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透过经典示范工程 看我国污泥处理处置技术发展方向

所属频道:环保解决方案 关键词:污泥处理 污泥干化

一、污泥处理处置现状

目前,各种污泥处理主流工艺在国内都有不少应用案例,普及程度低。

总体看,形式单一,稳定化、减量化程度不高。部分城市污泥处理主流工艺仍为浓缩脱水外运,脱水污泥含水率为50--80%左右,减量化、稳定化效果不明显。后续处置问题多,目前应用较多的深度脱水没解决稳定化问题,仅为过渡方案。

污泥处理处置能力不足,污泥处理处于建设的普及阶段。

污泥处理处置关键技术与设备还不能满足工程的需要;污泥深度脱水技术与设备的开发(降低药耗减少二次污染);污泥消化技术需进一步优化提高;各种堆肥技术与设备的开发;污泥热干化、焚烧技术与设备的集成开发;污泥堆肥后土地利用的潜在环境风险跟踪研究。

国内污泥处理主要单元技术有;污泥热水解预处理、厌氧消化、深度脱水、好氧堆肥、热干化、单独焚烧、协同焚烧、石灰稳定等。

在技术路线选择上,应综合考虑污泥泥质特征、当地的土地资源、环境背景状况、经济社会发展水平等因素,在减容、减量、稳定化、无害化基础上充分考虑资源化。因地制宜地确定本地区的污泥处置方式或组合。

目前污泥处置的主要方向

南方大城市以污泥干化、焚烧填埋或建材利用为主,堆肥土地利用(绿化为主途径)为辅(深圳、杭州、上海、重庆)北方大城市以污泥厌氧消化、干化综合利用为主、堆肥土地利用为辅。(北京、天津、长春、青岛)

中等城市以污泥厌氧消化、堆肥土地利用为主(绿化)

从低碳经济、循环利用角度分析,优先序为

高温热水解预处理——厌氧消化—深度脱水—高温好氧发酵—土地利用

高温热水解预处理—厌氧消化—深度脱水--干化—土地利用/建材利用

脱水污泥--高温好氧发酵—土地利用

污泥热解—回收蛋白—深度脱水—绿化用土/建材用土/燃料

污泥干化--焚烧—建材利用/填埋

污泥干化—(水泥窑/电厂/垃圾厂/陶粒)焚烧—建材利用

过渡期或应急处理可采用

石灰处理/改性—土地利用

二、经典示范工程

1污泥厌氧消化

1)天津市津南污水厂高浓度污泥厌氧消化(循环经济示范工程)

津南污水处理厂近期污水55万m3/d、污泥800t/d(含水率80%)

污泥处理工艺:高浓度污泥厌氧消化+板框脱水+干化

干化后产生含水率40%的污泥202t/d,交天津市环境建设投资有限公司作为生产有机肥料的原料。

污泥脱水和消化产生的高浓度滤液2000m3/d,采用"磷酸铵镁除磷+ANAMMOX菌脱氮"工艺,处理后出水排至津南污水厂进水区进行再处理。除磷产生的鸟粪石500t/d,作为肥料外售。

本项目厂区占地面积6公顷,投资约59963万元。

2)长沙污泥集中处置工程---高温热水解厌氧消化

规模500m3/d,其中餐厨垃圾66m3/d,混合污泥有机物含量53%

提高消化速率,减小污泥消化时间,污泥的流动性更强,可提高进入消化池污泥浓度,减小消化池容积约40-50%污泥处于高温、高压环境下,细菌、病毒等基本均被灭活,因此经消化处理后的污泥细菌指标可达到美国EPA503中A级农用标准;

高可溶解COD,沼气量得到较大的提高,沼气中H2S的含量更低,更有利于沼气的利用,消化过程中泡沫的产生量极少,污泥臭味小;

热水解消化后的污泥,经板框脱水含固率可以达到40%,可以减少污泥热干化的蒸发量。

工程总投资37785.36万元单位生产成本347.9元/吨湿污泥

单位经营成本161.36元/吨湿污泥

污泥厌氧消化工艺总结

污泥厌氧消化技术是一种有效、低成本的污泥稳定化技术,随着国内污泥有机质含量的升高+污泥厌氧消化技术的提高,工程应用逐步增加。原因,生物能回收率高、碳减排、综合成本低、环境友好。

