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1、国内外污泥处置的前沿技术,第一章国内外污泥处置的前沿技术,第一节 有关污泥的简单介绍第二节 国内外传统的污泥处理工艺第三节 国内污泥处置的前沿技术第四节 国外污泥处置的前沿技术,本章重点内容,一、传统污泥处理工艺的优缺点二、国内污泥处理前沿技术（四种）三、国外污泥处理前沿技术（低温制油技 术、污泥干化焚烧处理技术）,第一节有关污泥的简单介绍,（一）污泥的定义,污泥(sludge)是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较
2、细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离,污泥,厌氧颗粒污泥,污泥的分类,按来源分污泥主要有：(1)生活污水污泥(2)工业废水污泥(3)给水污泥 按污泥从水中分离过程分为：（1）沉淀污泥（2）生物处理污泥 按污泥成分及性质可分为：（1）有机污泥（2）无机污泥,污泥处理与处置的区别,污泥处理(suldge treatment):对污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。污泥处置（sludge disposal）：处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式
3、。附：注意二者的区别,第二节 国内外传统的污泥处理工艺,国内外传统工艺介绍,世界各国对污泥的处置由来已久，其传统处置方法主要有卫生填埋、污泥焚烧、土地利用、海洋倾倒等。,一、卫生填埋,卫生填埋法始于20世纪60年代，是发达国家早期处理污泥的一种方式。它具有操作简单、处理费用低的优点。但是该方法需要大面积的场地的同时对处理技术要求标准高，渗透液对环境危害大。随着人口增加，土地资源匮乏，污泥的卫生填埋需占用大量土地、耗费可观，使其应用受到制约。1999年欧盟的固体废弃物土地填埋法令（于2006年起实施）要求所有欧洲国家用于土地填埋的固体废弃物中有机物含量必须逐年递减，其中污水厂污泥也是该法令规定的
4、固体废弃物种类之一。根据欧盟的统计数据表明，由于法规政策的导向作用使污泥处置方式有了很大的变化，污泥填埋所占比例大幅度下降。欧盟成员国中，法国、德国、比利时、荷兰、卢森堡、爱尔兰等国家污泥填埋有逐年下降的趋势。,二、污泥焚烧,污泥焚烧是利用污泥含有的有机成分较高，具有一定热值等特点来处置污泥。污泥焚烧方式的优势在于其处理的彻底性，减量率可达到95%左右，处理速度快，污泥中有机物被全部碳化，重金属（除汞外）几乎全被截留在灰渣中。在日本，该方法已占污泥处理总量的 55%以上，欧盟地区也在10%以上。但是该方法会产生大量剧毒物质和有害气体，因此需要专门的设备对尾气进行处理。另外，该方式价格昂贵，从国
5、外的情况看，焚烧投资以及运转与维护费，是其他工艺的2倍至4倍。,三、污泥的土地利用,污泥的土地利用历史悠久，是污泥分散消纳的一种方式，是指通过覆盖、喷洒、注射等方式，将污泥作为一种有机肥料或土壤改良剂，施入土壤以达到改善土壤性质、提高土壤综合肥力的目的。污泥中含有丰富的有机物质及多种微量元素，因此可以用于农田、森林、园艺、退化土壤修复和废弃场地改造等。土地利用具有能够变废为宝、充分回收利用污泥中的各种养分以及能耗低的优点，因此近几年在国外受到越来越多的重视和应用。德国1990年污泥农用比例30%左右，增加到1998年的近70%。英国在欧盟禁止污泥海洋处置时，选择了污泥土地利用来消纳不能海洋处理
