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汙泥處理已勢不可擋 行業主流汙泥處理技術大比拚

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汙泥處理已勢不可擋 行業主流汙泥處理技術大比拚

發布日期:2020-01-31 作者: 點擊:

汙泥處理步驟


1 濃縮

首先,原汙泥通過汙泥泵由二沉池打到另一個池子中從而和上清液分離。因為原汙泥的含水率通常能達到99.5%,所以汙泥必須濃縮,有多種可行的方法用於減少汙泥的體積。

例如真空過濾和離心等機械處理的方法通常用於將汙泥以半固體形式處置之前。通常這些方法是汙泥焚燒處理的準備工作。如果計劃采用生物處理,則多數才用重力沉降或者是氣浮的方法進行濃縮。這兩種情況所對應的汙泥仍然是流態的。

重力濃縮池的設計和運行類似於汙水處理中的二沉池。濃縮功能是主要的設計參數,為了滿足更大的濃縮能力,濃縮池基本上比二沉池要深。一個設計正確,運行良好的重力濃縮池至少能提高兩倍的汙泥含泥量。

也就是說,汙泥的含水率可以有99.5%減少到98%,或者更少。這裏值得一提的是,重力濃縮池的的設計要盡量基於中式結果的分析,因為合適的汙泥負荷率與汙泥的屬性的有很大關係的。

如果采用溶氣氣浮濃縮,需要有一小部分的水,通常是二沉池出水,在400kPa的壓力下充氣。這種過飽和的液體通入罐底,而汙泥在大氣壓下通過。氣體以小氣泡的形式和汙泥中的固體顆粒黏附,或則是被包圍,從而帶動固體顆粒上浮到表麵。濃縮了的汙泥的上部被除去,而液體由底部流回溶氣罐充氣。

2 降解消化

體積減少後,汙泥中含有大量的有害成分,在處置之前需要將之轉化為惰性成分。最常用的方法是生物降解穩定。因為這個過程目的在於將物質轉化為最終無菌產物,所以常應用消化的方法。汙泥消化既能進一步的減少汙泥體積也能使所含固體轉化為惰性物質並且大體的上沒有病菌。通過厭氧消化或好養消化都能達到汙泥消化目的。

汙泥含有多種有機物,因此需要多種微生物來分解。有關資料將厭氧消化中的微生物分為兩類:產酸菌和甲烷菌。所以,樱桃视频下载app安卓二维码也能把厭氧消化分為兩步。

第一步,由兼性厭氧菌和厭氧菌組成的產酸菌通過水解作用溶解有機固體。接著溶解質由發酵作用轉化為酒精和低分子量分子。

第二步,有嚴格厭氧菌組成的甲烷菌將乙酸、酒精、水和二氧化碳轉化為甲烷。因為兩種菌群隻能在無氧的環境下存活,所以厭氧消化的反應器必須是密閉的。設計容器的時候同時也要考慮另外的一些因素,例如:溫度、pH值和混合物攪拌。

汙泥也可以通過好氧消化穩定。這種消化基本上隻能用於可生化汙泥而不能用於初沉池汙泥,伴隨著二沉池和汙泥濃縮池中汙泥體積的減少,這個工藝需要不斷的鼓氣。好氧消化多應用於深度曝氣係統。再者,好氧消化對環境條件不敏感,也不局限有流行變化。

3 處置

汙泥消化以後,汙泥中的有機物能被去除並且能進一步的減少汙泥體積。接下來,汙泥需要處置。多種方法可以用來有效的處置汙泥。其中包括焚燒、衛生填埋和用作化肥以及土壤改良劑。原汙泥可以用來焚燒,可以有效地減少含水率。添加燃料可以用來引起和維持燃燒,城市垃圾也可能用來達到這個目標。原汙泥和消化汙泥也可以用衛生填埋來處置。

汙泥的土地應用實踐了好幾年,而現在隻限於處理消化汙泥。汙泥的營養成分有利於植物成長,而其顆粒特性可用於土地改良。這些應用局限有飼料作物和非人類消費,而運用於支持可食用植物的可能性正在研究中。汙泥土地應用的主要限製因素為植物富集金屬毒性和水體富營養汙染。汙泥的應用可通過在流態時由噴淋器噴淋、溝渠導流或直接注入土壤。去水汙泥可以由傳統農用機械鋪設在土地之上在和培養土壤。

幾種汙泥處理的方法及優缺點分析


1 汙泥的衛生填埋

這種處置方法簡單、易行、成本低,汙泥又不需要高度脫水,適應性強。但是汙泥填埋也存在一些問題,尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重汙染的液體,如果填埋場選址或運行不當會汙染地下水環境。填埋場產生的氣體主要是甲烷,若不采取適當措施會引起爆炸和燃燒。

