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行業動態

【技術分享】污泥處理處置綜合解決方案

污泥處理處置背景


隨著我國經濟持續快速穩定發展,我國城鎮污水處理規模日益提升,污泥產量也相應增加。據統計,2019年我國污泥產量已超過6000萬噸(以含水率80%計),預計2025年我國污泥年產量將突破9000萬噸。但是,由于我國長期以來“重水輕泥”,污泥處理處置沒有與污水處理同步提升,污泥處理處置問題未能得到有效解決,形勢十分嚴峻。



污泥特性及處置現狀


污泥性質


污泥作為污水處理的副產物,富集了污水的污染物質(重金屬、難降解有機物、持久性有機物、微塑料等)和營養物質(C、N、P等),源頭上具有“資源”和“污染”雙重屬性。污泥中含有的豐富有機質可通過厭氧處理得到甲烷生物氣(沼氣)、氫氣(H2)等熱值較高的燃料,另外也能通過蛋白質提取等技術回收污泥中豐富的資源。處理后的穩定產物還能實現土地利用(營養物質、有機質穩定化處理產物)和建材利用(無機物)等,從而實現污泥的穩定化、無害化和資源化。

與發達國家相比,我國城鎮污水處理廠污泥具有有機質含量低、含沙量高、產量大等特點,因而污泥處理處置技術路線的選擇應結合我國城鎮污水處理廠污泥的特定性質,充分考慮污泥的“資源”和“污染”雙重屬性,實現環境、經濟和社會效益的最大化。

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我國污泥的處理處置現狀


國家“水十條”明確指出污水處理設施產生的污泥應進行穩定化、無害化和資源化處理處置,并禁止處理處置不達標的污泥進入耕地,從而保障污水廠污泥的全量安全處置,處理過程和處置環節不會對環境產生二次污染。

目前我國常用的污泥處理技術主要包括污泥濃縮技術、污泥脫水技術、污泥厭氧消化技術、高溫好氧發酵技術、污泥熱干化技術等。

經過處理的污泥需要進行安全處置。目前我國通常采用的處置方法有土地利用(農用)、焚燒、衛生填埋。但這些處置方式現在都遇到了不同程度的阻礙:土地利用對污泥泥質要求較高,污泥中重金屬和其他有毒有害物質往往超標;由于污泥含水率較高,焚燒的能耗太高,不生態環保;衛生填埋通常遇到無地可埋的尷尬處境。

由于污泥處理處置責任主體及最終處置路線不明確、法律法規監管體系不完善及我國城市污水處理廠早期建設過程中存在的嚴重“重水輕泥”現象,當前我國污泥處理設施僅基本實現污泥的減量化, 并未真正實現“三化”,存在嚴重的二次污染風險。據統計污泥厭氧消化普及率僅為3%,遠低于發達國家50%的水平。目前我國的污泥處理處置與發達國家間存在的差距主要體現在:我國污泥處理設施處理能力不足;污泥穩定化、資源化利用率不足;綠色生態化處置方式不足等。

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污泥處理處置技術




目前國內污泥來源廣泛,如造紙、印染、制革、市政、通溝、清淤等,主要處置方法有填埋、焚燒、土地利用、建材,占比分別為34%、25%、21%、20%。截至2020年,全國污泥總處置量約6177萬噸,未處置量不詳(600—3000萬噸不等)。

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主流污泥處理、處置工藝示意圖如下:

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污泥處理處置方案比選




綜合解決方案受多因素制約,如處理處置成本、土地資源占用、處理能力、產品出路之間存在較大矛盾,尤其是大中型城市。如從處理處置成本看,衛生填埋最便宜,約100-150元/噸,“干化+獨立焚燒”最貴,少則450元/噸,多則730元/噸,但從土地資源占用看,衛生填埋需求相當大;從處理能力和出路來講,衛生填埋雖穩定性非常好,但土地越來越稀缺、審批手續繁瑣難度大,堆肥土地利用存在季節性需求,尤其北方地區。

 

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推薦的污泥處理處置工藝路線




2020年07月28日,發改委、住建部聯合印發了《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》的通知,提出“鼓勵采用生物質利用+焚燒的處置模式,將焚燒灰渣用作建材原料”、“推廣無害化、減量化處理后的污泥用于土地利用”。


肖勇指出,為迎合相關政策導向,目前“泥沙分離-高干脫水-好氧堆肥”、“高干脫水-低溫干化-摻燒”、“泥沙分離-高干脫水-焚燒處置”等多種系統,其分別適合南方中小城市、二三線城市、特大一線城市。

