生化剩余污泥減量與無(wú)害化新技術(shù)

1生化剩余污泥大幅減量

與無(wú)害化技術(shù)李本高(石油化工科學(xué)研究院)2主要內(nèi)容研發(fā)背景生化污泥的基本性質(zhì)SMR裝置技術(shù)原理SMR裝置技術(shù)工藝SMR裝置運(yùn)行效果經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析結(jié)論一、研發(fā)背景

生化剩余污泥產(chǎn)生量大當(dāng)前我國(guó)城市污水實(shí)際處理量約600億m3/a，產(chǎn)生含水98％的生化剩余污泥約3.6億m3/a，今后10年剩余污泥產(chǎn)量將以年均15%左右的速度繼續(xù)增長(zhǎng)1000萬(wàn)t/a級(jí)煉油廠，產(chǎn)生剩余含水污泥約1萬(wàn)t/a

生化剩余污泥對(duì)環(huán)境危害大

微生物、病毒、寄生蟲(chóng)、有機(jī)物、氮、磷、惡臭…一、研究背景

現(xiàn)有生化剩余污泥處理工藝脫水：含水率最降低到80%～84%，殘留量仍然很龐大，污染物無(wú)減量焚燒：減量效果好，但投資和運(yùn)行成本高，操作復(fù)雜，且產(chǎn)生飛灰危物，煙氣處理困難消化：處理成本較低，但僅能去除部分有機(jī)物，且污泥減量不顯著我國(guó)城市污泥處理處置現(xiàn)狀二、生化污泥的基本性質(zhì)中國(guó)石化某煉廠生化剩余污泥主要組成項(xiàng)目名稱分析結(jié)果項(xiàng)目名稱分析結(jié)果含水率/%97.6-98.2TN/mg?L-11,639-1,906pH6.6-6.8TP/mg?L-1375-404COD/mg?L-120,480-24,912TPN/mg?L-18,142-9,005BOD5/COD0.07-0.10TCH/mg?L-1841-1,110SS/mg?L-118,554-23,640CST/s≥150.3VSS/mg?L-113,344-17,090SRF/m?kg-1