2 汙泥的直接土地利用

汙泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點,被認為是最有發展潛力的一種處置方式,科學合理的土地利用,可減少汙泥帶來的負麵效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的汙染而成為汙泥土地利用的有效方式。汙泥用於嚴重擾動的土地(如礦場土地、森林采伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區等需要複墾的土地)的修複與重建,減少了汙泥對人類生活的潛在威脅,既處置了汙泥又恢複了生態環境。

3 汙泥的焚燒

濕汙泥幹化後再直接焚燒應用得較為普遍,沒有經過幹化的汙泥直接進行焚燒不僅十分困難,而且在能耗上也是極不經濟的。

以焚燒為核心的汙泥處理方法是最徹底的汙泥處理方法之一,它能使有機物全部碳化,殺死病原體,可最大限度地減少汙泥體積;但是其缺點在於處理設施投資大,處理費用高,設備維護成本高,而且產生強致癌物質二惡英。

汙泥處理新技術

1 免費處理處置

該技術創新采用汙泥洗滌工藝,首先洗出汙泥中有機物質,分離無機物質汙泥土,再將有機汙泥濃縮進行高溫厭氧消化處理。

沉澱汙泥經過洗滌洗出汙泥中一半固體無機汙泥土,減少了一半生物處理量,節省工程投資和處理費用;

單獨處理有機汙泥,去除了無機汙泥土在反應器中的沉澱,減少了設備磨損和反應器的維護;

沉澱汙泥經過洗滌洗出汙泥中大部分容易沉澱的重金屬和無機汙泥土,提高了有機肥的品質;洗滌出的汙泥土還可生產路麵彩磚、透水磚。

其他創新工藝:超高溫厭氧消化、多級厭氧消化、沼渣漂浮等,汙泥生物處理速度提高了幾倍和沼氣產量提高20%以上。

沉澱汙泥生物處理係統,工程設計創新采用地埋式、緊密型、多級消化反應器設計,幾個獨立的厭氧消化反應器你中有我我中有你渾然一體,節省建築材料,采用混凝土結構造價低廉。

目前國內外現有的厭氧消化反應器普遍采用地上式結構,地上式結構能使配備設備便於維護和有利沼渣排放預防沼渣沉澱。

該生物處理係統工程設計很好地解決了配套設備的維護和沼渣沉澱,係統配備設備少,隻需要幾台水泵,就是水泵壞了更換一台用不完20分鍾,保證設備檢修不停產;沉澱汙泥經過洗滌去除了容易沉澱的無機汙泥土,有機汙泥經吹浮係統作用全部漂浮不會沉澱。地埋式厭氧消化反應器不僅投資少、不占用土地,而且還能防地震、防雷擊和使用壽命長、減少消化係統的熱量損失。

以設計一個日處理600噸含水量80%的沉澱汙泥洗滌、生物處理廠 為例,處理能力、汙泥含水量與大連夏家河汙泥處理廠(2010年全國示範工程第一名)完全相同,與其相比僅需要20%投資。

處理廠日常運營費用較低,處理汙泥產生的副產品沼氣發電創收,沼渣製成有機肥料創收,汙泥土生產路麵彩磚、透水磚創收,生物處理沉澱汙泥不要政府補貼資金和汙水處理廠支出汙泥濃縮費、運輸費,還能獲得可觀的經濟效益。

處理廠日常營運費用較低與大連夏家河汙泥處理廠相比,處理一噸含水量80%的沉澱汙泥節省政府補貼資金135元(全國最低價)和汙水處理廠支出的汙泥濃縮費、運輸費總計在200元以上。沉澱汙泥洗滌、生物處理廠占用土地麵積少,籌建在汙水處理廠中,適合各種規模的汙水處理廠,較小規模的汙水處理廠可添加當地餐廚垃圾、化糞池垃圾、市政下水道汙泥及周邊企業、村鎮小型汙水廠汙泥一起處理,增大處理規模實現盈利。

目前國內外現有汙泥處理技術還沒有能夠達到免費處理、處置汙泥的水平。

2 石灰投加技術

脫水後的汙泥進入料鬥,料鬥中加入石灰和氨基璜酸,石灰投量為濕泥量的10%一15%,氨基璜酸的投量約為石灰投量的1%。由於氨基璜酸在反應過程中產生氨氣,增強了整個工藝的殺菌效果,降低了反應溫度。

汙泥、生石灰和氨基璜酸在料鬥中攪拌後,由雙螺旋進料機推入柱塞泵進料口,通過柱塞泵送入反應器,在70℃下停留30 min,輸出的產品可達到美國EPA PART503 CLASS A標準。反應後的汙泥泵送至料倉,密封容器中產生的氣體經洗滌塔處理後排放。

