13市政污水处理厂污泥处理处置资源化利用工艺线路策划要点定稿

武汉市城市排水发展有限公司董事长教授级高工熊红松概述•污泥处理处置工艺线路策划，必须考虑整个污泥处理处置全过程各个环节，如污泥的调理、药剂的投加、浓缩脱水过程中的各个工艺段负荷的安排、后期处置对当地能源依赖和综合利用、资源化利用后续产业链的对接等方面。•要做到污泥处理处置安全、可靠，污泥处理及其输送与储存环节绿色、低碳能量合理循环。形成最佳污泥处理处置技术线路。•污泥在污水处理厂内处理、厂外处置及其最终消纳流程图：•污泥的主要特性决定对后续资源化利用的方向，主要特性有：★污泥中有毒有害物质关系到深度处理的目标及最终处置方式。★污泥中有机物的量关系到污泥的热值，进而关系到最终污泥处置线路的选择•堆肥——主要处决于污泥肥分（氮磷钾）、微量元素、有机腐殖质。•焚烧——主要处决于当地能源配备情况。•建材利用——主要处决于污泥中有害有毒物质成分含量。一、污泥的主要特性二、污泥减量化处理要点•（一）、污泥调理•自由水：通过浓缩或机械脱水、易于从污泥中分离出来的水称为自由水。•束缚水：被束缚在污泥内及絮体之间、难以通过机械力去除的水称为束缚水。活性污泥中中总有机物以EPS形式分布在污泥颗粒表面和污泥颗粒之间，使污泥絮体颗粒呈胶装结构，易于水分子结合，使污泥中水分难以脱除。•调理的作用：需采用各种技术（化学调理和热处理）来破坏污泥中的胶体结构，提高机械脱水设备的效率。•（一）、污泥调理★在使用过程中，应该采用两种或两种以上的絮凝剂复合使用，发挥各混凝剂的优势，达到扩宽最佳混凝区域范围。二、污泥减量化处理要点•（二）、污泥浓缩•污泥浓缩是通过重力或机械的方式去除污泥中的一部分水分，减小体积。•主要有重力浓缩、机械浓缩、气浮浓缩。★污泥浓缩效率的高低，直接影响污泥脱水效率，应尽量使浓缩后的污泥含水率越低越好。二、污泥减量化处理要点•（三）、污泥脱水•机械脱水主要有带式压滤脱水、离心脱水及板框压滤脱水等方式。•1、带式脱水二、污泥减量化处理要点•含水率：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。•絮凝剂：0.8-1.5kg/吨污泥（含水率80%）。•处理成本：25~35元/吨污泥（含水率80%）。带式脱水机•（三）、污泥脱水•2.离心脱水二、污泥减量化处理要点•含水率：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％。•絮凝剂：1~2kg/吨污泥（含水率80%）。•处理成本：40~60元/吨污泥（含水率80%）。离心脱水机•（三）、污泥脱水•3、板框脱水机二、污泥减量化处理要点•含水率：进泥含水率要求一般为93％~95％，出泥含水率可达50%~60%。•药剂组合1：PAM：0.001-0.002吨/TDS（绝干污泥）＋PAC：0.06-0.1吨/TDS（绝干污泥）。•药剂组合2：生石灰：0.02-0.03吨/TDS（绝干污泥）＋FeCl3：0.06-0.1吨/TDS（绝干污泥）。•处理成本：70~100元/吨污泥（含水率80%）。板框脱水机•（三）、污泥脱水二、污泥减量化处理要点★从对环境的影响及运输成本考虑，脱水后的污泥含水率越低越好。★对于村镇型小规模的污水处理厂，应优先考虑采用堆肥，并在污泥脱水后现场就近堆肥直接利用。VTFY/W-7A型卧式搅拌反应器设备•（一）污泥厌氧消化•对有机物进行降解，使污泥稳定化，减少腐臭和污泥量。同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率；消化过程中产生沼气。可以回收生物质能源。•厌氧消化直接运行成本约60~120元/吨污泥（含水率80%）（不包括浓缩和脱水）。考虑沼气回收利用后，可节省部分运行成本。★由于建设费用、运行费用较高，目前运行的单元不多。三、污泥稳定无害化处理要点•（二）热水解•污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一定温度裂解，转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。主要包括低温热水解工艺(110~130℃)、高温热水解工艺(水解温度160-180℃)等。•运行成本：一般是150~250元/吨污泥（含水率80%）。