生化剩余污泥减量与无害化新技术

1、生化剩余污泥大幅减量生化剩余污泥大幅减量与无害化技术与无害化技术李本高李本高( (石油化工科学研究院石油化工科学研究院) )主要内容主要内容研发背景研发背景生化污泥的基本性质生化污泥的基本性质SMRSMR装置技术原理装置技术原理SMRSMR装置技术工艺装置技术工艺SMRSMR装置运行效果装置运行效果经济技术分析经济技术分析结论结论一、研发背景一、研发背景l 生化剩余污泥产生量大生化剩余污泥产生量大当前我国城市污水实际处理量约当前我国城市污水实际处理量约600600亿亿m m3 3/a/a，产生含水，产生含水9 98 8的生化剩余污泥约的生化剩余污泥约3.63.6亿亿m m3 3/a/a，今后，

2、今后1010年剩余污泥年剩余污泥产量将以年均产量将以年均15%15%左右的速度继续增长左右的速度继续增长10001000万万t/at/a级炼油厂，产生剩余含水污泥约级炼油厂，产生剩余含水污泥约1 1万万t/at/al 生化剩余污泥对环境危害大生化剩余污泥对环境危害大 微生物、病毒、寄生虫、有机物、氮、磷、恶臭微生物、病毒、寄生虫、有机物、氮、磷、恶臭一、研究背景一、研究背景l 现有生化剩余污泥处理工艺现有生化剩余污泥处理工艺脱水：含水率最降低到脱水：含水率最降低到80%80%84%84%，残留量仍然很庞大，污染物无减量残留量仍然很庞大，污染物无减量焚烧：减量效果好，但投资和运行焚烧：减量效果好

3、，但投资和运行成本高，操作复杂，且产生飞灰危成本高，操作复杂，且产生飞灰危物，烟气处理困难物，烟气处理困难消化：处理成本较低，但仅能去除消化：处理成本较低，但仅能去除部分有机物，且污泥减量不显著部分有机物，且污泥减量不显著我国城市污泥处理处置现状我国城市污泥处理处置现状二、生化污泥的基本性质二、生化污泥的基本性质中国石化某炼厂生化剩余污泥主要组成中国石化某炼厂生化剩余污泥主要组成项目名称项目名称分析结果分析结果项目名称项目名称分析结果分析结果 含水率含水率/%/%97.6-98.297.6-98.2 TN/mgL TN/mgL-1-11,639-1,9061,639-1,906 pH pH6.

4、6-6.86.6-6.8 TP/mgL TP/mgL-1-1375-404375-404 COD/mgL COD/mgL-1-120,480-24,91220,480-24,912 TPN/mgL TPN/mgL-1-18,142-9,0058,142-9,005 BOD BOD5 5/COD/COD0.07-0.100.07-0.10 TCH/mgL TCH/mgL-1-1841-1,110841-1,110 SS/mgL SS/mgL-1-118,554-23,64018,554-23,640 CST/s CST/s150.3150.3 VSS/mgL VSS/mgL-1-113,344-

5、17,09013,344-17,090 SRF/mkg SRF/mkg-1-1 1.671.6710101313项目项目数值数值 pH pH6.8-8.356.8-8.35 SS/mgL SS/mgL-1-18,035-14,4358,035-14,435 VSS/mgL VSS/mgL-1-15,408-9,6375,408-9,637 VSS/SS/% VSS/SS/%0.66-0.730.66-0.73中国石化某石化浓缩污泥主要组成中国石化某石化浓缩污泥主要组成二、生化污泥的基本性质二、生化污泥的基本性质污泥含水率高，达到污泥含水率高，达到98.6%-99.2%98.6%-99.2%；污

6、泥；污泥VSS/SSVSS/SS比值比值大，在大，在0.66-0.730.66-0.73之间，为典型的有机质污泥。之间，为典型的有机质污泥。项目项目结果结果 pH pH6.86.8 SS SS/mgL/mgL-1-121,03021,030 VSS VSS/mgL/mgL-1-114,61014,610 VSS/SS/% VSS/SS/%0.6950.695某市政污水处理厂浓缩污泥主要组成某市政污水处理厂浓缩污泥主要组成二、生化污泥的基本性质二、生化污泥的基本性质污泥含水率污泥含水率98.1%98.1%，污泥，污泥VSS/SSVSS/SS比值比值0.6950.695，为典型，为典型的有机质污泥

