干餾法解決污水處理廠污泥處理的難題

1、干餾法為污水處理廠解決污泥處理難題Dry Distillation Technology Solves The Difficulty of Sludge Treatment for Wastewater Treatment Plants 摘要：污泥處理難，究竟難在哪？傳統(tǒng)的污泥處理方法有填埋、堆肥、土地利用、制造建材、干化焚燒、發(fā)電廠摻燒、水泥窯協(xié)同處理等等。為什么有如此多的處理方法，而污泥處理卻成為全國性難題呢？如果對污泥問題全面分析，就會發(fā)現(xiàn)并不是污泥本身難處理，而是傳統(tǒng)的污泥處理技術難實施！以往的研究過多地關注污泥本身的處理，缺乏從污水處理廠的角度去研究污泥處理需要克服的技術和非技術難題

2、！作為污泥處理的責任實體，當一個污水處理廠計劃進行污泥處理時，他們必須要解決污泥處理的實施獨立性、項目經(jīng)濟性，過程可控性、系統(tǒng)穩(wěn)定性。干餾處理污泥技術解決了污水處理廠處理污泥所面臨的實施獨立性、過程可控性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、項目經(jīng)濟性等難題：干餾處理污泥在污水處理廠內(nèi)完全獨立實施，不需要尋求或依賴外界的合作；避免了立項、環(huán)評、審批等繁雜的手續(xù)。污水處理廠對污泥處理的全過程具有可控能力。干餾處理污泥不受污泥含水率的影響；不受外部條件、環(huán)境、氣候等方面因素制約和影響；污泥系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定運行；副產(chǎn)品生物有機碳用途廣泛，且能夠長期保存。干餾法處理污泥是在全封閉狀態(tài)下進行，熱損失小；制成的生物炭出售（被回收

3、）可獲利；冷凝水回收利用可節(jié)約水費。關鍵詞：污水處理廠、污泥處理、干餾、生物碳、熱解、碳化 張大偉，密西西比國際水務公司， ：137-0118-1600，郵箱：z23907936163 Abstract: Sludge treatment is difficult, but what is actually difficult about it? Traditional sludge treatment methods include landfill, composting, land application, conversion to construction materials, de

4、hydration and incineration, co-firing power plants, cement kiln co-processing treatment etc. With so many treatment methods, how is sludge treatment still a national dilemma? If sludge treatment problems are comprehensively analyzed it becomes clear that the issue is, rather than sludge being diffic

5、ult to treat, traditional sludge treatment technologies are difficult to implement.Previous studies have focused too much on the treatment of sludge itself, lacking the perspective of wastewater treatment plants specific requirements, and overcoming their technical and non-technical difficulties. Wh

6、en planning to conduct sludge treatment, as the party responsible for sludge treatment, a wastewater treatment plant must address the issues of sludge treatment system independence, economy, process controllability and stability.Dry Distillation Sludge Treatment Technology has solved wastewater trea

7、tment plants various difficulties related to operational independence, process controllability, technical stability, project economy etc.Dry Distillation Sludge Treatment facilities are entirely independent within the wastewater treatment plant, with no need to seek out or depend on external coopera

8、tion; project proposals, environmental impact assessments, approvals and other complex procedures are avoided. Wastewater treatment plants retain control over the entire sludge treatment process. Dry Distillation Sludge Treatment is unaffected by water content, external conditions, environment, clim

9、ate and other such constraints and influences; the sludge system is capable of stable operation; the process by-product, organic bio-carbon, has extensive applications and tolerates prolonged storage.Application of Dry Distillation Sludge Treatment is conducted in fully enclosed conditions, heat los

10、s is minimal, produced bio-carbon sale (reclaimed) is profitable, condensed water is recycled and reused to save water costs.Key Words: WASTEWATER TREATMENT PLANT, SLUDGE TREATMENT, DRY DISTILLATION, PYROLYSIS, BIO-CARBON, THERMAL CRACKING, CARBONIZATION.Author: David Zhang, Mississippi Internationa

