城市污泥是城鎮污水處理過程中的副產物。一方面,城市污泥產量大、含水率高、水分難以脫除、無害化率低,直接排放對環境有害,但是其熱值高,可以資源化利用。另一方面,城市污泥的減量化要求高,污泥的傳統處理方式,如填埋、堆肥和焚燒都對污泥含水率有較高要求。
污泥進一步的脫水可以采用熱干化方法,但是傳統熱干化方法費用高,急需一種經濟的方法代替傳統熱干化法。
污泥熱水解技術可以進一步高效經濟地降低污泥的含水率,該技術是基于細胞破壁原理,可以低能耗、高效率地實現了污泥脫水干化。
技術創新性和技術領先性:
城市污泥熱水解技術流程見圖4,該技術方案具有如下特點:
(1)均質漿化單元:均質單元具有儲存、稀釋和漿化污泥這幾種作用,獨特的均質器設計以及稀釋水與閃蒸蒸汽混合方式使污泥進入泵之前先得以快速均質,方便后續輸運。
(2)水熱單元:水熱單元中污泥升溫升壓,發生水熱反應,反應器可以為間歇式或連續式(包括輻流式或塔式),獨特的反應器結構和攪拌裝置使得蒸汽利用效率高,反應快速徹底,反應后固體和液體能夠有效分離。
(3)閃蒸單元:閃蒸單元主要起到卸壓和降溫的作用,同時產生的閃蒸蒸汽通入均質漿化單元中進行回收利用。
(4)換熱器:獨特的換熱器結構可以有效地防堵,閃蒸污泥通過換熱后溫度降低,方便后續脫水。
(5)脫水單元:脫水單元采用高效的壓濾技術可使熱水解后污泥含水率降低到30%左右。
(6)經濟性:投資運行費用遠低于干化焚燒技術(干化焚燒投資:25~50萬元/噸含水率80%污泥,干化焚燒運行費用:225~490元/噸含水率80%污泥)。
經過該技術處理后,污泥的形態和粘度有明顯的變化,見圖5。污泥熱水解后細胞破壁,水更容易與污泥顆粒分離,經過簡單低速離心(3000r/min),在反應溫度達到170℃以上就能使低速離心后含水率達到50%以下,若熱水解后經過后續高效壓濾環節,在反應溫度達到170℃以上,含水率可以降低到30%以下。
市場及效益分析:
(1)市場容量巨大:“十二五”期間我國污泥處理和處置設施投資將達347億元,2015年全國城市污泥無害化處理率要求達到50%以上(目前不到1/4),則城市污泥熱水解設備需求市場在1000個以上。
(2)經濟性優異:投資運行費用低于干化焚燒技術,特別是運行費用遠低于相關補貼,經濟性良好。
(3)社會效益良好:城市污泥熱水解技術處理過程中系統密閉,無臭氣產生,污泥減量化效果明顯。
日處理100t含水率80%的城市污泥熱水解設備,每套設備投資額為1300萬,總投資額為1800萬元,總運行費用為131元/噸,相應政府補貼為150~400元/噸,污水廠補貼為0~100元/噸,總補貼為180~400元/噸。
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