7、。的有机质污泥。二、生化污泥的基本性质二、生化污泥的基本性质主要成分：水、微生物、微生物代谢物、无机主要成分：水、微生物、微生物代谢物、无机固型物，其中含水达到固型物，其中含水达到98%98%99%99%含水形态：自由水、间隙水、表面水和结合水含水形态：自由水、间隙水、表面水和结合水l 生化剩余污泥成分与含水形态生化剩余污泥成分与含水形态二、生化污泥的基本性质二、生化污泥的基本性质自由水自由水：占总含水约：占总含水约70%70%，不与污泥附着或结合，分离，不与污泥附着或结合，分离较容易，可重力分离较容易，可重力分离间隙水间隙水：因毛细管现象而保持的水，分离较难，需使：因毛细管现象而保持的水，分

8、离较难，需使用离心、真空等方法用离心、真空等方法表面水表面水：通过氢键附着在胶体表面，分离困难，经调：通过氢键附着在胶体表面，分离困难，经调理后才能用机械方式脱除理后才能用机械方式脱除结合水结合水：通过化学键与污泥结合，约占总含水：通过化学键与污泥结合，约占总含水4%4%，分，分离十分困难，采用一般物理化学方法难以分离十分困难，采用一般物理化学方法难以分离，是构成脱水污泥的主要成分离，是构成脱水污泥的主要成分内部水内部水：细胞内的水，水量很少，脱除更难：细胞内的水，水量很少，脱除更难三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理生化剩余污泥体积庞大的原因是含水率高，造成生化剩余污泥体积庞大的原因

9、是含水率高，造成含水率高的根本原因是污泥中存在具有特殊性能含水率高的根本原因是污泥中存在具有特殊性能的高分子有机物，是这些高分子有机物导致间隙的高分子有机物，是这些高分子有机物导致间隙水、表面水和结合水存在。水、表面水和结合水存在。研发降低和消除污泥中高分子有机物方法，是生研发降低和消除污泥中高分子有机物方法，是生化剩余污泥实现大幅减量的关键。化剩余污泥实现大幅减量的关键。l 污泥脱水困难的原因污泥脱水困难的原因三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理通过催化方法将污泥中固形高分子有机物降解，使通过催化方法将污泥中固形高分子有机物降解，使其转变为水溶性小分子有机物；其转变为水溶性小分子有机

10、物；固形高分子有机物降解后，消除了间隙水、表面水、固形高分子有机物降解后，消除了间隙水、表面水、结合水存在条件，使泥水容易分离，从而使污泥实结合水存在条件，使泥水容易分离，从而使污泥实现大幅减量；现大幅减量；产生的降解污水，生化性好，生物方法可使产生的降解污水，生化性好，生物方法可使CODCOD、氨、氨氮等污染物实现彻底无害化处理。氮等污染物实现彻底无害化处理。l 技术原理技术原理处理前处理前处理后处理后三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度与降解温度与VSSVSS去除率的关系去除率的关系三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度对降解温度对CODCOD存在形态的影响存

11、在形态的影响三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度对污泥降解液降解温度对污泥降解液B/CB/C的影响的影响三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度对蛋白质和糖的影响降解温度对蛋白质和糖的影响三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度对氮存在形态的影响降解温度对氮存在形态的影响三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理反应温度反应温度/ /甲酸甲酸/mg/mgL L-1-1乙酸乙酸/mg/mgL L-1-1丙酸丙酸/mg/mgL L-1-1丁酸丁酸/mg/mgL L-1-1合计合计/mg/mgL L-1-1120120181815615610103 3187

12、18715015039539538538560607575915915180180792792952952134134244244212221222002006346341,1801,1801621621691692,1452,1452202204674671,3341,3342092091171172,1272,127降解温度与降解液中有机酸浓度的关系降解温度与降解液中有机酸浓度的关系三、三、SMRSMR装置技术原理装置技术原理降解温度对污泥脱水性能的影响降解温度对污泥脱水性能的影响四、四、SMRSMR装置技术工艺装置技术工艺SMRSMR装置工艺流程装置工艺流程反应器反应器分离器分离器生化生

13、化含水污泥含水污泥减量剂减量剂换热换热固相固相脱水脱水外排外排液相液相资源利用资源利用SMRSMR工艺工业化撬装式装置工艺工业化撬装式装置五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果项目项目结果结果试验条件试验条件处理前处理前含水率含水率/%/%98.198.197.897.8SSSS浓度浓度/mgL/mgL-1-119,87019,87021,10021,100VSS/mgLVSS/mgL-1-114,10014,10014,65014,650VSS/SS/%VSS/SS/%71.071.069.469.4处理后处理后SSSS浓度浓度/%/%6,4706,4709,0809,080SSSS去