6、的大量污泥。,四、海洋倾倒,海洋倾倒具有操作简单、不需要特殊处理装置的优点，但是污泥排入海洋会严重影响海洋生态环境，欧盟决定1998年12月31日后禁止污泥排海。各国也陆续开始禁止向海洋倾倒污泥。,由此可见，国外对污泥的处置侧重于污泥焚烧和土地利用，卫生填埋和海洋倾倒已经开始逐渐退出历史舞台。除了上述的污泥处置办法外，污泥制砖、污泥制水泥和污泥制油等也是国外开发出的相应污泥处置方法。,第三节 国内污泥处置的前沿技术,我国的污泥处置新技术 2011年06月13日无锡日报发布,污泥调质深度脱水与自持焚烧两个关键新技术 它们不仅使污泥处置形成了完整产业链，而且节约了处置成本，减少了运输环节对环境造成
7、的污染。与去年鉴定的微生物法源头减量技术均处于国内领先水平，而集成后的技术则填补了国内空白。,据介绍，随着城市污水处理量的不断增加，污泥处理成了棘手问题。无锡目前日产污泥1200吨左右，如果按以前的直接填埋等方式处理，环保无法达标。国联环保能源集团与合作伙伴一起，从3年前开始研发符合国家政策、适合中国国情的污泥处置技术路线。2010年10月，第一道环节微生物法源头减量技术便得到专家认可，在北京通过省级鉴定。该技术可以使污水处理厂污泥量减少40%70%。而这次鉴定的污泥调质深度脱水与自持焚烧两个关键新技术不仅使污泥处置形成了完整产业链，而且节约了处置成本，减少了运输环节对环境造成的污染。经专家鉴
8、定，上述3项单项技术均处于国内领先水平，而集成后的技术则填补了国内空白。,此前，该新技术已率先在新区、锡山等地11家污水处理厂示范运行，日处理污泥量达500吨。无锡新城污水处理厂每天污水处理量11万吨，产生污泥90吨左右，使用新工艺后，原先每天七八车的污泥运输量一下缩为两三车，并直接运抵焚烧现场进行无害化焚烧处置。据悉，目前已有上海城投集团、北京水务、中冶集团等单位上门相谈新技术的应用。国联环保能源集团计划通过35年努力，将全国污泥处理市场30%份额拿到手，坐稳业内“第一把交椅”。,四种污泥处理前沿技术介绍 发布时间：2011年9月19日 中国固废网,（一）污泥热水解预处理技术 厌氧消化的副产
9、物沼气又是良好的化石能源替代物，所以该技术愈加受到重视。随着污泥量不断增加和对能源需求、处理后污泥品质的要求的不断提高，原有厌氧消化设施面临扩容和改造。污泥高温热水解技术能够替代消化池扩容、提高消化污泥品质、提高沼气产气量和提高污泥脱水效果；占地小、投资也小于污泥消化池扩容的费用；该项技术“碳足迹”量小，近年来是欧洲得到推广应用的一项厌氧消化前的预处理技术。污泥高温热水解技术是目前世界领先的污泥高级消化预处理技术。全球范围已经交付22个项目，服务超过一千四百万人口当量，每年处理420000吨污泥（以干重计）。按照含水率80%计，相当于每天5800立方米。,（二）污泥超临界湿式氧化（SCWO）技
10、术介绍 污泥超临界湿式氧化（SCWO）技术是20世纪80年代中期提出的一种新型污水、污泥处理技术。任何物质，随着温度、压力的变化，都会相应呈现固态、液态和气态三种形式。当处于气液平衡的物质升温升压时，热膨胀引起液体密度减少，而压力升又使气液两相的界面消失，成为一均相体系，这一点即为临界点。如果将水的温度和压力升高到临界点（温度：374.3，压力：22.05MPa）上（既超临界）时，水将会处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新流态超临界态，这种水称为超临界水。超临界水的特性使有机物、氧化剂、水形成均一相，克服了不同相之间的物质传输阻力。,污泥超临界湿式氧化（SCWO）流程图,污泥超临界湿式
11、氧化（SCWO）处理后的产物,超临界湿式氧化法就是利用超临界水作为反应介质来氧化分解有机物，具有以下特点：（1）处理效率高（2）反应器占地小（3）对外界能源需求少（4）不产生二次污染（5）运行费用低（6）一步完成处理,（三）电渗析脱水技术（ELODE）与传统的机械脱水不同，电渗析脱水的驱动力不是机械力，而是电场力。污泥固体颗粒和水在电场的作用下，做定向运动，在通过多孔固体滤膜时，因固体颗粒粒径较大，而被截流，水分子则能够通过滤膜，从而实现固、液分离。其设备外形似带式脱水机，但其以转鼓为阳极，以链轨为阴极，链轨与污泥之间用滤布相隔。电渗析脱水技术的优点是：脱水效果好，脱水污泥含水率可降至4060
