市政污水处理厂污泥处理及处置.ppt

市政污水处理厂污泥处理及处置 提纲 污泥处理处置技术管理文件简介 污泥处理技术路线 我国污泥处理处置存在的问题 概况 污泥处理处置工艺选择 污泥处理处置技术发展动态 我国城市污水和污泥的处理概况 污水处理厂从1978年的37座增长到2800余座 污水处理能力从64万吨 日增加到了12867万吨 日 全国城市污水处理率已经达到73 污水处理能力的大幅增长 我们又面临了一个新的问题和挑战 城市污泥的安全处置 从1978年到2010年 全国污水处理厂生产的脱水污泥已经从150吨 日增加到68000吨 日 污泥以每年超过10 的速度递增 如果5000万吨湿污泥 80 按2米的高度填埋的话 每年需要土地4万亩 全部焚烧的话 除去高昂的设备投资 仅每年的处理费用也高达上百亿元 但如不加以妥善处理和处置 将造成堆放和排放区周围环境严重的二次污染 我国城市污水和污泥的处理概况 我国污水处理厂规模分布 城市污水污泥处理方法比较 我国城市污水和污泥的处理概况 我国污泥处理污泥处置遵循原则 1 减量化2 稳定化3 无害化4 资源化 我国城市污水和污泥的处理概况 我国污泥处理处置存在的问题 截至2010年底已建设污水处理厂2800余座 城镇污水处理量已达到300多亿立方米 处理废水而产生的污泥量 按含水率80 计 达3000万吨左右 初步推算 十二五 期间全国年干污泥产量为1200万吨左右 湿污泥 80 含水率 6000万吨左右 2009年3月东莞 查处林场污泥污染事件 每天近百吨污泥被运进塘厦林村和樟木头林场交界处 污泥恶臭熏天 大雨将污泥堆场内的污水进入附近的果园 菜田和鱼塘 污染严重 我国污泥处理处置存在的问题 2009年09月北京环兴园环保科技有限公司将6500吨污泥倾倒永定河河床 造成重大污染事故 损失高达上亿元 我国污泥处理处置存在的问题 6500吨污泥倾倒永定河河床京城环保第一大案 2011年 佛山高明区印染污泥 面积约12 15亩 深度1 3 5米 约2万吨为高明史上规模最大的倾倒污泥案其治理费用可能上亿 2014 7位于深圳龙岗区的一家污水处理厂 竟将上千吨污泥倾倒在惠州大亚湾西区街道樟浦村的一个偏僻鱼塘里 我国污泥处理处置存在的问题 新会睦洲两村交界水塘里漂浮着白色塑料袋 里面装满了中山污水处理厂的污泥 周围树木已经枯死 2013 6中山九千吨污泥新会倾倒 我国污泥处理处置存在的问题 三峡库区污水处理厂污泥处理问题剩余污泥给三峡库区环境带来 二次污染 我国污泥处理处置存在的问题 模式单一 问题严重 我国污泥处理处置存在的问题 从调查的数据来看 我国的污泥填埋在我国占有很大的比例 约60 65 且我国问题较为突出 由于我国处理后的污泥含水率较高 无法保障填埋场的填埋要求 很多都是违规操作 污泥填埋方面的问题 我国污泥处理处置存在的问题 城市污水处理厂 污泥处理 污泥处置 对污泥无法实施有效管理 居民投诉增加 给大气环境带来影响 影响后续处置 带来二次污染 不符合节能减排的思想 问题较多 生态问题 焚烧烟气问题 污泥臭味问题严重 污泥稳定能耗高 污泥综合利用 研究及尝试的阶段 污泥稳定化差 干化焚烧 填埋 土地利用 污泥没有计量 污泥处理处置存在问题严重 我国污泥处理处置存在的问题 我国污泥处理处置存在的问题 污泥常规处理处置技术路线脱水 填埋脱水 干化 焚烧高干度脱水 综合利用 土地利用 农业利用等 污泥处理技术路线 80年代以前中国对污泥的处理处置未予以足够重视 早期建设的污水处理厂未考虑污泥的最终处置问题 也未预留足够的污泥处置空间 污泥处理单元也与污水处理单元剥离开来 1984年5月18日 中国城乡建设环境保护部发布了 农用污泥中污染物控制标准 GB4284 1984 这是中国最早的针对污泥处置的标准 该标准重点针对农用特点 对污泥中重金属含量进行了严格规定 