 


系統1

“泥沙分離-高干脫水-好氧堆肥”系統



工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→泥沙殺菌、分離→高干脫水→好氧堆肥

主要特點:殺菌徹底,全程密閉,低溫低味;無鋁鹽和重金屬,有機質含量高;藥劑易得,安全無害。

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系統2

“高干脫水-低溫干化-摻燒”系統



工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→高干脫水→低溫干化→電廠/水泥窯摻燒

主要特點:出泥量少;熱值高,摻燒工藝簡單;全程密閉,低溫低味;高干脫水;藥劑易得,安全無害

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系統3

“泥沙分離-高干脫水-焚燒處置”系統



工藝路線:污水廠污泥→污泥調理→泥沙分離→高干脫水→有機泥余熱干化、焚燒處置+無機泥建材利用

主要特點:出泥量少;熱值高,摻燒工藝簡單;全程密閉,低溫低味;高干脫水;藥劑易得,安全無害

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概述:
  
空心槳葉干燥機可對膏狀、顆粒狀、粉狀、漿狀物料間接加熱或冷卻,可完成干燥、冷卻、加熱、滅菌、反應、低溫煅燒等單元操作。設備中 特殊的楔型攪拌器傳熱槳葉,具有較高的傳熱效率和傳熱面自清潔功能。是連續式節能型干燥設備??招妮S上密集排列著楔型中空槳葉,熱介質經空心軸流經槳葉。單位有效容積內傳熱面積很大,熱介質溫度從-40℃到320℃,可以是水蒸汽,也可以是液體型:如熱水、導熱油等。間接傳導加熱,沒有攜帶空氣帶走熱量,熱量均用來加熱物料。熱量損失僅為通過器體保溫層向環境的散熱。楔型槳葉傳熱面具有自清潔功能。物料顆粒與楔型面的相對運動產生洗刷作用,能夠洗刷掉楔型面上附著物料,使運轉中一直保持著清潔的傳熱面。槳葉干燥機的殼體為W型,殼體內一般安排二到四根空心攪拌軸。殼體有密封端蓋與上蓋,防止物料粉塵外泄及收集物料溶劑。出料口處設置一擋扳,保證料位高度,使傳熱面被物料覆蓋而充分發揮作用。傳熱介質通過旋轉接頭,流經殼體夾套及空心攪拌軸,空心攪拌軸依據熱介質的類型而具有不同的內部結構,以保證最佳的傳熱效果。
應用:
 石化行業:聚烯烴粉體、聚碳酸酯樹脂、高、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚縮醛顆粒、尼龍6、尼龍66、尼龍12、醋酸纖維、聚苯硫醚、丙烯基樹脂、聚丙烯、工程塑料、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚脂、聚甲醛、苯乙烯—丙烯腈共聚、乙烯—丙烯共聚。 
 環保行業:污泥、電鍍下水污泥、鍋爐煙灰、糖廠廢渣、制藥廠廢渣、味精廠廢渣、煤灰。
 飼料行業:醬油渣、骨基飼料、酒糟、食品下角料、蘋果渣、橘子皮、豆粕、雞骨飼料、魚粉、飼料添加劑、生物渣泥 。
 食品行業:淀粉、可可豆、玉米粒、食鹽、變性淀粉、藥品。
 化工行業:純堿、氮磷鉀復合肥、高嶺土、膨潤土、白碳黑、碳黑、磷石膏、硫酸鈣、硝酸鈣、碳酸鎂、氰化鈉、氧化氟化鈉、氫氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、分子篩、染料、皂素。
特點:
 傳熱面積大,結構緊湊,占地面積小。
 熱能利用率高,能耗低,裝料量可達筒體體積的70~80%,由于間接加熱,沒有大量攜帶空氣帶走熱量,干燥器外壁又設置保溫層,蒸發1kg水僅需1.2kg水蒸氣。
 楔形槳葉具有自凈能力,可提高槳葉傳熱作用。
 物料適用性廣,使用不同熱介質,即可處理熱敏物料,又可處理需高溫干燥的物料。常用介質有:水蒸汽、導熱油、熱水、冷卻水等。既可連續操作也可間歇操作,可在很多領域應用。
 操作穩定,產品干燥均勻。由于楔形槳葉特殊的膨脹攪拌作用,使物料充分與傳熱面接觸,使得在軸向區間物料的溫度,濕度,混合梯度很小,保證了工藝的穩定性。
 操作費用低,該設備正常操作僅需1人,低速攪拌及合理的結構。磨損量小,維修費用很低。

工藝流程:

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