該工藝的特點:

pH>12,延續時間長,殺菌徹底;高pH使大部分金屬離子沉澱,降低了其可溶性和活躍程度;

汙泥的含固率可提高至30%;去除了汙泥中的臭氣,係統全密封,無環境汙染;

係統全自動,操作維護簡單:加入少量氨基璜酸,減少了石灰用量和反應時間,降低了運行成本。

3 汙泥碳化技術

所謂汙泥碳化,就是通過一定的手段,使汙泥中的水分釋放出來,同時又最大限度地保留汙泥中的碳值,使最終產物中的碳含量大幅提高的過程(Sludge Carbonization o在世界範圍內,汙泥碳化主要分為3種。

(1)高溫碳化。

碳化時不加壓,溫度為649—982℃。先將汙泥幹化至含水率約30%,然後進入碳化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級燃料使用,其熱值約為8 360—12 540 kJ/kg(日本或美國)。技術上較為成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工業以及美國的IES等。該技術可以實現汙泥的減量化和資源化,但由於其技術複雜,運行成本高,產品中的熱值含量低,目前尚未有大規模地應用,最大規模的為30刪濕汙泥。

(2)中溫碳化。

碳化時不加壓,溫度為426—537℃。先將汙泥幹化至含水率約90%,然後進入碳化爐分解。工藝中產生油、反應水(蒸汽冷凝水)、沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。該技術的代表為澳大利亞ESI公司。該公司在澳洲建設了1座100t/d的處理廠。該技術可以實現汙泥的減量化和資源化,但由於汙泥最終的產物過於多樣化,利用十分困難。另外,該技術是在幹化後對汙泥實行碳化,其經濟效益不明顯,除澳洲一家處理廠外,目前尚無其他潛在的用戶。

(3)低溫碳化。

碳化前無需幹化,碳化時加壓至6—8 MPa,碳化溫度為315℃,碳化後的汙泥成液態,脫水後的含水率50%以下,經幹化造粒後可作為低級燃料使用,其熱值約為15 048~20 482 kJ/kg(美國)。

該技術通過加溫加壓使得汙泥中的生物質全部裂解,僅通過機械方法即可將汙泥中75%的水分脫除,極大地節省了運行中的能源消耗。汙泥全部裂解保證了汙泥的徹底穩定。汙泥碳化過程中保留了絕大部分汙泥中熱值,為裂解後的能源再利用創造了條件14t。

汙泥水解熱幹化技術汙泥水熱幹化技術通過將汙泥加熱,在一定溫度和壓力下使汙泥中的粘性有機物水解,破壞汙泥的膠體結構,可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。

隨水熱反應溫度和壓力的增加,顆粒碰撞增大,顆粒間的碰撞導致了膠體結構的破壞,使束縛水和固體顆粒分離。

經過水熱處理的汙泥在不添加絮凝劑的情況下機械脫水的含水率大幅度降低。

汙泥的水解宏觀上表現為揮發性懸浮固體濃度減少和COD、BOD以及氨氮等濃度增加。水熱幹化技術采用漿化反應器,通過閃蒸乏汽返混預熱漿化、蒸汽與機械協同攪拌,提高了係統的處理效率;在水熱反應器中,采用蒸汽逆向流直接混合加熱的方式,強化了傳質傳熱過程,可以避免局部過熱結焦碳化:在連續閃蒸反應器中,實現了係統能量的有效回收。

4 微生物水解幹化蛋白提取

汙泥微生物通過水解破壁處理後,其胞內蛋白質和水分得以釋放,再經過固液分離後,可到含水率35-45%(減量70%以上)、有機物消減40-50%的汙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麵已取得一定成績。

微生物蛋白提取流程圖

汙泥經水解處理後,其含蛋白液體經濃縮後可作為蛋白發泡劑和有機肥等利用,汙泥殘渣可用做覆土、綠化土、土壤改良劑和建築材料等。


微生物蛋白提取後端處置路線

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,而蛋白可以用於工業製品,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。目前裕川環境的汙泥蛋白質提取工藝已成功運用,後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後端產業鏈。

5 熱水解+厭氧消化

熱水解預處理技術是以含固率15%~20%的脫水汙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,以高含固的脫水汙泥(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)對汙泥進行熱水解與閃蒸處理,使汙泥中的胞外聚合物和大分子有機物發生水解、並破解汙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,提高汙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,改善汙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,有利於厭氧消化後沼渣的資源化利用。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)減少汙泥體積,提高汙泥穩定性。


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