90年代后 随着污水厂的大批投建 污泥的出路问题越来越凸显 针对含水率问题 建设部和国家环境保护总局分别发布了 城市污水处理厂污泥排放标准 CJ3025 1993 和 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18919 2002 开始对排放的污泥含水率进行明确要求 污泥处理处置技术管理文件简介 建设部共发布10项行业标准 污泥处理处置技术管理文件简介 建设部以2009年以后陆续发布 城镇污水处理厂污泥泥质 GB24188 2009 城镇污水处理厂污泥处置分类 GB T23484 2009 城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质 GB T23486 2009 城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质 GB T23485 2009 城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质 GB T24602 2009 城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质 GB T24600 2009 城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质 GB T25031 2010 污泥处理处置技术管理文件简介 建设部 环保部 科技部联合以2009年3月发布 城镇污水处理厂污泥处理处置技术政策 试行 环保部2010年3月发布 城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南 试行 HJ BAT 002 建设部和发改委2011年3月发布 城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南 试行 建设部 城镇污水处理厂污泥处理技术规程 CJJ131 2009 环保部 城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范 征求意见稿 HJ 2010 污泥处理处置技术管理文件简介 污泥处理处置技术管理文件简介 城镇污水处理厂污泥处置农用泥质 CJ T309 2009 城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质 CJ T362 2011 污泥处理处置技术管理文件简介 城镇污水处理厂污泥泥质 GB24188 2009 城镇污水处理厂污泥处置分类 GB T23484 2009 污泥处理处置技术管理文件简介 城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质 GB T23486 2009 城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质 GB T24600 2009 污泥处理处置技术管理文件简介 城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质 GB T23485 2009 污泥处理处置技术管理文件简介 城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质 GB T24602 2009 城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质 GB T25031 2010 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18919 2002 污泥处理处置技术管理文件简介 