污泥碳化工艺的特点与发展展望

1、2010 年第 5 期工程技术研究人力资源管理renliziyuanguanli污泥碳化工艺的特点与发展展望毕三山(浙大海元环境科技有限公司浙江杭州 310000)【摘要】随着污水治理技术的飞速发展,曾经制约我国经济发展的水环境污染问题已经得到很大改善,但在污水处理过程中产生的污泥, 如果处理处置不当,会给环境带来严重的二次污染。文中分析了传统污泥处理处置方法的局限性,介绍了污泥碳化工艺历史与发展,结合中国国情对污泥碳化工艺在国内的发展前景做了分析。【关键词】污泥处置污泥处理设备 污泥碳化 发展趋势【中图分类号】 C 9 3【文献标识码】 A【文章编号】1673 - 8209(2010)05

2、-0263 - 021 我国污泥生产处置现状取消污泥返混等复杂设备是降低造价的关由水, 有利于提高机械脱水效率, 而且细胞破据国家环保部门统计,到 2015 年,我国城键 。碎技术可以避免直接蒸发水分所产生的高能镇污水处理率将达到 60%,届时每年全国污泥细胞破碎技术可促进非自由水转化为自耗。所以在未来, 以细胞破碎技术为基础的产生量将达到 3560 万 t,污水处理厂将达到1800 座。中国目前污泥处置的现状是 83% 以上弃置,10% 焚烧,6% 填埋,不到 1% 的污泥是通过堆肥等技术处理后回用于土地,污泥的二次污染已经成为亟待解决的环境问题。2 国际污泥处理技术与设备国际上, 西方发达

3、国家经济雄厚、技术先进、处理程度较高。各个国家和地区又根据自己的实际情况来选择某种较为合适的处理方法。例如,西欧主要以间接热干化为主,美、英、北爱尔兰三国以填埋、农用为主,而日本主要采用焚烧。间接热干化在发达国家已成处理前处理后为一条重要的途径,欧洲如德国、荷兰等国建图 1 细胞结构的破坏7有大型污泥预干化厂,预干化的污泥含水达到表 1 干化工艺投资运行成本60% 后,进入电厂焚烧,或者堆肥农用,实现能源再利用。国外经过几十年的发展,污泥干化设备有许多不同的种类,其中常见的类型有:(1)直接加热式。原理为对流加热,代表设备有转鼓、流化床等 ;(2)间接加热式。原理为传导或接触加热,代表设备有螺

4、旋、圆盘、薄层、碟片、桨式等;(3)热辐射加热式。有带式、螺旋式等。最常用的类型是直接加热转鼓式、间接加热圆盘式 / 板片式和流化床三种。目前,全世界大约有 50 余家污泥干燥公司 , 包括 : A n d r i t z G r o u p , V o m m ,Bakerrullman,Berlie Technologies Inc,Flo-D r y , 大川原公司, 奈良, 西格斯, U S F i l t e r ,Atlas - Stord, 等,纵观 40 年来污泥干化技术的发展历程,可以看出污泥干化采用的仍是几十年前的传统干燥技术, 只不过经过一定的改造, 以使之更适应污泥这种

5、物料而已,技术壁垒并不高。干化工艺是一种综合性、实验性和经验性很强的生产技术,其发展趋势在于以安全和效率为目标, 以干燥器结构为中心、综合一系列边缘技术的持续不断的改进过程。发达国家干化焚烧技术已经相当成熟,但是设备复杂,造价高昂,运行费用较高,操作也比较困难。在国内一般的企业和城市难以大规模推广,所以开发适合中国国情的污泥处理工艺设备迫在眉睫。开发污泥干化环节的节能降耗技术是实现资源循环型污泥处理利用系统的着力点。降低含水率是实现污泥处理节能降耗的基础,提高消化效率是实现污泥能源回收的核心。- 2 6 3 -2010 年第 5 期人力资源管理renliziyuanguanli表 2 干化工艺

6、投资运行成本工艺将开辟广泛的市场空间。和惰性气体保护系统, 降低了投资成本、操作难度和爆炸危险。3 污泥碳化技术特点(3)产生的废气较少,减少了对环境的二次低温碳化技术主要由 EnerTech(能源技污染;滤液 BOD 非常高生化性很好,能有效改术)公司研发推广,技术名称为 SlurrycarbTM,善很多地方污水厂 B/C 比过低的问题。该工艺是连续式的。其工艺是将污泥加压至(4)碳化后污泥的高位发热值达到 32436-10MPa,通过热交换器,加温至 400-450°达卡 / 公斤污泥,比碳化前污泥的热值减少了F(204-232)。热化分解反应时,污泥中的有6.8%,污泥热值得以