11、l Water Co. Ph: 137-0118-1600; Email: z23907936163 1、污水處理廠面臨的污泥難題 據(jù)建設部統(tǒng)計，截止2009年2月底我國運營污水處理廠的數(shù)量已達1572座，總處理污水量近7千萬噸/天，我國每天產(chǎn)生的濕污泥量近10萬噸。由污水處理廠的污泥造成的二次污染問題日趨嚴重，已成為影響城市周圍環(huán)境的一大公害。污水處理行業(yè)長期以來“重水輕泥”，造成污水處理廠產(chǎn)生的污泥得不到妥善處理，外運污泥中的有機污染物通過各種途徑又回到水環(huán)境中，使污水處理事倍功半。早一天解決污泥處理問題，就早一天減少污泥對環(huán)境造成的二次污染的擴大與蔓延，也就早一天減少它的危害所帶來的嚴重

12、后果，使污水治理得到延伸和完善。根據(jù)國家規(guī)定，污水處理廠是污泥處理的責任實體，將污泥是否規(guī)范化處置與減排指標掛鉤。如果污泥處理不規(guī)范，污水處理過程中消減的 COD 減排量將不予核計。2、污泥處理難，究竟難在哪里？ 傳統(tǒng)的污泥處置、處理方法有很多，如填埋、堆肥、土地利用、制造建材、干化焚燒、發(fā)電廠摻燒、水泥窯協(xié)同處理等。為什么有如此多的污泥處理方法，而污泥處理卻成為全國性難題呢？通過對污泥問題的全面分析，人們會發(fā)現(xiàn)并不是污泥本身難處理，而是傳統(tǒng)的污泥處理技術難實施！由于受法規(guī)、政策、土地、環(huán)境、費用等諸多因素制約和影響，傳統(tǒng)的污泥處理技術在實施過程中均遭遇到了瓶頸！項目實施缺乏獨立性、污泥處理系

13、統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性、污泥處理過程缺乏可控性、污泥處理項目缺乏經(jīng)濟性。2.1污泥填埋（堆存）處理我國大多數(shù)地方的污泥填埋實際上并非衛(wèi)生填埋，只是簡單堆存。由于污泥的高含水率，污泥在填埋過程中會堵塞滲濾液收集管道，使系統(tǒng)癱瘓。另外，粘稠的污泥會在堆填場地內(nèi)形成沼澤狀，作業(yè)機械無法正常作業(yè)施工。由于污泥的流動性和不穩(wěn)定性，容易發(fā)生堆體坍塌事故，如深圳下坪場“崩塌”事件。因此，2007年建設部出臺的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)標準和2008年環(huán)境保護部出臺的生活垃圾填埋污染控制標準（GB168892008）中都明確規(guī)定，污泥混合填埋含水率應小于60%。據(jù)報道，將污泥機械脫水到60%以下，需要添加相當數(shù)

14、量的化學藥劑，而且脫水污泥仍然存在重新吸水產(chǎn)生二次泥漿化的風險。填埋需要占用大量的土地資源，是不可持續(xù)的處理方法。2.2污泥堆肥處理污泥堆肥在國內(nèi)很少有成功的案例，主要問題在于：2.2.1 堆肥廠惡臭問題對周圍環(huán)境影響巨大，甚至造成周圍環(huán)境災難；2.2.2 適合于堆肥生產(chǎn)的場地難以尋找；2.2.3 堆肥產(chǎn)品在使用過程中受政策、法規(guī)制約，國家明確規(guī)定不允許用于蔬菜、水果等植物，對使用的方式、方法也有很多限制；2.2.4 堆肥處理過程和產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。2.2.5 污泥堆肥過程中排放大量的甲烷和二氧化碳。2.3污泥制作建材（制磚）通過廣東省發(fā)生的鉻德污泥處理廠“臭源事件”，許多人清醒認識到污泥制磚