污泥处理处置技术管理文件简介 污泥处理处置工艺选择 1国外污泥处理处置的现状及发展趋势欧洲最初的主要方式是填埋和土地利用 后因填埋压力 建设了一大批污泥干化焚烧设施 但由于投资和运行费用较高 使污泥土地利用成为污泥处置方案的重要选择 目前 德国 英国和法国每年产生的污泥 干重 分别为220万t 120万t和85万t 作为农用方向土地利用的比例分别已达到40 60 和60 北美地区污泥处理处置的技术路线一直是农用为主 且为污泥农用做了大量安全性评价工作 目前 美国16000座污水处理厂年产710万t污泥 干重 中约60 经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体 用做农田肥料 另外 有17 填埋 20 焚烧 3 用于矿山恢复的覆盖 日本由于土地限制 污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主 农用与填埋为辅 近年来 日本开始调整原有的技术路线 更加注重污泥的生物质利用 逐步减少焚烧的比例 2污泥处理处置的原则 污泥处理处置工艺选择 安全环保是污泥处理处置必须坚持的基本要求循环利用是污泥处理处置时应努力实现的重要目标节能降耗是污泥处理处置应充分考虑的重要因素因地制宜是污泥处理处置方案比选决策的基本前提稳妥可靠是污泥处理处置贯穿始终的必需条件 3典型污泥处理处置方案 3 1厌氧消化后进行土地利用 3 2好氧发酵后进行土地利用 污泥处理处置工艺选择 厌氧消化 脱水 自然干化 或好氧发酵 土地利用 用于改良土壤 园林绿化 限制性农用 脱水 厌氧消化 脱水 自然干化 或好氧发酵 土地利用 用于改良土壤 园林绿化 限制性农用 厌氧消化 或脱水后厌氧消化 罐车运输 直接注入土壤 改良土壤 限制性农用 脱水 高温好氧发酵 土地利用 用于土壤改良 园林绿化 限制性农用 脱水 高温好氧发酵 园林绿化等分散施用 3典型污泥处理处置方案 3 3工业窑炉协同焚烧 3 4机械热干化后进行焚烧 污泥处理处置工艺选择 脱水或深度脱水 在水泥窑 热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧脱水 石灰稳定 在水泥窑协同焚烧利用 脱水或深度脱水 热干化 焚烧 灰渣建材利用脱水或深度脱水 热干化 焚烧 灰渣填埋 3典型污泥处理处置方案 3 5石灰稳定后进行填埋 3 6脱水污泥直接填埋 过渡阶段方案 污泥处理处置工艺选择 脱水 石灰稳定 堆置 填埋脱水 石灰稳定 填埋 深度脱水 填埋脱水 添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理 填埋 污泥处理处置工艺选择 4污泥脱水 4 1脱水工艺类型带式脱水噪声小 电耗少 但占地面积和冲洗水量较大 车间环境较差 带式脱水进泥含水率要求一般为97 5 以下 出泥含水率一般可达82 以下 离心脱水占地面积小 不需冲洗水 车间环境好 但电耗高 药剂量高 噪声大 离心脱水进泥含水率要求一般为95 99 5 出泥含水率一般可达75 80 板框压滤脱水泥饼含水率低 但占地和冲洗水量较大 车间环境较差 板框压滤脱水进泥含水率要求一般为97 以下 出泥含水率一般可达65 75 螺旋压榨脱水和滚压式脱水占地面积小 冲洗水量少 噪声低 车间环境好 但单机容量小 上清液固体含量高 国内应用实例尚不多 螺旋压榨脱水进泥含水率要求一般为95 99 5 出泥含水率一般可达75 80 污泥处理处置工艺选择 4 2污泥深度脱水深度脱水是指脱水后污泥含水率达到55 65 特殊条件下还可以更低 严格限制并逐步禁止未经深度脱水的污泥直接填埋 深度脱水前应对污泥进行调理 调理作用机制主要是对污泥颗粒表面的有机物进行改性 或对污泥的细胞和胶体结构进行破坏 