★由于建设费用、运行费用较高，选用及运行单元不多。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•为满足污泥后续处置要求，进一步降低常规机械脱水污泥的含水率。•热干化工艺设备常用的主要有流化床干化、带式干化、桨叶式干化、卧式转盘式干化、立式圆盘式干化和喷雾干化等六种。★干化设施必须设置在靠近发电厂、水泥窑等有稳定热源（或蒸汽）的地点。三、污泥稳定无害化处理要点流化床干化带式干化桨叶式干化卧式转盘式干化立式圆盘式干化喷雾干化•（三）热干化•1、流化床干化•流化床干化系统中污泥颗粒温度一般为40℃~85℃，系统氧含量3%，热媒温度180℃~220℃。采用间接加热方式，热媒常采用导热油，可利用天然气、燃油、蒸汽等各种热源。但投资和维修成本较高。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•2、带式干化•带式干化工艺设备可采用直接或间接加热方式，可利用各种热源，如天然气、燃油、蒸汽、热水、导热油、来自于气体发动机的冷却水及排放气体等。•带式干化有低温和中温两种方式。•单位蒸发量下设备体积比较大；采用循环风量大，热能消耗较大。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•3、桨叶式干化•桨叶式干化一般采用间接加热，结构简单、紧凑。热媒首选蒸汽，也可采用导热油（通过燃烧沼气、天然气或煤等加热）。通过中空桨叶和带中空夹层的外壳进行热传递，具有较高的热传递面积和物料体积比。•污泥颗粒温度80℃，系统氧含量10%，热媒温度150℃~220℃。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•4、卧式转盘式干化•采用间接加热，热媒首选饱和蒸汽，其次为导热油（通过燃烧沼气、天然气或煤等加热），也可以采用高压热水。结构紧凑，传热面积大，设备占地面积较省。•全干化工艺颗粒温度105℃，半干化工艺颗粒温度100℃；系统氧含量10%；热媒温度200℃~300℃。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•5、立式圆盘式干化•采用间接加热，热媒一般只采用导热油（通过燃烧沼气、天然气或煤等加热）。•结构紧凑，传热面积大，设备占地面积较省。•污泥全干化处理，颗粒温度100℃~40℃，系统氧含量5%，热媒温度250℃~300℃。三、污泥稳定无害化处理要点•（三）热干化•6、喷雾干化•原理：喷雾干化系统是利用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体（空气、氮气、过热蒸汽或烟气）干燥雾滴。，进塔温度为400℃~500℃，排气温度为70℃~90℃。•成本：含水率80%污泥，全干化成本400~500元/吨，半干化成本250~350元/吨。•特点：易实现机械化和自动化，占地面积小。干化设施靠近靠近发电厂、水泥窑等有稳定热源（或蒸汽）的地点建立可以大大降低生产运行成本。三、污泥稳定无害化处理要点•（一）好氧发酵（堆肥）、污泥土地利用•1、好氧发酵（堆肥）•原理：通过好氧微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质。•成本：每吨含水率80%污泥成本120~160元。•2、污泥土地利用•用途：经无害化和稳定化处理后的污泥，以有机肥、基质、腐殖土、营养土等形式用于农业、林业、园林绿化和土壤改良等方面，使污泥中的有机质及氮磷等营养资源得以充分利用。四、污泥资源利用处置要点•（一）好氧发酵（堆肥）、污泥土地利用•3、污泥堆肥国家标准•农用为主的有机肥料、园林绿化、生态修复与植被恢复。对泥质养分与有机质、重金属、物理性质、腐熟度、卫生指标等都有一定要求。•(1)《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》•(2)《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》•(3)《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》•(4)《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》•(5)《农用污泥中污染物控制标准》•(6)《城镇污水处理厂污泥处理技术规程》四、污泥资源利用处置要点•（一）好氧发酵（堆肥）、污泥土地利用★随着对环境理念的深入认识，越来越多的人们认识到从污水处理过程中产生的各类有机营养物质，应该回到大自然中。