14、除率去除率/%/%67.467.457.057.0VSSVSS浓度浓度/mgL/mgL-1-17107102,6402,640VSSVSS去除率去除率/%/%95.095.082.082.0SMRSMR装置不同条件对装置不同条件对SSSS和和VSSVSS的去除效果的去除效果污泥仅污泥仅SMRSMR装置处理后，装置处理后，SSSS和和VSSVSS均较处理前大幅降低，去均较处理前大幅降低，去除率分别达到除率分别达到67.4%67.4%和和95.0%95.0%。SMRSMR装置消解液沉降分离曲线装置消解液沉降分离曲线五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果污泥经污泥经SMRSMR装置处理，产生的

15、降解液沉装置处理，产生的降解液沉降性能好。降性能好。污泥残渣脱水泥饼含水率污泥残渣脱水泥饼含水率残渣泥饼外观残渣泥饼外观五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果污泥经过降解，残渣脱水性能好，脱水污泥经过降解，残渣脱水性能好，脱水泥饼含水率达到泥饼含水率达到40%-50%40%-50%。分析项目分析项目分析结果分析结果/mgL/mgL-1-1GB 5085.3-2007GB 5085.3-2007指标指标/mgL/mgL-1-1NiNi0.10.15 5CuCu0.10.1100100PbPb0.10.15 5ZnZn0.10.1100100BaBa0.10.1100100CrCr0.10.

16、11515CdCd0.10.11 1污泥经污泥经SMRSMR装置处理残渣重金属浸出结果装置处理残渣重金属浸出结果五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果污泥残渣脱水泥饼中的重金属稳定，浸出浓度均小于污泥残渣脱水泥饼中的重金属稳定，浸出浓度均小于0.1mg/L0.1mg/L，远低于国标指标，满足一般固废要求。，远低于国标指标，满足一般固废要求。项目项目氮磷钾氮磷钾/%/%有机质有机质/%/%污泥残渣（污泥残渣（工艺条件工艺条件）10.210.240.340.3污泥残渣（污泥残渣（工艺条件工艺条件）4.14.119.219.2建设部行业标准（农用泥质）建设部行业标准（农用泥质）3 32020建

17、设部行业标准（林地用泥）建设部行业标准（林地用泥）2.52.51818国家标准（园林绿化用泥）国家标准（园林绿化用泥）3 32525国家标准（土地改良用泥）国家标准（土地改良用泥）1 11616经经SMRSMR不同工艺不同工艺处理的残渣养分指标处理的残渣养分指标五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果污泥残渣脱水泥饼的氮磷钾、有机质含量分别符合农、林污泥残渣脱水泥饼的氮磷钾、有机质含量分别符合农、林等利用要求。等利用要求。SMRSMR工艺的减量效果十分显著，污泥体积、工艺的减量效果十分显著，污泥体积、TCODTCOD和和TNTN分别减分别减量高达量高达98.8%98.8%、95%95%和和

18、93%93%，减量效果近次于焚烧工艺。，减量效果近次于焚烧工艺。几种工艺处理含水污泥的效果对比几种工艺处理含水污泥的效果对比污泥指标污泥指标处理前处理前处理后处理后SMRSMR机械脱水机械脱水热干化热干化焚烧焚烧体积体积/m/m3 310,00010,0001201201,1801,1803303307070含水率含水率/%/%98985050838340401010TCOD/tTCOD/t1931939.79.71901901801800 0TN/tTN/t18181 1171716160 0五、五、SMRSMR装置运行效果装置运行效果六、经济技术分析六、经济技术分析几种工艺处理含水污泥运行

19、成本对比（元几种工艺处理含水污泥运行成本对比（元tt-1 -1 ）工艺名称工艺名称药剂费药剂费燃动费燃动费外委费外委费合计合计备备 注注SMRSMR484860603030138138投资较低投资较低机械脱水机械脱水5 51010235235250250投资低，不减污染物投资低，不减污染物热干化热干化3 32012016666270270投资高，不减污染物投资高，不减污染物焚烧焚烧3 32732731414290290投资较高，产生废气投资较高，产生废气注：污泥含水按注：污泥含水按98%98%计，残留固废外委费按计，残留固废外委费按20002000元元tt-1-1计计SMRSMR的处理费用最低，脱水和热干化工艺处理费用最高。的处理费用最低，脱水和热干化工艺处理费用最高。七、结七、结 论论表表3污泥处理成本对比（单位：元污泥处理成本对比（单位：元/吨，以吨，以SS=1%的污泥计）的污泥计）1 1、SMRSMR装置对生化剩余污泥减量效果显著装置对生化剩余污泥减量效果显著。对含水。对含水98%98%的