降低污泥的水分结合容量 同时改善污泥的可压缩性 使污泥能满足高干度脱水过程的要求 调理方法主要有化学调理 物理调理和热工调理 化学调理投加化学药剂主要包括无机金属盐 有机高分子 各种污泥改性剂等 物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质 降低或者改善污泥的可压缩性 如烟道灰 硅藻土 焚烧后的污泥灰 粉煤灰等 热工调理包括冷冻 中温和高温加热调理等方式 常用的为高温热工调理 高温热工调理可分成热水解和湿式氧化两种类型 高温热工调理在实现深度脱水的同时还能实现一定程度的减量化 污泥处理处置工艺选择 污泥深度脱水工艺示例 污泥处理处置工艺选择 污泥调理 污泥通过调理 破坏以蛋白质为基础的细胞壁 释放污泥中的结合水和吸附水 细胞内水 降低污泥比阻 大幅度降低污泥粘性 提高污泥脱水效果 FeCl3加CaO的调理方式 可显著提高污泥的脱水效果 同时 加入的FeCl3和CaO和还有钝化重金属和杀菌除臭的作用 先后采用浓度为38 的FeCl3溶液和级配大于100目的CaO进行调理 按质量百分比来计算 FeCl3的加入量约为污泥量 重量比 的0 5 0 7 CaO的加入量约为污泥量的1 0 1 5 污泥处理处置工艺选择 调理后的污泥放置时间不宜过长 否则会导致过滤性能变差 调理后的污泥的含水率一般为94 96 调理池一般不少于2座 一用一备 池型一般为立式圆形 避免出现搅拌死角 池子底部应考虑排泥放空装置 调理池需配套搅拌设备 实现污泥和调理剂的充分混合 由于CaO粒径小 因此CaO投加设备应考虑防尘设施 尽管调理后的污泥基本没有臭味 但调理前的污泥易产生臭味 需注意除臭措施 泥饼再放置数天 含水率还会进一步降低 污泥处理处置工艺选择 表4 2泥饼含水率 pH随着时间的变化 石灰投加系统 三氯化铁投加系统 污泥处理处置工艺选择 污泥 滤液 泥饼 污泥处理处置工艺选择 污泥处理处置工艺选择 备注 电单价按0 61元 度测算 PAM按3 468万元 吨测算 CaO按269元 吨测算 FeCl3按1228元 吨测算 运输费用按40km的运输距离测算 表4 3污泥脱水运行成本分析 投加化学药剂 增加污泥干重 大量化学药剂进填埋场 还会增加渗滤液中氯离子含量 化学药剂除经济成本外 还应有环境成本的考量 这些廉价化工原料目前还属于高环境代价的产品 高含固率的代价是高投药量和高压滤压力 有机物还在 没真正意义上稳定化 对已脱水污泥上深度脱水 第一次脱水的絮凝剂属于浪费了 因为还要加水到90 将其等同于一种 处置 与干化焚烧 堆肥并列 但这显然是错误的 在国际上 化学调质只是改善脱水效果的手段之一 其处理深度要做到合理 但无法代替其它处置 采用化学调质 板框机脱水 并非出泥含固率越高越好 较适合的含固率在30 40 之间 此时化学添加剂用量较低 脱水压力适当 相对成本最低 同时 可用的化工原料范围还略宽一些 比如可以避免使用氯盐 镁盐等 有利于进一步的水泥窑资源化处置 运行问题 药耗超标 含固率达不到要求 板框变形 液压系统漏油 滤布容易破损 此外定期进行酸洗 调质 压滤工艺问题 深度脱水处理后的处置深度脱水泥饼粉碎深度脱水污泥含水率在52 左右破碎效果最好 污泥含水率高于52 污泥易发生胶黏并结团 深度脱水污泥在52 以下 破碎时易产生粉尘 深度脱水污泥通过稀酸中和调节pH至8左右 或同有机废弃物 蘑菇土 堆肥发酵后 约4天后 可调节pH至8左右 可作为园林绿化用途 南方土壤多为红壤土 酸性较强 深度脱水后的污泥呈碱性 直接粉碎后和红壤土掺混种植植物 改良红壤土的酸性的同时 又为植物的生长提供足够的营养物质 pH值 10 深度脱水污泥粉碎后 污泥粒径在1公分以下 可作为道路绿化带的基质 填埋 焚烧 制砖 污泥处理处置工艺选择 污泥处理处置技术发展动态 中科院地理所CTB生物堆肥工程 