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文檔簡介
1、未來10年是我國污水處理市場的黃金時代,將建成上千座污水處理廠。每座污水處理廠每天要排放含水率約 99.2%的剩余污泥數百乃至上萬噸,這些數量巨大的污泥將成為未來急需 處理的難題。污泥處理技術包括了污泥的濃縮、脫水和干燥三方面的技術。國內現有的基本是污泥濃縮和脫水技術,污泥經濃縮和脫水后,一般含水率只能降低到80%左右,而發達國家正逐步要求污泥的含水率降低到20%-30%。因此,高效、經濟的污泥處理技術包括脫水和干燥技術將有巨大的市場。隨著污水處理率的提高,污泥產量也不斷增加,污泥的處理處置問題愈加突出。全國城鎮污水處理廠產生干污泥約180萬0年(含水80%污泥900萬t);預計未來五年內,每
2、年將產生干污泥 540萬t (含水80%污泥2700萬t);現有污水處理設施中有污泥穩 定處理設施的還不到 1/4,現有污泥消化池能夠正常運行的為數也不多,有些根本就沒有運 行。有些地方的污泥沒有得到合理的處理和處置便直接排放,造成了嚴重的二次污染。國家環保總局發布的 GB18918 -2002城鎮污水處理廠污染物排放標準于2003年7月1日開始實施,特別增加了污泥控制標準的內容。專家認為,目前迫切需要制定和完善配套系列標準,如污泥資源化用途的肥料、建材、施工用土等有關標準,需要細致研究污泥的安全性問題等等。污泥知識污泥按照來源的分類?污泥如何從廢水中產生?污泥根據污水處理工藝如何分類?什么是
3、污泥干化?污泥干化關注的經濟參數有哪些?干化工藝關注的污泥技術參數有哪些?脫水污泥是怎么來的?脫水污泥為什么含水率很高?污泥對人體是否有害?工業污泥有哪些特點?污泥的數量是如何估算的?污泥問題開始提上日程的原因是什么?污泥是一種危險的固體廢物嗎?污泥有用嗎? 污泥的處理和處置有什么不同? 我國污泥現在是如何處置的? 污泥是否會造成二次污染? 污泥具有肥效嗎? 為什么說污泥農用是最佳出路? 污泥堆肥的意義何在? 污泥農用有什么規定要遵守嗎? 污泥能否焚燒? 污泥的填埋有哪些問題? 污泥填埋是否有含水量和有機質含量的限制? 污泥綜合利用的出路還有哪些? 我國對污泥處置的政策是什么? 國際上污泥處理
4、的主要趨勢是怎樣的? 目前我國解決污泥問題的難度在哪里? 污泥減量處理方式有哪些? 為什么說污泥處置的資源有限? 為什么污泥的處置必須收費? 污泥的處置成本都有哪些? 污泥的合理處置將在多大程度上影響污水處理費? 污泥處置方式的經濟性如何? 我國污泥處置的根本性條件有哪些?1.污泥按照來源的分類?污泥(sludge) 是由水和污水處理過程所產生的固體沉淀物質。由于各類污泥的性質變化較大,分類是非常必要的,其處理和處置也是不盡相同的。根據其來源,可以劃分為:一 市政污泥(civil sludge ,也叫排水水泥 sewage sludge,),主要指來自污水廠的污泥,這是數量最大的一類污泥。止匕
5、外,自來水廠的污泥也來自市政設施,可以歸入這一類。管網污泥,來自排水收集系統的污泥河湖淤泥,來自江河、湖泊的淤泥。 工業污泥,來自各種工業生產所產生的固體與水、油、化學污染、有機質的混合物。在非特指環境下,污泥一般指市政排水污泥。2. 污泥如何從廢水中產生?廢水的處理是由一系列物理化學和生物處理過程組成的: 沉淀(使用或不使用化學絮凝劑)、過濾、濾清 通過微生物進行好氧和厭氧處理,產生有機復合物 生化脫氮和脫磷 消化處理并產生沼氣在廢水凈化過程中,廢水中的污染物經生化降解集中去除。生物處理可將大部分有機污染物降解為水和氣體(好氧處理產生CO、Q,厭氧處理產生 CH為主的氣體),金屬污染物(包括
