60%左右,運送至附近的燃煤電廠

    ●?利用燃煤電廠的煙氣余熱進一步干化污泥至含水率20%~30%。這時污泥熱值相對較高,可作為熱電廠的輔助燃料與煤一起燃燒發電。

    燃煤電廠耦合污泥焚燒發電技術的優缺點:

    優點:

    運行穩定、處置量大、資源化處置。

    缺點:

    燃煤電廠前期改造投資較大;

    摻燒污泥使燃煤量增加,電廠生產成本上漲;

    電廠在享有國家電價補貼的政策下才能受益。

    燃煤電廠耦合污泥焚燒工藝圖

    技術工藝流程:

    (1)含水率60%污泥運送至電廠污泥接收料倉;

    (2)經螺桿泵傳送至干化機進行干化,干化機利用電廠蒸氣余熱間接加熱污泥,將含水率降至30%;

    (3)通過皮帶輸送機傳送至干污泥料倉,與煤按比例混合后進入焚燒爐焚燒發電;

    (4)干化機尾氣經尾氣處理系統清潔凈化后,達標排放。

    6

    水泥窯協同焚燒處置污泥

    ?污泥干化至水分40%左右,和其它原料一起送入生料磨中共同進行烘干、粉磨后成為水泥生料;

    ?水泥生料再經過水泥窯內1700℃左右火焰溫度的高溫煅燒(物料溫度可以達到1450℃左右)成為水泥熟料;

    ?干化污泥在從生料煅燒成為熟料的復雜物理化學變化過程中將灰渣中可能存在的重金屬固化在水泥熟料的晶格中,達到穩定固化效果,進行了徹底的無害化處理,不會造成二次污染;

    ?城市污泥參與配料對水泥熟料和水泥的質量沒有影響,城市污泥可以用來生產水泥熟料;

    ?按10%左右的比例配備城市污泥,水泥質量基本沒有明顯變化,完全滿足國家相關標準要求;

    ?污泥得到徹底處理。

    水泥窯協同焚燒處置污泥案例:武漢龍王嘴污泥預處理工廠

    2012年建成,位于武漢市龍王嘴污水處理廠內,分為一期、二期,合計處理規模為700噸/日,將污泥深度脫水至60%以下后,轉運至華新水泥窯焚燒,制成水泥熟料。

    水泥窯協同處置污泥工藝圖

    7

    污泥好氧堆肥——筒倉式發酵器(污泥生物好氧干化)

    ●在密封倉內完成將污泥變為營養土。利用污泥好氧發酵自動產熱及熱量散發煙囪效應的原理,污泥好氧發酵過程中,在保證氧氣充分供養的情況下,伴隨著有機物的快速降解,大量熱量產生和釋放。

    ●?在密閉式反應器內,產生的熱量會遵照煙囪效應的原理自動往向上擴散,從反應器上部投入的污泥水分被熱量迅速帶走。

    ●通過每天不斷的投料和出料,在反應器中形成了一個循環鏈:污泥發酵 → 產熱 → 污泥水分揮發 → 污泥再發酵……。

    ●筒倉的上部收集處理廢氣,成品從下部出料,含水率約30%-40%之間,技術指標達到有機肥料標準。

    筒倉式發酵器結構

    ●?反應器內設立式攪拌裝置,攪拌器為中空軸,且與各攪拌槳葉聯通,通過曝氣風機對污泥增氧。

    ●物料在反應器內呈螺旋軌跡緩慢下降。

    ●?含水率80%污泥一般日處理5噸左右,可生產肥料1.5-1.8噸。

    ●?含水率60%污泥一般日處理8-10噸,可生產肥料3.8-4.2噸。

    利用筒倉式發酵器進行污泥好氧堆肥的特點:

    ?發酵周期短,無需輔料;

    ?保溫節能效果好,密閉系統臭氣易收集處理;

    ?單體處理量??;

    ?實現“污泥從土地中來還應回到土地中去”的目標;

    ?將污泥變為營養土。

    這是一條用于鄉鎮小型污水處理廠的最佳線路。

    技術線路應用總結

    1.豐水城鎮污泥有機質低的污水處理廠污泥處理處置項目應優先選擇水泥窯協同焚燒處置污泥的技術線路,其次選擇污泥與垃圾協同焚燒發電技術線路。

    2.缺水城鎮污泥有機質高的污水處理廠污泥處理項目應優先選擇污泥厭氧消化發酵產沼氣的技術線路。同時要后續布局一些土地綜合利用、園林綠化、建筑材料等相關產業鏈來配套,完成污泥的最終資源化利用。

    3.農村鄉鎮小型污水處理廠,應優先采用污泥好氧堆肥—筒倉式發酵器技術,將污泥直接變為營養土。實現“污泥從土地中來還應回到土地中去”的目標。

    根據《亞洲環?!啡珖勰嗵幚懋a物出路研討會發言整理而成,未經本人審閱。

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