电渗透污泥高干脱水技术

电渗透污泥高干脱水技术及其应用北京海斯顿水处理设备有限公司湖北合加环境设备有限公司2015年11月21日北京海斯顿水处理设备有限公司（桑德国际有限公司）湖北合加环境设备有限公司（桑德环境资源股份有限公司）联合开发（桑德集团有限公司）第一部分我国市政污泥干化脱水技术现状第二部分电渗透污泥高干脱水机工作原理第三部分电渗透污泥高干脱水设备及性能第四部分本技术在污泥脱水中的应用案例第五部分本技术与其他技术相比之竞争力汇报提纲第一部分我国市政污泥干化脱水技术现状1.市政污泥产生量及处置状况•污泥产量：根据十二五规划，到2015年我国污水日处理能力将达到2.08亿立方米，污水处理率将增长到85%左右，同时市政污泥产生量将突破3500万吨/年（含水率80%），预计到2020年污泥产量将突破年6000万吨。•污泥特点：高含水、难脱水；富含有机质、易腐败、产恶臭；含有病原微生物和重金属等污染物。1.1目前我国污泥处理率依然很低相关资料显示，在已建成的污水处理厂中，有污泥稳定处理设施的不到四分之一。实际情况可能远远小于这个比例！严格说来，目前的污泥处置技术路线大多还不能算作最终处置！1.2污泥处置关键问题•污泥处置技术众多，包括厌氧消化、热水解+厌氧消化、生物堆肥、污泥烧砖、脱水+填埋、脱水+焚烧、热干化+焚烧、水泥窑协同焚烧、污泥炭化等。但目前国内还没有一种技术路线能够得到全面推广应用。这些技术路线大多只能归类为中间处理过程！•一直以来国内市政领域重污水、轻污泥，使得污泥处置长期欠账，大量的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，致使许多城市“污泥围城”。过度强调“资源化”也使社会产生很大的误区！污泥处置至今缺乏足够的市场驱动力，无法形成能够普遍适用的市场模式。污泥中水分存在的形式与脱除方式2.污泥特性※间隙水（70%）——浓缩法※毛细水（20%）——离心、压滤※吸附水（7%）——加热、电动※内部水（3%）——加热法间隙水并不与固体直接结合，因而容易分离。也叫“自由水”。由于毛细力的作用形成毛细结合水。表面吸附水为在表面张力作用下吸附的水分。内部水是指细胞内部的水。后三种也叫“束缚水”。含水率对污泥所呈状态的影响2.污泥特性含水率100%0%85%65%流态塑态固态55%35%粘滞区不同TS与VS/TS下的湿污泥低位热值2.污泥特性304050607080-200002000400060008000100001200014000Wetbasenetcalorificvalue(kJ/kg)VSS/SS(%)20%SS25%SS30%SS35%SS40%SS45%SS50%SS55%SS60%SS65%SS70%SS75%SSVS/TS(%)20%TS25%TS30%TS35%TS40%TS45%TS50%TS55%TS60%TS65%TS70%TS75%TS几个概念：北方城市污泥有机质含量高，热值也高。800大卡可以自持燃烧，大于1100大卡的能够回收热量标准煤低位发热量为7000大卡/公斤。1大卡=4.185千焦3.污泥脱水干化的重要意义•污泥处置的原则：减量化、无害化、资源化减量化、稳定化、无害化、资源化污泥减量是大前提、基本前提脱水干化是污泥处理处置之关键——也是最主要的难题之一3.污泥脱水干化的重要意义•污泥脱水的重要意义：污泥含水率减少对污泥减量（减容）是最直接的：污泥中挥发性固体比重1.0，灰分比重约2.5~2.65干污泥比重1.2~1.30.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.0070%80%90%100%污泥总量含水率0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.0030%50%70%90%污泥总量含水率3.污泥脱水干化的重要意义•污泥脱水是污泥处置的重要环节：厌氧消化热水解+厌氧消化生物堆肥脱水+填埋脱水+焚烧热干化+焚烧污泥烧砖水泥窑协同焚烧…………污泥处置技术在其工艺中都需要配套高水平污泥脱水技术4.污泥脱水、干化技术现状阳光棚干化带式压滤机离心脱水机厢式隔膜压滤机热干化设备第二部分电渗透污泥高干脱水机工作原理1.脱水原理（一次作用）阳极板阴极板定板动板水分子阳离子污泥粒阴离子排水++++++++++----------液压驱动液压驱动采用“机械梯度压滤”与“电渗透”耦合原理，不添加化学药剂，实现固液分离，避开固汽分离相变汽化潜热阶段。2.脱水原理（二次作用微观模型）在电化学反应作用下，电解水定向强力移动，细胞内分子布朗运动加剧、温度升高、压力增大，使得细胞膜破裂、胞内水流出。2.1脱水原理（二次作用微观）2.2电渗透污泥脱水的灭菌效果含水率42%的泥饼稀释105倍含水率81%的原泥稀释105倍菌落计数报告数量(个/g湿泥)换算数量(个/g干基)灭菌率(%)1#2#3#原泥4004484804.43×1072.33×10896.70泥饼5241414.47×1067.71×106表2.电渗透处理前后污泥细菌数量1.2甘源水务污水处理厂污泥2.3电渗透污泥脱水的灭菌效果含水率44%的泥饼稀释106倍含水率79%的原泥稀释108倍菌落计数报告数量(个/g湿泥)换算数量(个/g干基)灭菌率(%)1#2#3#原泥70811369349.25×10104.40×101199.85泥饼3963183743.63×1086.48×108表1.