随着民众环境意识的增强。污泥厌氧消化系统建在污水厂内,比单独建设污泥处理厂更容易实施。

高浓度污泥厌氧消化、高温热水解污泥厌氧消化在一段时间会共同发展。

加快工艺与设备国产化将促进该技术的发展。

高效污泥厌氧消化+高效脱水+干化的污泥解决方案系统完整、适应面宽。

投资与运行成本接近污泥好氧堆肥。碳减排量更大,碳足迹更低。

2污泥深度脱水

当污泥含固率要求达到30-50%时,一般采用板框脱水机,污泥的调理需要加石灰、无机絮凝剂。目前国内正在开展这方面的研究与示范,已实施了多项工程。同时,通过其他方式降低污泥表面吸水性减少调理剂用量的污泥深度脱水方法也在不断诞生,如,臭氧氧化+催化污泥深度脱水、污泥碱式热水解深度脱水技术、低温碳化技术等。

常温臭氧氧化+催化、污泥碱性热水解二种污泥深度技术脱水仅需按常规加药量都可使污泥含水小于60%,在满足深度脱水要求前提下为污泥后续处理留有更多选择。

热干化实例

国内某240t污泥/d的二段干化工程,投资1.8亿元,热源用天然气。

国内某100t污泥/d的二段干化工程,投资1.4亿元,(包括二期100t污泥/d的厂房)热源为垃圾焚烧厂的蒸汽,经营成本246元/t污泥。

国内某400t污泥/d的带式干化工程,初步设计概算为18634万元,单位生产成本为303元/吨湿污泥占地0.95公顷。

干化热源热电厂的烟气转换成90℃的热水,将湿污泥干化至60%含固率后填埋。

3污泥干化焚烧

污泥干化焚烧体会与问题

在土地资源稀缺与人口密度较高东部区域干化焚烧是污泥处理处置的重要出路。

污泥焚烧选址困难(在污水厂内、协同焚烧)

加强工艺与设备成套技术研发有利于推进工程应用

设备制造与投资结合是技术产业化的主要力量

三、污泥处理技术发展方向

1、日本的污水高效分离+污泥高效高温消化

日本的污泥处理处置基本上以焚烧后建材利用或填埋为主,总体污泥利用率2010年为77%,2010年内阁会议要求到2020年污泥的综合利用率达到85%,并以回收生物能为资源化利用的主要途径,优先采用节能高效的污泥浓缩、高效率厌氧消化,消化污泥脱水后经固体燃料化变成燃料或肥料。

日本最新开发的污水处理新技术示范工程;污水采用高效分离提高SS去除率,可大大节省二级生物处理的能耗,同时增加污泥产量,污泥处理采用高效高温厌氧消化(在厌氧消化罐投加填料、温度50度左右),全系统生物质回收量增加,能耗大大降低,建设费用与运行成本也相应降低。分别为,建设费用降低25%,运营费用降低38%,温室气体降低44%、电力使用量减少58%的增和效果。

污泥高温热水解加厌氧消化,脱水污泥干化后可以做肥料或燃料。与传统厌氧消化比,污泥中N、P含量明显增加,原来的N含量是2.6%,P是4.69%,现在是9.14和18.36%,肥效明显提高。

2、污泥超高温好氧发酵(发酵温度最高达120℃)

资料显示一般污泥好氧发酵,发酵温度最高不超过80℃,本技术可通过YM细菌分解有机物自然发热至120℃,一般运行温度为90℃-120℃。

发酵后含水率低于35%,减量可达80%。

由于发酵温度高,水分得到充分蒸发,发酵后含水率低于35%。同时发酵彻底,剩余物质少,减量可达80%。一般好氧发酵减量不超过50%,发酵时还需添加秸秆等辅料,处理后污泥体积基本未减少。污泥超高温好氧发酵不需添加任何辅料,成本低。

YM菌超高温发酵只需把发酵后的产物与污泥混合,经过适宜的发酵周期即可完成发酵,发酵不需添加任何辅料,成本相应降低。

四、污泥处理处置的发展

污泥排放的严格监管是污泥处理处置的前提与动力

选择污泥处理处置工艺路线要因地制宜,在一座城市可有几种方式,实现互补。

近几年污泥处理的技术研讨与工程实践为污泥处理工程的普及建设起到了指导作用

随着碳减排要求的提高,污泥处理从减容、减量、稳定化、无害化向资源化过渡发展

技术发展方向

污泥热水解厌氧消化

高浓度污泥厌氧消化

高效污泥脱水技术

污泥碳化技术

污泥干化/焚烧

污泥高效堆肥技术

高氨氮污水厌氧氨氧化

回收消化液氮、磷的技术

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