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公司污泥熱解處置工藝

一、工藝及技術介紹

1、工藝路線

我們企業團隊經過多年的技術儲備和市場積累,在引進、消化、吸收國際先進的處理處置工藝的基礎上,組織多個專業技術人員協同攻關,多方咨詢業內領導和請教國內外科研院所和大專院校的專家教授,大膽創新、細心論證,完善了處理處置工藝路線,中試設備也經過了多次小型實驗,技術和設備已具備污泥無害化處理處置的運營條件。

整個污泥處理采取機械過濾+熱水解+基肥接種或裂解炭化的具有完全自主知識產權的工藝路線,主要是采用亞臨界熱水解工藝將污水處理工藝過程產生的含水率約80%的污泥高溫高壓密閉熱水解處理,根據不同污泥成分添加催化劑或抑制劑,將污泥含有的高分子細胞水快速破壁,達到無害化、減量化的目的。副產品為含水率不高于55%粉狀物,有機質含量高的粉狀污泥經過無害化、減量化后作為基肥接種生物菌用于園林綠化,有機質含量低的污泥調質后進入碳化裝置,添加吸附劑裂解成污泥基生物碳,用于環保廢水或廢氣處理,實現污泥的資源化利用。裂解過程中產生的不可凝燃氣經環保處理后作為燃料用于熱風循環系統提供能量用于裂解生產,節約外接能源。

針對熱解和裂解工藝過程中有害、有毒有機廢氣的產生采取源頭控制,限制產生廢氣的必要條件,采取離子吸附和絡合吸收的工藝設計,容器內密閉反應,定向排放廢汽經環保處理后無二次污染,符合國家環保政策要求。

2、污泥基生物碳的出路

目前我國處于環境問題頻發階段,大量含重金屬廢水廢液亟待處理。廢水廢液處理過程中吸附材料的用量日益增加,其處理成本也進一步上升。

本工藝針對市政污泥處理處置中面臨的問題以及當前環境現狀,提出利用裂解污泥制備污泥基生物碳作為吸附材料這一思路,可以在實現污泥減量無害化同時開發出廉價的吸附材料,在提供污泥基生物碳產品的同時解決了市政污泥的資源化利用問題,具有顯著的社會效益和生態效益,并有良好開發前景。

本工藝制成的污泥基生物碳,可作為性能優良的吸附材料并用于處理含重金屬廢水,吸附完成后再次加料調整進行碳化,重新制成吸附材料用來處理重金屬廢水,多次循環后使重金屬富集達到一定限度后將其集中處理,從而實現市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無害化處理。

3、碳化技術簡述

由于我國市政污水中通?;嵊脅糠只の鬯?、造紙污水等混入,導致污泥中的污染物(重金屬,代表性的種類有鎘、汞、鉛等;多環芳烴、多氯聯苯)含量可能超標。

因為Cu2+、Cr6+、Cd2+等離子的粒徑不同,在不同孔徑分布的吸附材料中通過能力就不同。因此相對合適的孔徑分布是選擇性吸附實現的基本條件。影響孔徑分布的主要因素就是制備工藝和制備條件的不同。

吸附材料對重金屬離子的吸附除了在孔隙表面沉淀的物理吸附,同時還有和吸附材料空隙表面含氧官能團之間的化學吸附。由于金屬離子和官能團的親和性不同,官能團的位置和數量也不同,這使得吸附材料對不同金屬離子的吸附效果存在選擇性。

本工藝通過對碳化溫度、活化溫度、活化劑選擇與配比、活化時間、升溫速率的合理設計與精確控制及添加制備輔料,制備出具有特定官能團構成的污泥基生物碳。

污泥基生物碳不可能作為吸附材料無限循環使用,重金屬富集達到一定限度后必需將其集中處理,達到市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無害化處理的效果。

4、本工藝與“干化+焚燒”工藝的對比

(1)調質碳化VS焚燒

焚燒方案即所謂的“最大”減量化方式。最終污泥去向可分為兩個方面:一方面,大部份干化污泥(多為無機成分)焚燒后產生的固相殘渣和飛灰進行填埋處置;另一方面,污泥中的水分及有機物通過焚燒后轉換成氣相,除部分捕捉環保處理外,大部分揮發到大氣中。

市政干化污泥的有機質含量經檢測,普遍在12%~40%之間,因而其自身熱值(約在500Kcal/kg~1700Kcal/kg之間)太低,無法直接焚燒利用,即干化污泥如要采用焚燒方案處置,需要摻入煤等燒料進行一同焚燒。但是如按焚燒方案進行污泥處理,會出現因燃燒干化污泥無機質過多引起灰分過多導致燃燒不充分,熱效率降低、熱損失增加等影響鍋爐性能的現象。并且在焚燒過程中將會產生大量飛灰,又因污泥中如有氯化物和苯系污染物存在,會低溫分解成二噁英等污染物質,勢必造成環境的二次污染。

