來源:水工業(yè)市場雜志
2017年4月13-15日,由中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會建設(shè)行業(yè)分會主辦,《水工業(yè)市場》雜志承辦的“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術(shù)論壇”在京召開,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王偉在會上做了主題報告,報告主要圍繞城市污泥的產(chǎn)生與處理現(xiàn)狀、污泥處理處置相關(guān)政策和目標(biāo)、水熱預(yù)處理+高級厭氧消化技術(shù)等內(nèi)容展開。
王偉,清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域為:城市剩余污泥處理技術(shù)、危險固體廢物處理處置技術(shù)、城市典型生物質(zhì)廢物高效厭氧消化處理技術(shù)、木質(zhì)生物質(zhì)廢物新型高效熱解技術(shù)、填埋氣體分離提純利用技術(shù)。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王偉
城市污泥的產(chǎn)生與處理現(xiàn)狀
近年來,我國加大污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資,污水處理率大幅提高,2015年城市污水處理率達(dá)到91.9%,縣城污水處理率達(dá)到85.22%,全國污水處理總量達(dá)到508億噸/年。隨著污水處理率的提高,污泥產(chǎn)生量迅速增加,產(chǎn)率按1.5t-DS/萬m3計,含水80%脫水污泥的年產(chǎn)量達(dá)到3810萬噸/年。
《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求,到2015年,直轄市、省會城市和計劃單列市污泥無害化處理率達(dá)到80%,其他城市達(dá)到70%。而多項權(quán)威報告指出,我國70%~80%的市政污泥仍然沒有得到有效處置。
污泥的污染特性包括病原微生物;氮、磷等營養(yǎng)成分污染;有機污染物;重金屬污染;鹽分污染等。污泥的無控排放將會為生態(tài)環(huán)境帶來巨大的風(fēng)險。
延伸閱讀:
深度行業(yè)調(diào)研——污泥處理行業(yè)
污泥處理處置相關(guān)政策和目標(biāo)
污泥處理技術(shù)體系
“十一五”、“十二五”期間,科技部投入大量經(jīng)費支持污泥處理技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用,產(chǎn)生了一批關(guān)鍵工藝技術(shù)、重大工程裝備等創(chuàng)新性成果,建設(shè)了一批工藝先進(jìn)性、技術(shù)指標(biāo)和處理規(guī)模均超過發(fā)達(dá)國家的污泥處理設(shè)施,并開始在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。
同時,污泥處理處置技術(shù)政策也相繼出臺:《水十條》要求2017年達(dá)標(biāo)改造,2020年地級市無害化處理率達(dá)到90%以上;《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》中指出,污泥循環(huán)利用,一是土地利用,將污泥中的有機質(zhì)和營養(yǎng)元素補充到土地;二是通過厭氧消化或焚燒等技術(shù)回收污泥中的能量。
污泥處理處置的目標(biāo)正在向以安全、可靠、先進(jìn)、資源回收為原則,以污泥處理利用的整體解決方案為需求的方向邁進(jìn)。
清華大學(xué)的相關(guān)研究
針對污泥處理處置技術(shù),清華大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究工作,旨在為城市污泥處理處置提供一套完整的技術(shù)方案。
研究包括:
1、減量化
水熱+深度脫水 → 降低污泥含水和干化能耗,污泥充分減量
2、能源化
厭氧消化+沼氣提純 → 清潔生物燃?xì)?/p>
熱解氣化 → 高溫蒸汽,生物炭產(chǎn)品
3、建立完整的技術(shù)路線
4、裝備的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、成套化
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水熱預(yù)處理+高級厭氧消化技術(shù)
含水率高一直是污泥處理處置的難點所在,污泥含水率越高,熱值越低,當(dāng)含水率低于50%時,才適合焚燒。污泥中含有的大量微生物細(xì)胞和有機膠體物質(zhì)是導(dǎo)致機械脫水困難的原因;污泥中有機物主要以固體形式存在,是生物降解困難的原因。污泥含水率是制約污泥處置和利用的關(guān)鍵問題,清華大學(xué)對此問題進(jìn)行了研究實驗,研發(fā)了水熱預(yù)處理+高級厭氧消化技術(shù)。
水熱處理可將污泥細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞,將胞內(nèi)水釋放變?yōu)樽杂伤?,將固體有機物溶解變?yōu)槿芙庑杂袡C物,降低污泥中束縛水的總量,使污泥粘度降低,沉降性能改善,脫水干度顯著提高。
清華大學(xué)針對水熱處理技術(shù)進(jìn)行了設(shè)備研發(fā),在多類型反饋控制方案基礎(chǔ)上,開發(fā)了污泥多級閃蒸連續(xù)供熱多點控制反應(yīng)系統(tǒng)自動控制方案,進(jìn)一步降低能耗20%;研發(fā)了強化傳質(zhì)型水熱反應(yīng)器,系統(tǒng)可直接接受含水率大于70%的脫水泥餅,從而進(jìn)一步降低了單位污泥的蒸汽耗量。
多級閃蒸水熱預(yù)處理系統(tǒng)
此外,清華大學(xué)研究組還將水熱強化水解與厭氧消化工藝結(jié)合。在沉降性能改善和厭氧消化性能改善的基礎(chǔ)上進(jìn)行了水熱混合物料ASBR消化,在脫水性能改善和厭氧消化性能改善的基礎(chǔ)上進(jìn)行了水熱物料濾液UASB消化。實現(xiàn)了生物質(zhì)廢物潛能回收利用的最大化和生物質(zhì)廢物有機物的快速厭氧消化。
同時,由技術(shù)開發(fā)的核心設(shè)備也正在朝標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、成套化發(fā)展。
(本文為《水工業(yè)市場》根據(jù)王偉在“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術(shù)論壇”講話整理。)
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