6、重金屬)則不能處理而集中到污泥中。污泥是經各級污水處理后產生的固形物,是污水處理廠不可避免的副產品。3. 污泥根據污水處理工藝如何分類?污水處理廠的污泥根據處理的工藝級別不同,可以分為以下幾種: 初沉污泥(Primary):只經過物理-化學處理 二沉污泥(Secondary):生物處理后的污泥 三沉污泥(Tertiary):脫磷/脫氮后的污泥根據污泥的性質,又可以區分為: 未消化生污泥(undigested ) 消化污泥(digested)污泥的消化又有好氧與厭氧之分。各個級別的污泥的物理化學性質不同,消化和未消化污泥的性質差別更大。很多后端處理工藝必須了解前端污泥的性質才能確定其處理方式。4
7、. 什么是污泥干化?污水處理所產生的污泥具有較高的含水量,由于水分與污泥顆粒結合的特性,采用機械方法脫除具有一定的限制,污泥中的有機質含量、灰分比例特別是蓄凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。一般來說, 采用機械脫水可以獲得2030的含固率,所形成的污泥也被稱為泥餅。泥餅的含水率仍然較高,具有流體性質,其處置難度和成本仍然較高,因此有必要進一步減量。此時,在自然風干之外,只有通過輸入熱量形成蒸發,才能夠實現大規模減量。采用熱量進行干燥的處理就是熱干化。5. 污泥干化關注的經濟參數有哪些?污泥干化是水分蒸發的過程。為了進行干化項目的調研,以確定減量處理的規模,必須了解有關污泥項目的一些經濟參
8、數,這些參數包括: 機械脫水后的濕泥含固率 最終處置的目的、類型 當地能夠找到的廉價熱能及其價格指數6. 干化工藝關注的污泥技術參數有哪些?污泥成分是根據污水廠的來水水質變化的,當然在很大程度上也會受到污水處理工藝的影響。最終會對干化工藝產生重大影響的內容則是蓄凝劑添加量。對干化工藝來說,以下內容值得注意,這些內容通常是通過試驗來確認其干化效果的: 污泥中蓄凝劑含量; 污泥的粘度、彈性; 有機物在干物質中的比例 磨蝕性成分的比例(如沙、石等) 腐蝕性成分的濃度(如氯、硫等) 油脂類物質的百分比7. 脫水污泥是怎么來的?污水中的污染物和營養成分在大量繁殖的細菌作用下,在化學藥劑的作用下形成聚集,
9、逐漸增大的團粒結構最終在水中沉淀下來,形成污泥。進一步添加高分子絮凝劑,采用物理方法濃縮,可以脫去大部分或一部分所謂的自由態水,形成我們所見到的脫水污泥。因此經生物處理所得到的污泥,其有機物構成主要就是這些微生物細菌。60% 75%,高效消化處理后因污泥成分不同,未消化的市政污水污泥的有機物含量可能占到干物質的 減半。有機硝酸鹽是污泥中的主要有效成分。施用到土壤里,硝酸鹽經生物降解可改善土壤。8. 脫水污泥為什么含水率很高?污水廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強的流動性,這是因為其含水率很高,一般在7585,這是污泥本身的性質決定的。根據分析,污泥與水分子的結合非常緊密,并具有不同的相態:- 自
10、由態水:可經重力沉淀和機械作用去除- 物理性結合水:須更多能量去除(如加熱)- 毛細管/ 間隙水- 膠態/ 表面吸附水化學性結合水:只有打破化學鍵才能去除,被稱為“平衡水”- 細胞內的水- 分子水9. 污泥對人體是否有害?在污水處理過程中,細菌及大部分寄生生物留存在污泥中,病毒可以吸附在污水中的顆粒上,隨顆粒的沉淀也沉積到污泥中。生污泥中病原菌的數量每克以億計,這些微生物包括:大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌、噬菌體、沙門氏菌、痢疾菌屬、銅綠色極毛桿菌、寄生蟲卵/ 幼蟲、蛔蟲、鞭蟲、群體鞭蟲、弓蛔蟲、膜翅目幼蟲、腸道病毒等。由于市政污水的來源是人類生活環境、大腸菌、大腸糞菌、糞鏈球菌等是哺乳動物直腸