≥1.67×10136項(xiàng)目數(shù)值pH6.8-8.35SS/mg?L-18,035-14,435VSS/mg?L-15,408-9,637VSS/SS/%0.66-0.73中國(guó)石化某石化濃縮污泥主要組成二、生化污泥的基本性質(zhì)污泥含水率高，達(dá)到98.6%-99.2%；污泥VSS/SS比值大，在0.66-0.73之間，為典型的有機(jī)質(zhì)污泥。7項(xiàng)目結(jié)果pH6.8SS/mg?L-121,030VSS/mg?L-114,610VSS/SS/%0.695某市政污水處理廠濃縮污泥主要組成二、生化污泥的基本性質(zhì)污泥含水率98.1%，污泥VSS/SS比值0.695，為典型的有機(jī)質(zhì)污泥。二、生化污泥的基本性質(zhì)主要成分：水、微生物、微生物代謝物、無(wú)機(jī)固型物，其中含水達(dá)到98%～99%含水形態(tài)：自由水、間隙水、表面水和結(jié)合水生化剩余污泥成分與含水形態(tài)二、生化污泥的基本性質(zhì)自由水：占總含水約70%，不與污泥附著或結(jié)合，分離較容易，可重力分離間隙水：因毛細(xì)管現(xiàn)象而保持的水，分離較難，需使用離心、真空等方法表面水：通過(guò)氫鍵附著在膠體表面，分離困難，經(jīng)調(diào)理后才能用機(jī)械方式脫除結(jié)合水：通過(guò)化學(xué)鍵與污泥結(jié)合，約占總含水4%，分離十分困難，采用一般物理化學(xué)方法難以分離，是構(gòu)成脫水污泥的主要成分內(nèi)部水：細(xì)胞內(nèi)的水，水量很少，脫除更難三、SMR裝置技術(shù)原理生化剩余污泥體積龐大的原因是含水率高，造成含水率高的根本原因是污泥中存在具有特殊性能的高分子有機(jī)物，是這些高分子有機(jī)物導(dǎo)致間隙水、表面水和結(jié)合水存在。研發(fā)降低和消除污泥中高分子有機(jī)物方法，是生化剩余污泥實(shí)現(xiàn)大幅減量的關(guān)鍵。污泥脫水困難的原因三、SMR裝置技術(shù)原理通過(guò)催化方法將污泥中固形高分子有機(jī)物降解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕》肿佑袡C(jī)物；固形高分子有機(jī)物降解后，消除了間隙水、表面水、結(jié)合水存在條件，使泥水容易分離，從而使污泥實(shí)現(xiàn)大幅減量；產(chǎn)生的降解污水，生化性好，生物方法可使COD、氨氮等污染物實(shí)現(xiàn)徹底無(wú)害化處理。技術(shù)原理處理前處理后12三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度與VSS去除率的關(guān)系13三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對(duì)COD存在形態(tài)的影響14三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對(duì)污泥降解液B/C的影響15三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對(duì)蛋白質(zhì)和糖的影響16三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對(duì)氮存在形態(tài)的影響17三、SMR裝置技術(shù)原理反應(yīng)溫度/℃甲酸/mg?L-1乙酸/mg?L-1丙酸/mg?L-1丁酸/mg?L-1合計(jì)/mg?L-112018156103187150395385607591518079295213424421222006341,1801621692,1452204671,3342091172,127降解溫度與降解液中有機(jī)酸濃度的關(guān)系18三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對(duì)污泥脫水性能的影響19四、SMR裝置技術(shù)工藝SMR裝置工藝流程反應(yīng)器分離器生化含水污泥減量劑換熱固相脫水外排液相資源利用SMR工藝工業(yè)化撬裝式裝置20五、SMR裝置運(yùn)行效果項(xiàng)目結(jié)果試驗(yàn)條件ⅠⅡ處理前含水率/%98.197.8SS濃度/mg?L-119,87021,100VSS/mg?L-114,10014,650VSS/SS/%71.069.4處理后SS濃度/%6,4709,080SS去除率/%67.457.0VSS濃度/mg?L-17102,640VSS去除率/%95.082.0SMR裝置不同條件對(duì)SS和VSS的去除效果污泥僅SMR裝置處理后，SS和VSS均較處理前大幅降低，去除率分別達(dá)到67.4%和95.0%。21SMR裝置消解液沉降分離曲線五、SMR裝置運(yùn)行效果污泥經(jīng)SMR裝置處理，產(chǎn)生的降解液沉降性能好。22污泥殘?jiān)撍囡灪蕷堅(jiān)囡炌庥^五、SMR裝置運(yùn)行效果污泥經(jīng)過(guò)降解，殘?jiān)撍阅芎茫撍囡灪蔬_(dá)到40%-50%。23分析項(xiàng)目分析結(jié)果/mg?L-1GB5085.3-2007指標(biāo)/mg?L-1Ni<0.15Cu<0.1100Pb<0.15Zn<0.1100Ba<0.1100Cr<0.115Cd<0.11污泥經(jīng)SMR裝置處理殘?jiān)亟饘俳鼋Y(jié)果五、SMR裝置運(yùn)行效果污泥殘?jiān)撍囡炛械闹亟饘俜€(wěn)定，浸出濃度均小于0.1mg/L，遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)指標(biāo)，滿足一般固廢要求。24項(xiàng)目氮磷鉀/%有機(jī)質(zhì)/%污泥殘?jiān)üに嚄l件Ⅰ）10.240.3污泥殘?jiān)üに嚄l件Ⅱ）4.119.2建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（農(nóng)用泥質(zhì)）≥3≥20建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（林地用泥）≥2.5≥18國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（園林綠化用泥）≥3≥25國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（土地改良用泥）≥1≥16經(jīng)SMR不同工藝處理的殘?jiān)B(yǎng)分指標(biāo)五、SMR裝置運(yùn)行效果污泥殘?jiān)撍囡灥牡租?、有機(jī)質(zhì)含量分別符合農(nóng)、林等利用要求。SMR工藝的減量效果十分顯著，污泥體積、TCOD和TN分別減量高達(dá)98.8%、95%和93%，減量效果近次于焚燒工藝。幾種工藝處理含水污泥的效果對(duì)比污泥指標(biāo)處理前處理后SMR機(jī)械脫水熱干化焚燒體積/m310,0001201,18033070含水率/%9850834010TCOD/t1939.71901800TN/t18117160五、SMR裝置運(yùn)行效果六、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析幾種工藝處理含水污泥運(yùn)行成本對(duì)比（元?t-1）工藝名稱藥劑費(fèi)燃動(dòng)費(fèi)外委費(fèi)合計(jì)備注SMR486030138投資較低機(jī)械脫水510235250投資低，不減污染物熱干化320166270投資高，不減污染物焚燒327314290投資較高，產(chǎn)生廢氣注：污泥含水按98%計(jì)，殘留固廢外委費(fèi)按2000元?t-1計(jì)SMR的處理費(fèi)用最低，脫水和熱干化工藝處理費(fèi)用最高。七、結(jié)論表3污泥處理成本對(duì)比（單位：元/噸，以SS=1%的污泥計(jì)）1、SMR裝置對(duì)生化剩余污泥減量效果顯著。對(duì)含水98%的生化剩余污泥，經(jīng)SMR裝置處理，殘留污泥脫水泥餅含水率＜50%，污泥體積減量＞98.8%，對(duì)10000t含水污泥，經(jīng)SMR裝置處理，殘留污泥僅120t。2、SMR裝置可使生化剩余污泥實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。剩余污泥經(jīng)SMR裝置處理，COD和氨氮分別減少95%，重金屬穩(wěn)定。可根據(jù)資源化要求，通過(guò)改變操作條件，很方便得到不同性質(zhì)的無(wú)害殘?jiān)?，可滿足制磚、鋪路、農(nóng)用和林用等