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污泥干化處理方式仍居首位 6種創新型污泥處理技術解析
來源:中國水網 發布者:管理 發布時間:2016-09-19

 

導讀:E20研究院據項目數據統計發現,機械脫水、熱干化、好氧發酵、厭氧消化以及干化焚燒的處置方式當前占比較高。在全國328污泥無害化處理處置項目中,污泥無害化處理項目中,干化的處理方式占比仍居首位。

隨著國家對“綠色、循環、低碳”的技術路線的重視,厭氧消化、好氧發酵,以及干化后用于建材利用或與生活垃圾、水泥廠、燃煤電廠協同處置、綜合利用的方式將有所發展。

此外,微生物水解蛋白、熱解氣化以及超臨界水氧化等資源化的處置技術雖然目前尚未出臺明確的政策支持、技術及項目尚未大規模開展,但后期值得關注。

污泥干化處理方式仍居首位

E20研究院據項目數據統計發現,機械脫水、熱干化、好氧發酵、厭氧消化以及干化焚燒的處置方式當前占比較高。通過對全國328污泥無害化處理處置項目數據統計,目前污泥無害化處理項目中,干化的處理方式占比仍居首位,其中機械深度脫水占比高于能源干化的處置方式占比,其原因在于,一方面在政策的指引下,大部分污泥脫水干化項目采用了機械脫水填埋的處置路線, 另一方面大部分污水處理廠BOT價格中的污泥處理處置費用是按照填埋的方式計算,考慮到成本效益最大化,深度脫水填埋或是污水廠的最優選擇。數據圖下圖:

圖1 污泥處理工藝占比(2016年03月數據測算)

數據來源:E20研究院

眾所周知,全國50%以上的垃圾填埋場已處于超負荷運轉狀態,污泥填埋的處置方式會隨著滿庫容的填埋場數量增多而受阻。在生態循環的大背景下,資源化之路將逐步受到業內重視。干化方面,能源干化后的產物其含水率較低,除可用于填埋外,還可進行森林覆土、土地沙化等土地利用方面,達到污泥后端處置資源化的目的。未來在新增項目中,機械脫水項目占比或將出現下降趨勢。

圖2 污泥干化工藝各路線占比(2016年03月數據測算)

數據來源:E20研究院

6種新技術解析

微生物水解干化蛋白提取

污泥微生物通過水解破壁處理后,其胞內蛋白質和水分得以釋放,再經過固液分離后,可到含水率35-45%(減量70%以上)、有機物消減40-50%的污泥殘渣和可資源化利用的含蛋白液體。目前天津裕川環境在該方面已取得一定成績。

圖3 微生物蛋白提取流程圖

污泥經水解處理后,其含蛋白液體經濃縮后可作為蛋白發泡劑和有機肥等利用,污泥殘渣可用做覆土、綠化土、土壤改良劑和建筑材料等。

圖4 微生物蛋白提取后端處置路線

值得注意的是,蛋白質提取工藝中保證了重金屬不會進入蛋白質,而蛋白可以用于工業制品,也可以進入農業,但這些也都要企業自身完成產業鏈整合的工作。目前裕川環境的污泥蛋白質提取工藝已成功運用,后期有望通過產業鏈上企業間的有機協調,打通蛋白進入農業的后端產業鏈。

熱水解+厭氧消化

熱水解預處理技術是以含固率15%~20%的脫水污泥為對象進行的厭氧消化技術。具體而言,該工藝是通過高溫高壓熱水解預處理,以高含固的脫水污泥(含固率15%~20%)為對象的厭氧消化技術。工藝采用高溫(155℃~170℃)、高壓(6bar)對污泥進行熱水解與閃蒸處理,使污泥中的胞外聚合物和大分子有機物發生水解、并破解污泥中微生物的細胞壁,強化物料的可生化性能,改善物料的流動性,提高污泥厭氧消化池的容積利用率、厭氧消化的有機物降解率和產氣量,同時能通過高溫高壓預處理,改善污泥的衛生性能及沼渣的脫水性能、進一步降低沼渣的含水率,有利于厭氧消化后沼渣的資源化利用。此工藝已在歐洲國家得到規模化工程應用。

與傳統消化相比,該工藝具備以下特色:(1)有機物轉化率高(2)無害化水平提高,完全殺滅病原菌,泥餅達到A級;(3)PH略高,可降低沼氣中的H2S和CO2濃度,使CH4含量提高;(4)減少污泥體積,提高污泥穩定性。