污泥处理处置技术发展动态 技术特点 堆肥时间短 14天 能耗低 小于25KW 吨 运行稳定 操作简便经济效益高 处理成本为60 100元 吨 CTB采用专用调理剂使用专用温度和氧气探头解决了粘性物料混和 通风 布气等相关技术与设备问题 中科院地理所CTB生物堆肥工程 污泥处理处置技术发展动态 污泥脱水泵 螺杆泵 螺杆式污泥挤压脱水 化学预处理技术 英国Chemwater公司投加化学药剂 H2O2 H2SO4 FeCl3 调理经螺杆式挤压污泥脱水处理 可将脱水污泥含水率从80 降至40 50 出泥有机质含量降解率较低 C源减量较少 无臭 长期堆放不形变 遇水不溶解 污泥处理处置技术发展动态 15 20d 含固率从20 升至75 最终可达95 挥发性固体含量仅降低7 病原菌被灭活 电耗为29 44kWh tH2O 干污泥热值为标准煤的70 2条850m2生产线总投资为176万美元 太阳能阳光棚强化干化技术 德国斯图加特 污泥处理处置技术发展动态 污泥厌氧消化技术厌氧消化解决污水处理厂50 能耗 国内 30 发电 35 利用率 热利用率 45 用作汽车或城市燃气 传统的生物化学减量稳定化技术厌氧消化高温好氧堆肥石灰碱稳定 污泥处理处置技术发展动态 传统的堆肥装置 传统露天条垛堆肥 阳光棚条垛堆肥 发酵仓 滚筒 污泥处理处置技术发展动态 诸暨市菲达宏宇环境发展有限公司污泥水蚯蚓生物减量技术 水蚯蚓亦称丝蚯蚓 红线虫 钩虫等 为环节动物水生寡毛类的俗称 通常生活在微流水 有机质丰富的水底淤泥中 它们同陆生蚯蚓一样 吞食污泥 同时从污泥中摄取细菌 有机碎屑颗粒及底栖藻类 有时也取食一些微型动物 通过肛门排遗蚓粪 水蚯蚓为雌雄同体 异体受精 寿命通常为80 120d 实例照片 污泥处理处置技术发展动态 改良型SBR曝气池A2O曝气池氧化沟曝气池 改良型SBR污水处理工艺中曝气段试验用填料 试验状况 2万m3 d改良型SBR工艺 07年5月 2万m3 d氧化沟工艺 08年7月 2万m3 日A2O工艺 08年12月 工艺参数 改良型SBR工艺 曝气池尺寸 16 28 5m 填料布置 高2 5m 下端距池底1 4m 全池满布水蚯蚓量 65t 过程减量技术 污泥处理处置技术发展动态 1 石灰稳定技术向含固率为20 25 的脱水污泥中投加30 WT 的生石灰后 在转鼓干燥机100 105 停留5 8min 出泥含固率在60 70 自然堆放9天后 含固率可提升至95 可作为固体燃料 制砖 路基材料等 石灰贮存仓 转鼓干燥机 物化稳定和脱水技术 污泥处理处置技术发展动态 添加剂 处理物 固体燃料 制砖 道路施工 陶粒 脱水泥饼 转鼓干燥机 料仓 降尘冷却 污泥堆置棚 干燥机进泥含水率75 80 工作时间15h d处理量2t h停留时间5 8min干燥机内最高温度100 105 C出口温度约80 C 石灰料仓石灰添加率30 存储时间2 3d 冷却降尘出口温度约50 C出口含水率30 40 污泥堆放堆放时间 2d处理物最终含水率10 污泥石灰干化技术工艺流程 40 WS 转鼓干化机 堆置9天后含水率可降低为5 石灰稳定技术 污泥处理处置技术发展动态 美国施维英 Schwing 生物泥 工艺 运行成本 60元 t 80 WS 装机容量 37kWh 把经离心脱水后含固率为18 20 的湿污泥用螺旋输送机送到物料混合装置 与石灰粉 湿污泥重量的10 和氨基磺酸 湿污泥重量的6 充分混合 并使pH 12 经柱塞泵将污泥打入石灰碱稳定反应器 内带螺旋刀片式装置 推动污泥向前 氨基磺酸分解产生的NH3起灭菌作用 出泥泵送贮泥仓 NH3由洗涤塔吸收 厂区无臭味 出泥稳定 不霉变 在水中不形变 溶解 无臭 且含水率低 自然堆放15d左右时 含水率可降至65 70 30d左右时 含水率可降至60 左右 污泥处理处置技术发展动态 离心脱水机 