12、%；耗电省，能耗为0.51.0 kwh/kg干物质；卫生化水平高，在脱水过程中，能够有效杀灭病原菌，经脱水后的污泥也不再滋生病菌；运行稳定性好，即便进水污泥性质、含水率有较大波动，脱水效果均能够稳定在较好的水平。,电渗析脱水装置,（四）膜覆盖高温好氧发酵技术 加设功能膜罩，实现低超高压发酵，能够保证空气流的均匀。功能罩是特殊材料制成的，只允许水蒸气和CO2从发酵体中出来，臭气、病毒、气溶胶等均不能够穿过。国外文献报道对臭气、病毒、气溶胶的隔离率高达90%以上，这是好氧发酵技术的重大突破。采用功能膜罩后的发酵物发酵温度能够达到70、完全腐熟、无异味、对外界无影响，耗能很小。,第四节 国外污泥处置
13、的前沿技术,国外污泥处理与处置新技术,如今常见的污泥处置新技术：如Cambi工艺、Slurrycarb低温裂解、污泥气化、污泥超临界水氧化技术（SCWO）、水泥混烧、低温制油技术、深井注射等技术，特别是有关能源回收和减排技术，这种局面也给了很多中小型企业前所未有的机遇和挑战。以下重点介绍几种污泥处置的新技术,污泥的低温制油技术,目前正在发展一种新的热能利用技术热解制油，即在300500常压（或高压）和缺氧条件下，借助污泥中所含的硅酸铝和重金属（尤其是铜）的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物，最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。英、美、日等国家主要研究的是热化学液化法，即在300、
14、10MPa左右的条件下对脱水污泥进行热化学液化，使污泥反应成油状物。德国和加拿大以热分解油化法为主，即把干燥的污泥在无氧条件下加热到300500，使之干馏气化，再将气体冷却转换成油状物。我国对这两种热化学法均有研究。,何品晶等的实验结果表明：污泥低温热解的适宜反应温度为270，停留时间为30min，脱水泥饼含水率是低温热解能量平衡的主要影响因素，过程能量平衡转折点的含水率是78%；污泥低温热解处理的总成本低于直接焚烧法。,贺利民对炼油厂废水处理污泥也进行了催化热解实验，以Na2CO3为催化剂、CH2Cl2为萃取剂。总压为1.4MPa，产油率随温度的升高而增加，但温度为300时产油率54%。热解
15、前的污泥干燥可利用催化热能产生的低级燃料来提供能量，实现能量循环；热解生成的油还可以用来发电。,该技术的优点,此种技术的环境效益和资源化效益均是很可观的，主要表现在：能有效控制重金属排放，特别是Hg、Ti,在灰烬和碳中来自污泥的重金属被钝化。可回收易利用、易储藏的液体燃油，回收的液体燃油可提供700Kw/t的净能量。可破坏有机氯化物的生成，反应器中的燃烧温度应维持尽可能低（800），可减少蒸汽中金属的排放，气体净化简单而廉价。占地面积小、运输费用减少、运行成本较低。第一座工业规模的污泥炼油厂建在澳大利亚的珀斯,处理干污泥量可达 25 t/d。,污泥低温制油的生产流程,此外,还有污泥直接油化和微
16、波高压油化技术。直接油化技术是污泥不经过干燥处理,在 250350、5.015 MPa 和催化剂(通常是 Na2CO3)作用下,使污泥中的大部分有机物转化成低分子油状物,不过此工艺对设备要求高,产品分离困难,加工过程中产生难闻异味等问题也难以解决。微波高压油化是利用微波对污泥加热,一般在压力为 5.0 MPa 或更高的条件下对污泥进行加热处理使其脱水,该法可获得较高的油品回收率。由于此法现处于试验阶段,其操作参数对油品回收率的影响以及环境评价经济性评价等工作都有待进一步研究。,韩国污泥干化焚烧处理技术,系统组成污泥半干化焚烧的工艺流程为：进入污泥处理厂的湿污泥由污泥泵送入污泥干化机，干化机内的