太陽能低溫復合膜干化

利用太陽能作為能源,將含水率80%~85%的脫水污泥均勻布入密閉的太陽能膜箱內,膜箱上表面為高透光率的太陽能低溫復合疏水膜,在太陽光照射下膜箱內溫度升高,與外界形成一定的溫差,污泥吸收熱能后實現水分蒸發,水霧在低溫復合疏水膜表層冷凝成液態水并流至集水管,蒸餾出水可回用或直接排放,得到含水率低于8%的干化污泥。

干化過程中污泥物料內水分的蒸發與冷凝均無動力消耗,實現節能環保。污泥處理后的干渣含水率很低,可直接用于制造活性炭,性價比較普通活性炭更高。此外,針對一般污泥中含有的寄生蟲卵這一無害化處理的難題,該工藝通過復合膜技術,不需添加任何輔助化學藥劑,使病原微生物等致病物質在密閉的膜箱空間內,被太陽光紫外線有效處理。金山環保利用該技術已在宜興建立了100噸/天的污泥處理處置項目,并已穩定。

超臨界水氧化技術

超臨界水氧化技術工藝流程為在超臨界水氧化系統內,污泥首先進行預處理,配置成泥漿并將濃度調整至設計值,然后經過高效預熱系統與來自高溫反應后物料進行換熱,達到反應溫度后進入超臨界反應裝置。在超臨界水狀態下物料與氧氣充分接觸,物料中有機質與氧氣在短時間內完成氧化反應,反應后產物作為熱源給冷物料換熱,多余熱量可通過蒸汽回收,換熱后的產物再經過分離系統實現氣-液-固三相分離。

超臨界水氧化技術原理為水的臨界點是溫度374.3℃、壓力22.05MPa,如果將水的溫度、壓力升高到臨界點以上,即為超臨界水(SCW),其密度、粘度、電導率、介電常數等基本性能均與普通水有很大差異,表現出類似于非極性有機化合物的性質。因此,超臨界水能與非極性物質(如烴類)和其他有機物完全互溶,同時超臨界水還可以和空氣、氧氣、氮氣和二氧化碳等氣體完全互溶,而無機物特別是鹽類在超臨界水中的電離常數和溶解度則很低。目前新奧環保已在廊坊的污泥處理處置企業自建示范項目中將該技術進行了應用。

熱解氣化

污泥熱解氣化技術是將污泥熱解氣化作為污泥處置的核心技術,以烘干、造粒、尾氣處置、廢渣利用為依托的系統工程。該技術工藝流程為:與處理后的污泥經過低溫烘干,去除污泥表面的附著水及內含水。烘干后的污泥在熱解氣化之前完成造粒,制成棒狀或片狀的均勻顆粒,烘干廢氣進入氣化系統,造粒后的污泥進行熱解氣化,污泥中的有機物被氣化成可燃氣體,無機物以殘渣的形式排出。可燃氣體燃燒處理,可以利用能量,同時將有害物質轉換為煙氣,干凈的熱解氣供應給發動機或者燃氣輪機;熱解出的固體殘渣性能穩定,可耐強酸腐蝕,而重金屬被固化在內較難析出,由于其容易濕潤,所以出渣裝置需配備防堵塞措施。

圖5 污泥熱解氣化工藝路線圖

熱解氣化技術在生活垃圾處理領域已有應用,并被譽為“第三代垃圾處理技術”,目前已有桑德集團、神源環保(神霧集團)等一批企業進入垃圾熱解氣化領域。與生活垃圾相比,污泥的熱值相對較低,后端資源化、能源化的處置方式或從成本經濟的角度考慮,有所阻礙,熱解氣化技術在污泥領域的發展還有待觀察。

蚯蚓堆肥

蚯蚓堆肥技術是在污泥堆肥的基礎上引入蚯蚓,蚯蚓以合適的營養物質作為食物源,最終以蚯蚓糞便的形式排出,其利用原理主要包括:蚯蚓體內分泌物的化學作用、腸道微生物的生化作用、研磨消化等物理作用。

該技術利用蚯蚓的特殊生態學功能和微生物的協同作用,可以加速有機物分解,并使有害物質得到妥善處理。其主要影響因素有:蚓種、溫度、碳氮比( C/N) 、物料含水率、調理劑等。

圖6 蚯蚓堆肥技術流程圖

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