11、正常的排出物、它們的數量在污水和污泥中基本保持恒定。而其它各種病原菌如沙門氏菌、痢疾菌、腸道病毒(例如脊髓灰質炎病毒、柯薩奇病毒、肝炎病毒、輪狀病毒)和寄生生物(例如蛔蟲、鞭蟲、內阿米巴蟲)在污水/污泥中的比率同當地傳染病的流行有關。顯然,機械脫水后的污泥如果處置不當,進入人類的食物鏈,必然會導致疾病的傳播。10. 工業污泥有哪些特點?工業污泥根據其來源,有著非常大的差異。這些差異主要表現在其粘度、吸濕性、污染物性質、含油率、含水率、有機質比例、無機物比例等多方面。比較市政污泥來說,其粘度大、含油率高、無機物比例高,有時使得其處理難度更高。來自化學、制藥工業的污泥因其高濃度的污染成份,必須妥善
12、處置。來自石油、冶金、制革、發酵、食品、屠宰等行業的污泥均可以分別處理并資源化。11. 污泥的數量是如何估算的?污泥的數量估算一般有兩個方法:<1> 根據污水處理量和含固率進行估算。比如某城市平均污水含固率0.02%,日處理量60 萬噸,脫水污泥含固率20,則年產濕泥餅:600,000 x 0.02% x 360 / 20% = 216,000 噸 /年<2> 根據人口估算。比如某城市2,400,000 人口, 典型人均日產污泥( 干 )50 克, 脫水污泥含固率20,則年產濕泥餅:2,400,000 x 50 / 1,000,000 x 360 / 20% = 216
13、,000噸 /年后者是國外通行的計算方式,歐共體 14 國的人均污泥日產量是58 克 (2000 年數據 ) 。 根據專家的測算,可以考慮我國人均日產污泥為50 克 ( 干物質 ) 。12. 污泥問題開始提上日程的原因是什么?污泥問題日益顯得突出的原因在于早期建設的一批污水處理廠在長期摸索和試驗后,仍然沒有找到好的處置方案,而用于堆放、棄置、填埋的資源越來越少,各地環保部門的監管力度加強,而我國的污水處理正在以前所未有的速度發展和擴大,污泥的處置成為一個棘手的問題。按照我國的城市人口基數,既便只有1 億人口的污水被處理,每天也將產生25000 噸含固率20的污泥泥餅,這部分泥餅如果按照最高2
14、米來堆放,每年需要600 個國際標準足球場。對于城市來說,周邊土地資源已經難以滿足需要。因此污泥的合理處置遲早必須進行。13. 污泥是一種危險的固體廢物嗎?污泥不同于其它的固體廢物,在于它具有以下幾個主要特征: 含水率高,多達70以上,這部分水份難以焚燒,運輸成本高,堆放占地面積大,直接填埋則會使填埋場提前報廢。 微生物、病原體含量高,不加處理,直接施用或棄置,可能會污染食物鏈。 惡臭污染環境,同時向大氣排放溫室氣體(是二氧化碳的20 倍); 超細粉末,在熱干化和處理過程中存在較大的危險。 含有重金屬,如果不加控制施用,可能污染土地,造成不可逆的耕地退化;目前污泥的危害還鮮為人知,常常被非法取
15、用,造成土地的重金屬積累超標、土地板結,人類居住環境和食物被無意中污染和破壞。歐共體將污水廠和自來水廠污泥劃為“特殊垃圾”(不是“危險垃圾”),必須具有資格的企業按照規定的程序進行妥善處理,不得棄置。14. 污泥有用嗎?污泥因為主要成分包含有機質和礦物質,因此可以用來產生肥效,改良土壤。污泥的有機質具有一定的熱值(22003000大卡/公斤干污泥),因此經過處理后,可以作為低熱值的燃料加以利用。由于其含有大量的無機質,在處理后也可以作為建材的原料。毫無疑問,以上三種現有的利用途徑均要求這些利用在經濟上是可行的,在衛生方面是安全的。15. 污泥的處理和處置有什么不同?污泥的處置指的是給污泥一個最