7、最大限度保留,为后续资机物被分解, 二氧化碳气从固体中被分离, 同源化处置创造了有利的基础。时又最大限度地保留了污泥中的碳值,使最终产物中的碳含量大幅提高。4 污泥处理工程案例3.1 污泥碳化技术原理见表 1 。(1)破坏污泥细胞,释放细胞内水分基于对污泥细胞结构和水分布的原理5 污泥干化工艺投资和运行成本分析(2)热作用下有机物水解,破坏胶体结构见表 2 。基于对污泥胶体结构和物理化学降粘度的由表 2 可知,低温碳化技术在运行成本上原理有很大的优势,工艺和操作难度都较其它工艺3.2 污泥碳化技术特点低。目前, 即使在美国, 低温碳化也是处于起(1)通过对污泥改性提高脱水性能步阶段, 技术使用

8、费, 设计费等相对收取的较(2)污泥碳化技术没有变相,能耗比传统干高, 一旦国产化批量推广, 整体造价还会大幅燥技术低 50%,比直接焚烧低 80%。度降低。图 1 为污泥经碳化处理前后电镜图,可以比较清晰的看到污泥经过低温碳化处理后细6 结语胞外聚合物( E PS ) 被彻底破坏, 大大降低了(1)污泥低温碳化起步比较晚,发展的空间EPS 的持水性,与此同时大量微生物细胞壁也巨大, 随着研究的深入, 投资成本还将进一步在处理过程中破裂。所以经碳化处理后的污的降低。泥能够采用传统的脱水方法将污泥含水率控(2)在温度 210260,压力 610MPa制在 50% 以内。条件下,污泥发生裂解,脱水

9、后含水率为 50%3.3 污泥碳化技术优势以下,符合国家建设部 CJ/T 249 2007关(1)低温碳化后的污泥更加有利于厌氧消于城镇污水厂污泥处置 混合填埋泥质标化和堆肥,为污泥的资源化处置提供了广泛的准的填埋要求。前 景 。(3)在污泥低温碳化过程中,绝大多数的碳(2)物料在整个工艺流程中都能用特种泵值保留在了最后的碳化物中,为污泥碳化物的泵送, 省去了大量固态污泥传输、返混设备资源化再利用提供了条件。工程技术研究参考文献1 杨新海,张辰.上海市石洞口城市污水处理 厂污泥干化焚烧工程,中国水网,2004.2 胡龙,何品晶,邵立明.城市污水污泥热干 燥处理技术及其应用分析J重庆环境科 学,

10、1999,21(1):51 - 54 .3 李金红,何群彪.欧洲污泥处理处置概况 J . 中国给水排水, 2 0 0 5 , 2 1 ( 1 ) : 1 0 1 - 1034 于洪江,杨金凯.污泥低温碳化技术的中试 研究J.中国建设信息水工业市场,2009, ( 3 ) : 55 - 5 7 .5 夏洲,王伟,王治军,等.城市污泥低压氧化 的中试研究.哈尔滨商业大学学报,2005, 21(2):153 - 156.6 马士禹,唐建国,陈邦林.欧盟的污泥处置 和利用 J . 中国给水排水,2006,22( 4) : 102 - 105 .7 王伟.城市污泥处理处置的关键问题与水 热处理技术. 无

11、锡. 2009 . 5 .8 黄鸥.污水厂污泥处理处置的思路与几种 处理方法的应用.2009 第四届水处理行业 新技术新工艺应用交流会.9 Doppler M. Bioet hanol plant of Agranabioet hanol . GmbH in Pischelsdorf . Zuckerindust rie ,2008,33(2):7983.10Superuser S. Features in t he Decem-ber 2001 edition of Water21.Water21, IWA Publishing,2007.11.河南永正机械设备有限公司联系人：刘相国QQ:2

12、660959651电话上接 262 页)价较低而易出现工程质量问题的部位,应适当 提高工程造价, 有关管理部门应重视, 杜绝一 味地降低工程造价,而忽视工程质量的现象。5 现场监理不到位原因及对策施工现场监理行为不到位是造成质量问题的一个重要原因。个别监理单位为了寻求 经济效益挂靠高级资质承接监理业务,项目监 理机构的人员资格、配备不符合要求,存在监 理人员无证上岗的现象,现场监理质量控制体 系不健全, 监理人员对材料、构配件、设备 投入使用或安装前未进行严格审查,没有严格 执行见证取样制度,甚至对隐蔽工程没有进行 有效的监理,有的项目监理机构甚至未按规定程序组织检验批、分项、分部工程的质量验攻关,抓住重点,以点带面,制定行之有效的治收, 就进入下道工序施工, 许多质量隐患得不理方案。到及时解决。所以各监理企业要加强内部管理,建立健参考文献全质量控制体系,加强项目监理机构的质量管1 现行建筑设计规范大全S.北京:中国建筑理, 严格按照国家相关规定配备监理人员, 督工业出版社,2005.促现场监理人员认真履行各自监理职责。建2 现行建筑结构规范大全S.北京:中国建筑设行政主管部门加强对监理单位的监督管理,工业出版社,2005.提升施工现场监理质量。3 现行建