15、技術路線面臨的困境，主要原因在于：2.3.1污泥制磚沒有解決污泥的無害化問題；2.3.2制磚生產(chǎn)工藝消納的污泥量有限，無法消納污水處理廠每天源源不斷產(chǎn)生的污泥；2.3.3污泥運輸、堆放造成的環(huán)境污染，特別是惡臭問題尤為突出；2.3.4 國家未出臺污泥制磚產(chǎn)品相關質(zhì)量標準，從而造成銷售困局，影響項目正常運作。2.4污泥干化焚燒 干化焚燒項目投資和運行費用較高。如上海市石洞口200t/d城市污泥處理廠的處理費為350元/噸（不含運輸費）。因此，高成本的焚燒法只被少數(shù)有條件的城市采用。而且，干化焚燒項目建設審批手續(xù)復雜，焚燒過程中的煙氣處理要求嚴格。目前社會環(huán)保意識增強，污泥焚燒項目選址也非常困難，

16、2010年1月24日廣東佛山400多人自發(fā)聚集，戴口罩游行，反對建造污泥焚燒項目。2.5水泥窯協(xié)同處理水泥窯協(xié)同處理城市污泥技術比較成熟。利用水泥窯的高溫尾氣干化污泥，污泥中的水分減少到20%，提高污泥的熱值，可以作為替代燃料進行煅燒。但考慮到水泥生產(chǎn)條件的穩(wěn)定性以及水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，污泥的添加量一般不能超過水泥熟料的10%。一座日產(chǎn)6,000t的水泥廠，每天處理污泥的數(shù)量不能超過600t。水泥窯處理污泥還面臨運輸距離長，運輸費用高，造成運行成本偏高（接近250元/噸）。國家并未出臺污泥制水泥產(chǎn)品相關質(zhì)量標準，污水處理廠是污泥處理的責任主體，對由污泥生產(chǎn)水泥在使用過程中所產(chǎn)生的環(huán)境風險具有連帶責

17、任關系，這也是污水處理廠不得不面對的一大難題。2.6污泥焚燒和水泥窯燃燒中的二惡英和氮氧化物問題無論是污泥焚燒還是水泥窯燃燒，污泥中的氯和氮在燃燒過程中都將生成二惡英和氮氧化物，這兩種均是嚴重危害人體健康的物質(zhì)。污泥焚燒過程中的二惡英實際上既無法靠燃燒溫度控制二惡英產(chǎn)生，而且由于尾氣控制費用太高，也無法真正對大量的煙氣進行處理而避免二惡英排放。另外，還有大氣中二惡英在污泥焚燒廠周圍區(qū)域富集的問題，更忽略了污泥焚燒過程中NO和N2O排放問題，污泥中含有大量的氮，污泥焚燒排放的N2O是煤炭燃燒排放的N2O的4至10倍。污泥焚燒的環(huán)境保護半徑不低于5公里，污泥有機質(zhì)含量是城市生活垃圾的5倍到8倍，因

18、此污泥焚燒造成的污染比垃圾焚燒更嚴重！3、污水處理廠處理污泥需要解決的問題3.1污泥處理項目實施應具有獨立性污水處理廠能夠獨立實施處理污泥項目，不需要尋求和依賴外界的合作，不受外部條件的制約。3.2、污泥處理系統(tǒng)應具有穩(wěn)定性3.2.1污泥處理應該保證徹底的無害化，避免出現(xiàn)二次泥漿化、二次污染的現(xiàn)象；3.2.2污泥處理系統(tǒng)設備運行不受污泥含水率波動的影響，能夠保持穩(wěn)定運行；3.2.3污泥處理能夠滿足國家相關標準的要求；3.2.4污泥處理過程中，對周圍空氣、水源、生態(tài)環(huán)境不造成任何污染；3.2.5污泥處理系統(tǒng)設備操作簡單、維修方便，能夠保持全年連續(xù)運行。3.3污泥處理過程應具有可控性污水處理廠作為