电渗透处理前后污泥细菌数量1.1嘉鱼嘉清污水处理厂污泥第三部分电渗透污泥高干脱水设备及性能1.电渗透污泥高干脱水设备研发过程：2007年启动研发，2014年完成工程试验；技术特点：将“机械梯度压滤”与“电渗透”相耦合；主机组成：滤室组件、阳极装置、阴极装置、液压系统、接液翻板、除垢系统、主机支架、PLC控制柜等。系统越简单可靠性越高。型号处理能力t/h外形尺寸mm装机功率kWEPG501.2~1.59200×2400×2200240EPG1002.5~3.011000×2700×2400390EPG5移动式0.1~0.210000×2300×240040表1.电渗透污泥高干脱水机的型号规格臭味处理装置滤液回流处理装置电渗透污泥高干脱水机城镇污泥（含水率80%~95%）污泥储罐2.电渗透污泥高干脱水系统工艺简单堆肥填埋泥饼料斗焚烧污泥螺杆泵3.电渗透污泥高干脱水效果污泥重量因干化脱水而发生变化0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.0030%40%50%60%70%80%90%100%污泥总量含水率减容60%~70%；电耗80~90kWh/t；热值1000~1300kCal/kg；杀灭病原微生物去除部分重金属离子；所产泥饼异味小；浸泡2月后，返溶率5%。含水率80%含水率40%浸泡试验泡后晾干初沉池污泥表2.本设备对不同行业污泥的脱水效果序号各行业污泥含水率降至1市政污泥40%2电镀污泥30%3餐厨沼渣40%4化工污泥30%5石化/含油污泥40%6皮革、食品污泥30%7造纸污泥30%8印染污泥40%第四部分本技术在污泥脱水中的应用案例1.咸宁甘源水务污泥高干脱水示范工程项目规模：25t/d，污泥脱水后含水率从80%降至40%；项目位置：湖北省咸宁经济开发区温泉工业园；投产时间：本工程于2014年09月份建成投产；核心设备：1台×EPG50干化设备，单机功率16.5kW；项目投资：总投资580万元，其中建设投资530万元；脱水车间：500m2，其中含预留1台设备位置；系统运行：定员4人，电耗1600kWh/d；水耗3t/d。2.亳州市垃圾焚烧发电及污泥处理项目一期规模：垃圾600t/d+污泥100t/d，含水率降至40%；项目位置：安徽省亳州市谯城区十河镇卞铺村；投产时间：本工程于2015年11月份建成投产；干化设备：4台×EPG50干化设备，单机功率16.5kW；干化投资：总投资2100万元，其中设备投资1900万元；脱水车间：单层建筑，面积500m2，高度为6.3m。3.北京肖家河污泥深度脱水项目项目规模：100t/d，污泥脱水后含水率从80%降至40%；项目位置：北京海淀肖家河污水处理厂；项目进展：现处设备生产阶段，2015年12月建成投产；核心设备：2台×EPG100干化设备，单机功率22kW；项目投资：总投资2016.86万元，其中建设投资1980万元；项目占地：污泥脱水车间500m2；系统运行：定员4人，电耗100kWh/t。第五部分本技术与其他技术相比之竞争力1.技术优势减量化：无需投加任何药剂。能够脱除污泥中间隙水、毛细水、吸附水和部分结合水，泥饼含水率40%，遇水返溶率5%，实现减容70%。无害化：通过摧毁微生物细胞膜，杀灭污泥中的蛔虫卵和病原微生物；利用阳离子向阴极迁移现象，去除部分重金属离子。能源化：污泥水分的深度脱除，使泥饼的低位热值提升至1000~1300kCal/kg，不仅能够自持焚烧，而且可回收热能。表3.本高干脱水与其他干化脱水之成本对比运行成本元/t工程投资万元/t含水率至%单位成本元/kg水本高干脱水97.619400.15隔膜压滤脱水116.816600.25涡流薄层热干化25734400.38流化床热干化205100350.292.成本优势2.成本优势关于污泥热干化水的热力学参数：水的热比容：4.2kj/kg·℃水的汽化热：2253kj/kg（1个标准大气压，100℃时）污泥热干化一般都会经历水转变成蒸汽过程，由于汽化潜热远高于水升温所需热量，因此需要提供巨大的外部能量，虽然配套有热回收措施，但总体运行成本会很高！污泥高干脱水技术无需外加热源，仅消耗电能，脱水过程中局部升温到70~80℃，没有突破汽化潜热界限，因此能量消耗大大减少。表3.本高干脱水与隔膜压滤之运行成本对比（100t/d）序号主要指标消耗量单价运行成本万元/年本高干脱水隔膜压滤本高干脱水隔膜压滤1电耗80kWh/t24kWh/t0.7元/kWh204.461.32人工9人9人2800元/人月30.230.23调理剂05t/d800元/t0.0146.04运输填埋33.3t/d62.5t/d70元/t85.2159.75其他10元/t8元/t——36.529.26合计——————356.3426.47运行成本97.6元/t116.8元/t——————3.知识产权4.1通过产品鉴定委员会鉴定4.2产品鉴定内容该技术为二次脱水技术，可与现有常规脱水设备直接衔接，在不投加任何化学调理剂的情况下，不用配套庞大的加药系统，工艺系统简单、占地面积小、操作管理方便，并为污泥后续处理处置和利用提供了泥质保障。该技术将“电渗透”与“板框压滤”进行耦合，可将城市污泥含水率从80%~85%降至60%~40%，在不投加任何化学药剂的情况下，总电耗80~120kWh/t，与达到同等脱水效果的现有技术相比，具有投资和节能效果明显，这种技术组合具有创新性。谢谢！请各位专家、领导批评指正桑德环境资源股份有限公司李天增/[e-mail]湖北合加环境设备有限公司孟龙/[e-mail]