17、污泥在外部热源的作用下升温并蒸发出水分，蒸发出的废蒸汽经冷凝器冷凝成液体后处理达标后排放或直接排放到污水处理厂，干化后的污泥进入焚烧炉焚烧，污泥焚烧产生的烟气经过空气预热器和余热锅炉冷却，再经过尾气净化装置处理达标后经烟囱排入大气。焚烧烟气的热量一部分加热燃烧空气保证焚烧炉的稳定燃烧，另外一部分通过余热锅炉生产蒸汽或加热导热油，蒸汽或导热油作为干化机的热源介质，实现热量的有效利用。,污泥半干化焚烧污泥处理主要由以下系统组成：污泥接收、储存与给料系统 污泥干化系统 污泥焚烧系统 烟气净化系统 补充热源系统（污泥热值低或含水率高时）除臭系统 压缩空气系统,工艺描述,对于有汽车运入污泥的处理厂，一般
18、设置地下接收仓和储存仓，车载的湿污泥先卸入地下接收仓，由污泥泵送入污泥储存仓。对于管道送入污泥的情况，设置污泥缓冲仓，管道污泥直接卸入缓冲仓。储存仓或缓冲仓中的污泥由污泥泵送入干化机。污泥干化机采用导热油或蒸汽作为加热介质间接加热污泥，污泥干化过程产生的蒸汽通过引风机排出干化机，引风机维持干化机内微负压运行。被抽出的蒸汽进入冷凝器中进行冷凝，其中冷凝液经处理达标后排放或直接排入污水处理厂，不凝气体（主要是一些恶臭气体）通过臭气管道送入污泥焚烧炉焚烧处理。干化后的半干污泥由位于干化机底部的螺旋排料机排出，经输送设备送入焚烧炉。,半干污泥进入焚烧炉后，污泥中的水份被蒸发，有机物和空气中的氧气进行氧
19、化反应产生放出热量。为保证焚烧炉的正常运行并充分利用热源，降低污泥焚烧的排烟温度，设置空气预热器和余热锅炉。空气预热器将燃烧空气温度提高后送入焚烧炉，保证污泥的正常燃烧。余热锅炉以水蒸汽或导热油为介质，产生的蒸汽或加热的导热油作为污泥干化的热源。锅炉出口烟气首先进入旋风分离器，大部分粉尘被分离，初步除尘的烟气进入循环流化床反应塔，在反应塔中，烟气中的 SO2、SO3 和 HCl 等酸性气体与反应剂 Ca(OH)2 进行反应，生成盐类。为进一步脱除烟气中的重金属和二噁英类物质，使处理后的烟气达标排放，在反应塔出口的管道上喷入活性炭，吸附了重金属和二噁英类物质的活性炭、反应物和灰尘被布袋除尘器有效
20、捕集，从而确保烟气达标排放。为增加反应剂的利用率，布袋除尘器分离下的大颗粒物料被送回流化床反应塔循环反应。旋风分离器下和布袋除尘器下收集的飞灰分别储存并外运处置。,下图为典型污泥干化焚烧工艺流程图,污泥半干化焚烧的优势,污泥的半干化焚烧采用的是污泥直接通过干化机达到低干度半干化的程度后进入焚烧炉内焚烧处理，其干化过程没有全干污泥产生，无需返混。污泥半干化焚烧系统具有以下优势：,采用成熟可靠的污泥干化和焚烧设备，系统运行可靠性高；半干化系统无需干污泥的返混，运行时粉尘量低、氧含量和温度低，系统安全性高；应用于低干度半干化的干化机，比蒸发率高，干化机的体积小，磨损轻；半干污泥采用流化床焚烧炉焚烧处
21、理，采用绝热炉膛，焚烧炉的运行可靠性高；半干污泥在流化床内焚烧，可以通过热空气温度和污泥含固率来调节燃烧温度，燃烧温度易于控制，燃烧稳定，可有效控制二噁英等有机污染物的产生。,总结,随着环保力度的加强和人们对已有污泥处理处置技术局限性的进一步认识，世界各国都在投入重金研发新技术，争取找到更经济、更合理的污泥处置方案。污泥的有效处理处置，既要在技术上进一步研究，观念上进一步重视，又要在资金上进一步扶持、政策上进一步倾斜。为了总结交流近年来我国污泥处理处置技术的研究成果和工程应用情况，进一步提高科研成果产业化的进步，使我国污泥处理水平迈上一个新台阶，为此中国高科技产业化研究会将于2012年1月6日-1月8日在杭州市隆重召开“全国污泥处理技术研究暨资源化综合利用新技术、新设备交流研讨会”。,不少城市污水污泥处置未达到减量化、稳定化、无害化、资源化的要求，存在二次污染问题，已经成为污水处理的重要问题。为进一步推进城镇生活污水处理厂污泥处理处置工作，“十二五”期间，中央财政投入超过5000亿元用于固废处理。其中自来水厂的污泥治理列为“十二五”期间的重点治理范畴，给污泥处理行业带来巨大的市场空间和机遇。,谢谢欣赏！,