19、污泥處理的責任主體，能夠監(jiān)控污泥處理的全過程，避免由于外部處理污泥單位造成環(huán)境污染問題時，所負的連帶責任。3.4污泥處理項目應具有經(jīng)濟性3.4.1處理污泥設施的總投資費用和運行成本應在污水處理廠可承受的范圍之內(nèi)；3.4.2污泥處理設施占地面積不能太大；3.4.3將污泥中的有效成分轉(zhuǎn)化為具有使用價值的物質(zhì)，降低污泥處理成本。 4、干餾處理污泥技術路線污泥干餾法是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進行的化學反應過程，對污泥進行高溫加熱，在干餾和熱分解的作用下，將有機物轉(zhuǎn)化為水蒸氣、不凝性氣體和炭，包括汽化、熱解、脫氫、熱縮合、炭化等反應，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機物轉(zhuǎn)化為可燃氣體和有機碳。將燃料的燃燒

20、與污泥的干餾分別在兩個獨立的空間進行。通過氣體燃燒室的階段性升溫，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機物逐漸固化和碳化。使污泥成分價值的最大化，使污泥處理過程中能夠產(chǎn)生剩余價值，變得有利可圖。通過干餾處理，將污泥中的主要成分在干餾處理過程中轉(zhuǎn)化為可利用的冷凝水、可燃氣體和生物有機碳，將干餾產(chǎn)生的可燃氣體進行回收利用，不僅避免了空氣的污染，而且還節(jié)約能源。5、干餾處理污泥流程及成分轉(zhuǎn)化5.1 生化系統(tǒng)污泥：帶式或板框壓濾機螺桿泵干餾處理污泥機組；5.2 污泥中的水分：蒸發(fā)混合汽分離冷凝水凈化處理煤氣發(fā)生爐補水；5.3 污泥中的有機揮發(fā)分：熱解混合汽分離甲烷氣干餾燃料二氧化碳和水；5.4 污泥中的碳元素：脫氫

21、碳化冷卻生物有機碳統(tǒng)一回收土壤改良；5.5 污泥中的各種細菌：高溫滅菌；5.6 污泥中的金屬：高溫氧化鈍化、灰分固化。6、干餾法處理污泥輔助燃料選擇污泥干餾機組的燃料一部分采用干餾處理污泥過程中產(chǎn)生的甲烷氣，不足部分使用輔助燃料，輔助燃料可以采用厭氧處理系統(tǒng)產(chǎn)生的、經(jīng)過脫硫處理的沼氣，可以使用煤制氣，上述燃料均為國家允許使用的清潔能源，在使用過程中沒有污染物排放。7、干餾法處理污泥項目實施的獨立性污水處理廠采用傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒等污泥處理工藝，污水處理廠本身無法獨立實施，均受條件、環(huán)境、數(shù)量等方面因素制約和影響，必須尋求或依賴外界的合作。采用干餾法污泥處理技術，污泥在污水處理廠內(nèi)（污泥干餾

22、處理車間）進行處理，使污水處理廠可以完全獨立實施污泥處理，不受任何外部條件、環(huán)境、數(shù)量等方面因素制約和影響，不需要尋求或依賴外界的合作，擺脫污水處理廠在進行污泥處理時，所受到的外部條件制約。由于傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒等污泥處理工藝對處理設施周圍的環(huán)境有很大的影響，因此需要進行嚴格的立項、環(huán)評等審批手續(xù)。干餾處理污泥過程中，對污水處理廠周圍的環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，只是在污水處理廠內(nèi)（污泥干餾處理車間）安裝1臺或多臺污泥干餾機組，屬于技術改造，因此，避免了繁雜的立項、環(huán)評、審批等手續(xù)。8、干餾法對處理污泥全過程的可控性作為污泥處理的責任主體的污水處理廠，采用傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒、制作建材等污泥處理

23、工藝處理污泥時，對污泥運輸、污泥處理過程或污泥副產(chǎn)品使用中容易產(chǎn)生的環(huán)境污染、水污染、空氣污染、土壤污染等很多環(huán)節(jié)都無法控制。干餾法處理污泥，使作為污泥處理的責任主體的污水處理廠對污泥處理全過程具有可控能力。干餾法處理污泥過程是在污水處理廠內(nèi)進行，避免外部處理污泥單位造成環(huán)境污染問題時，所負的連帶責任。干餾法將污泥進行機械脫水后，輸送到污泥干餾機組內(nèi)，污泥干餾處理的全過程均在封閉的設備內(nèi)進行，污泥干餾處理過程中與外界大氣、環(huán)境隔絕，對周圍空氣、水源、生態(tài)環(huán)境不造成任何污染。干餾法將污泥在污水處理廠內(nèi)就地處理，避免了污泥運輸過程中可能造成的環(huán)境污染問題。9、干餾法處理污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定性9.1干餾法