上海大众嘉定污水处理有限公司 离心脱水机 石灰贮存仓 氨基磺酸投加装置 混合 高压柱塞泵 碱稳定化反应器 储泥罐 新鲜出泥 运行成本 60元 t 80 WS 装机容量 37kWh 污泥处理处置技术发展动态 上海水务局高温好氧发酵技术工艺流程 工艺参数1 双螺刀混料破碎机 将颗粒破碎至55 含氧率12 15 鼓风机鼓风供氧 5 二次发酵 10 20d 温度50 左右 出泥呈浅棕褐色 6 除臭系统 生物除臭 停留时间120s 去除效率99 9 7 酶菌投加量 1L t 80 WS 技术经济指标 运行成本 140 150元 t 80 WS 投资成本 18万元 t 80 WS 电耗 1 1kWh m3 80 WS 污泥稳定化指标 种子发芽率 90 耗氧速率 0 1 O2 min含水率 40 左右 污泥处理处置技术发展动态 上海水务局高温好氧发酵技术 高温好氧发酵后的污泥 污泥处理处置技术发展动态 杭州国泰污泥深度脱水工艺 尾气处理 转化剂 稳定剂 热电厂 垃圾焚烧厂 吸收剂 转化除臭 稳定化 压滤机 出水返回污水厂处理 干泥 水泥制砖等建材利用 灰渣 达标排放 COD 1200 6000mg lNH3 N 100 200mg l 改性剂 除臭剂 填埋场覆盖土 含水率40 左右 含水率80 湿污泥 污泥处理处置技术发展动态 2 日处理300吨污泥工业化装置 1 未处理时湿污泥堆房 3 脱水后干泥堆场 湿污泥含固率 20 左右易腐败 有恶臭 处理后干泥指标 含固率55 60 每吨干泥相当于200kg标准煤干泥热值1000kcal kg 杭州国泰技术 污泥处理处置技术发展动态 常用干化工艺流化床干燥器转盘式干燥器常用焚烧工艺流化床焚烧炉回转式焚烧炉 流化床焚烧炉 回转式焚烧炉 转盘干燥机 特点多学科与多技术交叉融合 多个工艺子系统集合而成的复杂系统 始终处于高温 高粉尘和负压状态 会引起大量的能源消耗和排放问题 从而使干化焚烧工艺的运行和控制变得十分专业和复杂 国外技术工艺相对成熟 自动化控制水平高 国内技术开发是空白 污泥处理处置技术发展动态 上海石洞口污泥干化焚烧工程工艺应用现状应用工艺 流化床干燥器和焚烧炉处理能力 设计64tDS d 实际不足1 2投资费用 8000万元 2006 运行费用 280元 t 2008 存在问题烟气无组织排放 二次污染投资和运行成本高操作水平要求高 安全性要求高 污泥处理处置技术发展动态 北京清河污水处理厂污泥干化 半干化工程 工艺状况应用工艺 流化床干燥器设计污泥量102tDS d热源 天然气导热油锅炉干化工程 处理规模为80tDS d 400m3 d 80 干燥后含水率为10 半干化工程 处理规模为102tDS d 510m3 d80 WS 干燥后含水率为55 污泥含固率调节范围45 90 总投资 约1 3亿 25 35万元 t 80 WS 运行费用 全干化175元 t 半干化137元 t 不含折旧 流化床干燥器 污泥处理处置技术发展动态 存在问题使用优质一次能源 能耗非常高操作水平要求高投资和运行费用高昂安全性要求非常苛刻 燃煤火力发电厂混合焚烧工艺循环流化床工艺旋风炉工艺煤粉炉工艺 应用效果及存在问题3台75t蒸汽 h的循环流化床工程总投资为1250万元 运行费为106元 t 85 WS 常州 到130元 t 80 WS 南京 锅炉热效率降低 煤耗增加 用煤成本增加40元以上 常州 锅炉过量空气系数增加 烟气产生量增加约60 排烟温度增加约20 烟 风道及处理系统投资和能耗增加露点腐蚀和高温腐蚀严重 必须进行防腐 锅炉及烟 风道磨损增加 降低锅炉和烟 风道寿命 烟气排放标准 燃煤或垃圾 稀释排放 循环流化床锅炉 旋风炉 煤粉炉 污泥处理处置技术发展动态 喷雾干化 回转式焚烧炉干化焚烧半生产性试验 60t d 污泥处理处置技术发展动态 喷雾干化 回转式焚烧炉干化焚烧半