国家相关部门已经对此发布了一系列政策，有序引导污水处理厂污泥进行堆肥。★好氧发酵（堆肥）将成为一体主流的技术线路。四、污泥资源利用处置要点•（二）污泥焚烧•利用污泥中的热量和外加辅助燃料，通过燃烧实现污泥彻底无害化处置。•1、独立焚烧•污泥焚烧炉主要包括流化床焚烧炉、回转窑式焚烧炉和立式多膛焚烧炉。流化床焚烧炉结构简单、操作方便、运行可靠、燃烧彻底、有机物破坏去除率高。★独立焚烧建设和运行费用高，由于选址地点存在避邻效应，存在周边居民的反对。最好有周边电厂、水泥窑协同焚烧。四、污泥资源利用处置要点•（二）污泥焚烧•2、污泥的水泥窑协同处置•原理：水泥窑中的高温能将污泥焚烧，并通过一系列物理化学反应使焚烧产物固化在水泥熟料的晶格中，成为水泥熟料的一部分。•成本：污泥的水泥窑协同处置投资和成本一般含水率在60%~85%的市政污泥就可以直接进入水泥窑直接进行混烧处置，采用国产设备，投资成本在6~10万元/吨污泥(含水率80%)，不含征地费；若干化设备采用进口设备，运行处理成本在80~120元/吨污泥(含水率80%)。★这是一条很好的技术线路，污泥焚烧后，彻底与水泥材料混合在一起综合利用，没有飞灰。四、污泥资源利用处置要点•（二）污泥焚烧•3、污泥与热电厂、垃圾焚烧厂协同处置•特点：污泥干化后具有一定热值，采用热电厂、垃圾厂协同焚烧处置，既可以利用现有的余热作为干化热源，同时利用现有的焚烧和尾气处理设备，节省投资和运行成本。•投资：投资成本在10~15万元/吨污泥(含水率80%)；若干化设备采用进口设备，投资成本在30~40万元/吨污泥(含水率80%)。•成本：若采用国产的空心浆叶式干化机，运行成本约为100~180元/吨污泥（含水率80%，不包括固定资产折旧），其中电耗约55~60kWh/吨污泥（含水率80%）。★这也是一条值得采用的技术线路，可以充分利用现有设施和热源。四、污泥资源利用处置要点•（二）污泥焚烧•4、建材利用•特点：污泥的建材利用主要是指以污泥作为原料制造建筑材料，最终产物是可以用于工程的材料或制品。★这条技术线路，要考虑污泥泥质指标；当地热源情况，尽量利用热源。建材产品的开发要结合市场需求。四、污泥资源利用处置要点•（一）十大要点•1.污泥的主要特性决定污泥后续资源化利用的方向；•2.在污泥脱水前，需采用各种技术来破坏污泥中的胶体结构，实现污泥的高效脱水；•3.在使用过程中，应该采用两种或两种以上的絮凝剂复合使用，发挥各混凝剂的优势，达到扩宽最佳混凝区域范围；•4.污泥浓缩效率的高低，直接影响污泥脱水设施效率；•5.从对环境的影响及运输成本考虑，脱水后的污泥含水率越低越好；•6．对于村镇型小规模的污水处理厂，可以考虑现场堆肥后直接土地利用；•7．随着对环境理念的深入认识，越来越多的人们认识到从污水处理过程中产生的各类有机营养物质，应该回到大自然中。要有序引导在污泥泥质许可的情况下，进行堆肥和土地化利用；•8.污泥深度干化设施必须在靠近发电厂、水泥窑等有稳定热源（或蒸汽）的地点建立；•9.为避免避邻效应，尽量与周边电厂、水泥窑协同处理，充分利用现有设施和热源；水泥窑协同焚烧彻底与水泥材料混合在一起综合利用，没有飞灰；•10.污泥建材利用要考虑污泥泥质指标；当地热源情况，尽量利用热源。建材产品的开发要结合市场需求。五、污泥处置利用十大要点•（一）资源化利用发展目标六、未来污泥处置利用预测123•（二）资源化利用发展趋势•1、随着污泥中有机质含量的不断提高，以利用无机质为主的建材利用技术路线将越来越不能适应污泥的发展方向。•2、污泥水解后制气或制水肥（均利用其易降解有机质）利用、残渣做园林改良土或干化焚烧后建材利用是发展方向。六、未来污泥处置利用预测•（三）资源化利用政策导向•国家对焚烧路线的排放也会越来越严格，再加上处理成本、飞灰处理、避邻效应等问题，将在一定程度上限制着焚烧路线的发展。•（四）顺应城市发展形势•随着中国城市化进程的发展，土地的集约化、标准化、工厂化经营将会