24、處理污泥，不受污泥含水率的影響，含水率85%均可處理。9.2干餾法處理污泥時，熱解室的溫度在600以上，污泥中的病原微生物和寄生蟲卵全部被徹底滅殺。9.3干餾法處理污泥系統(tǒng)設備操作簡單、維修方便，能夠保持全年連續(xù)穩(wěn)定運行。9.4干餾處理污泥制造的產(chǎn)品為生物有機碳，其化學性能穩(wěn)定，用途廣泛，并能夠長期保存。9.5干餾法處理污泥，能有效控制污泥中的重金屬排放，特別是Hg、Ti，在灰分和炭中來自污泥的重金屬被鈍化。10、干餾法處理污泥項目的經(jīng)濟性10.1 干餾法處理污泥是在全封閉狀態(tài)下進行，因此熱損失小，處理每噸污泥耗熱量（熱損失）81.93萬kcal，耗電10.7kw/h。10.2以日處理100噸

25、(含水率80%)污泥項目為例，占地面積為980平方米,平均每噸污泥處理設施占地9.8平方米。10.3以日處理400噸污泥為例，全年處理污泥14.6萬噸。污泥干餾后制成的生物炭約1.46萬噸，生物碳出售（被回收）可獲利876萬元；將冷凝水回收、凈化后利用，每年可節(jié)約自來水約10.58萬噸，節(jié)約水費21.17萬元；節(jié)約污泥運輸費365 萬元，每年節(jié)約運行成本約1,262.17萬元，折合節(jié)約每噸污泥處理費用86.45元。10.4干餾法處理污泥過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品即生物有機碳具有很高的附加值，生物碳化學性能穩(wěn)定，用途廣泛，并能夠長期保存，通常作為土壤改良劑用于園林、花卉、高爾夫球場草坪等。11、干餾法處

26、理污泥減少碳排放11.1干餾法處理污泥過程中雖然消耗了130多公斤化石燃料（煤），但同時回收了100多公斤生物碳，實現(xiàn)了大部分碳的置換。11.2將生物碳制成土壤改良劑施用到土壤中后，會吸收大氣中的二氧化碳。11.3干餾法處理污泥是在污水處理廠內(nèi)進行，大大減少了污泥處理過程中，運輸所消耗的能源，從而減少二氧化碳的排放。11.4干餾處理污泥的過程是炭的還原過程，將有機碳元素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機碳元素，不會像焚燒法一樣產(chǎn)生氮氧化物（NxOy）和硫氧化物（SxOy）等（酸雨的組成成分），可以大幅削減溫室氣體二氧化碳的排出，相對焚燒法可減少二氧化碳排出量在日本經(jīng)鑒定為300kg CO2/wet-t。11.5 干餾處理污泥技術最大限度地實現(xiàn)了減量化和資源化的基礎上，促進低碳社會的建設，一個日處理能力100噸污泥的工程，相對焚燒而言每年可減少二氧化碳排放11,000噸，這相當于營造了460畝的森林每年所吸收二氧化碳的總量。將“土壤碳庫”的作用發(fā)揮到極致。12、干餾法處理污泥的環(huán)境保護措施12.1干餾處理污泥全過程是在密封、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進行，避免了產(chǎn)生的二惡英、氮氧化物等有害物質(zhì)。12.2污泥處理過程中產(chǎn)生的混合氣經(jīng)過凈化、分離處理后，將其中的可燃成分（甲烷、乙烷等）作為機組的燃料輸送到燃燒室燃燒。12.3干餾法處理污泥采用煤氣等清潔氣體燃料，上述氣體燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的尾氣達