所以說目前大部分的污泥干化+焚燒方案是在無更好的替代工藝路線實施的條件下只是為“減量化”而減量化,不僅無法實現干化污泥的資源化循環利用,而且還需要借助其他能源來協助處理,能耗太大、造成更多的碳排放,不利于節能減排;在處理處置過程中還有可能帶來“二次污染”,造成環境的危害。因此我們認為無論是在處理成本方面,還是在環境?;し矯?,或者是在資源化利用方面,干化污泥+焚燒方案都不是最優的污泥處理方案。

而我們工藝中調質碳化技術采取密閉熱解原理,保證污泥熱解和裂解碳化過程是在無氧環境下進行,控制處理壓力和溫度,從源頭上抑制了二噁英的合成。其次,經過凈化處理后的熱解氣不存在具有催化作用的物質(金屬或其氧化物),熱解氣的燃燒過程是一個徹底而潔凈的氧化過程,熱解氣燃燒產生的熱能將回用裂解碳化工藝。裂解碳化后的污泥基生物碳可用于污水治理、廢氣治理等環保品質提升工藝,且成本較為低廉,性能較為可靠,必定有廣大的市場空間。

綜合以上兩種工藝對比,我們認為調質碳化技術,雖然在減量化方面稍遜于焚燒方案,但在資源化循環利用和環保處理方面,要明顯優于焚燒方案。

(2)熱水解VS新能源干化

新能源干化技術多采用板框脫水技術+外接熱源干化技術。

現在工業污水排往污水處理廠的COD限值為500mg/l,在污水處理廠需要添加大量的水處理絮凝劑才能達標,由此產生的無機絮凝污泥量會大幅增加,通常是市政生活污泥產生量的2倍多。這部分無機污泥屬于含有高細胞水縮聚體,普通污泥脫水裝置和新能源干化工藝技術無法將污泥含有的細胞水破壁,只能脫水處理到含水率80%左右,新能源污泥干化工藝技術一般用于含有機質多的生化污泥處理后好氧堆肥處理,對于市政工業污泥往往難以適用,對于這類污泥也難以達標處理。

新能源干化技術的干化能源采用太陽能及污水源熱泵提供,干化過程需要污泥平鋪處理,造成工藝占用場地面積較大,造成前期投入成本很高。采用太陽能熱源受安裝面積和天氣影響較大,污水源熱泵作為補充提供能源,能效比不高、干化周期長,因而綜合運行成本不具有較大優勢。

熱水解技術是將濕污泥密閉在高溫高壓下進行熱水解處理,從而使污泥含有的高分子細胞水快速破壁,達到污泥脫水、無害化、減量化的目的。經熱水解處理后的污泥,其含水率不高于55%。處理后污泥的最終去向可分兩個方面,如果污泥有機質含量高,因其經過無害化、減量化可作為基肥接種生物菌用于園林綠化、土壤改良;如果有機質含量低,進入下一步的熱解碳化過程處理后再進行資源化利用。

綜合以上兩種工藝,我們的熱水解技術雖然外接熱能需要有一部分能源成本,但考慮到外界其他對比綜合因素,其運行成本并不會與新能源干化技術有太多懸殊;而在投資成本、占地面積、受外界影響和污泥產出物最終出路等方面,熱水解+炭化技術卻更具優勢。

二、工藝可帶來的效益

1、環保效益

(1)項目實施可對我市市政污泥減量化、無害化處理,控制現產污泥污染,減少存量污染。

(2)減少污泥填埋和傾倒產生的滲濾液對土壤和地下水體污染。

(3)污泥無害化后有機污染物質無逸出,減少大氣污染,間接減少霧霾天氣的產生源頭污染物。

(4)可將污泥中的有害病原菌殺滅,切斷病菌傳播途徑。

2、經濟效益

(1)運營項目的實施可大輻減少占用大量的土地資源,減少填埋場地用地建設和維護成本。

(2)污泥無害化附加產物實現資源化再利用或以廢治廢,產生較好經濟利益,提高產品附加值。

3、社會效益

(1)污泥無害化處理后可以實現資源化再利用,符合循環經濟要求,有助于濰坊市創建國家循環經濟示范城市支撐,與國家提出的綠色發展、生態文明建設要求一致。

(2)污泥環保無害化處理符合實踐濰坊市“三八六”環保行動要求,解決前段發展時期遺留的民生環保難題。

(3)大膽創新,勇于探索,尋求環保治理與經濟的協同發展,符合國家倡導的先行先試精神,具有非常好的示范作用。

附錄:污泥熱值相關推算公式

根據相關檢測數據表明,目前大部分的污泥有機質含量在12%~40%不等。相關數據表明,品質較高的生物質燃料熱值大約在3900Kcal/Kg左右。而生物質燃料中有機質含量在95%以上??賞撲慍鑫勰噯戎等縵攏?/p>

3900Kcal/Kg÷95%×污泥有機質含量(12%~40%)

可得出污泥的熱值在500Kcal/kg~1700Kcal/kg之間。足見污泥熱值之低。