16、終的歸宿:要么作為肥料施用到農田、綠化等土壤中,成為土壤的一部分;要么加以資源化利用,形成有用的材料,如鋪路的渣土、水泥、制磚等;要么填埋,未加任何利用,且耗費土地資源而棄置。任何不能達到最終安置的過程,都可以算作處理。比如污泥堆肥,殺滅細菌和熟化后才能產生安全的肥效; 焚燒最終還會產生灰燼,這部分的數量要占到原干物質質量的40以上,因此還要考慮填埋或利用;干化是為了去掉泥餅中的大部分水份,節約運輸成本,減少占地,少付填埋費,并為其它的最終處置方案提供減量、衛生化和經濟性條件。16. 我國污泥現在是如何處置的?我國的污泥目前絕大部分是棄置或填埋的,只有極小量的進行干化后用于制作混合肥。由于我國
17、的填埋場標準實施較晚,舊的填埋場接納污泥,可能造成大量的污泥污染物隨滲濾液從地表進入深層,甚至威脅地下水和江河湖海。無規則的棄置仍是主要消納途徑,其中一小部分進入了農田,這些棄置無論在近期還是遠期都將成為 地表水和地下水的潛在污染源。17. 污泥是否會造成二次污染?污泥是一種污染治理工藝的副產物,這種副產物富含微生物、病原體、病毒等,具有較強的污染性質。污泥如果處置不當,其污染傳播的途徑是很廣泛的。首先,污泥的含水率極高,除了一部分自然蒸發到空氣中外,大部分將滲入地表土層,并在雨水等的 沖刷下進入地表水系統或影響地下水,污泥中的污染物將沿著這兩種途徑進行傳播。其次,沒有進行衛生化的污泥進入農田
18、以至菜地,可能直接威脅人類的食物鏈。第三,污泥散發惡臭,可能影響相當大的一片周邊環境。排放的氣體是污染嚴重的溫室氣體。此外, 污泥的數量龐大,儲運這些污泥需要較大的空間和很多的工具,這些空間和工具都可能被污染,要做到與 其它接觸食物鏈的世界有效“隔絕”有一定難度。18. 污泥具有肥效嗎?根據國內專家們的研究,污泥的肥效對比典型的農家廄肥是明顯占優的:有機成份%氮%磷%鉀%天津開發區污水廠消化污泥42.8-44.623.59-3.781.58-1.940.28-0.33天津紀莊子污水廠消化污泥48-532.4-3.91.2-3.50.32-0.43天津東郊污水廠混合污泥51-533.04-3.1
19、81.24-1.47-豬廄肥25.00.450.083-馬廄肥25.00.580.122-牛廄肥20.00.340.070-羊廄肥31.80.841.100-19. 為什么說污泥農用是最佳出路?污泥農用乃是污泥最終處置手段中的最佳選擇,這不僅是污泥的有機質含量決定的,也是其龐大的數量和增值潛力所決定的。已經施用過多化肥的土地變得越來越貧瘠,土地的良性循環被破壞,只有大量輸入有機質,才能夠改良土壤,對于此目的,污泥是一種廉價、理想的來源。當然,污泥中重金屬的含量對于農用有著重要影響。值得注意的是,隨著工業污染治理的加強,流入市政管網的未加處理的工業污水越來越少,這樣對于控制污泥的重金屬含量,使之
20、能夠達到農用的安全級別,已經是可以期待的了。污泥農用事實上也包含林業、花卉業等,那些與人類食物鏈無關的綠色產業,可以提供給污泥的產品極好的出路,并具有較好的價格空間。只有農用出路所提供的潛在價格空間可以覆蓋污泥處理所需的大部分成本,焚燒和填埋目前的成本對于本來就資金短缺的污水處理廠來說負擔較大。20. 污泥堆肥的意義何在?污泥堆肥是一種有效的污泥處理方式,它利用適當的菌種和機械翻動,使污泥在一定長的時間里(幾天到十幾天)產生發酵、升溫并熟化,通過溫度的作用可以有效殺滅污泥中的有害微生物和病原體,很大一部分水份得到蒸發,從而獲得符合農用要求的有機肥。這一做法的優點是不耗用大量的熱能,同樣可以達到
21、減量的目的,設備投資相對不高。缺點是時間長,占地面積巨大,需要很高的投資才能避免惡臭污染環境。這種方法在處理大規模的市政污泥時有一定限制。21. 污泥農用有什么規定要遵守嗎?污泥農用必須遵守一個前提:只有經過熱干化或生物堆肥、化學穩定化處理的污泥才能施用。干化廠或堆肥廠必須對所出廠的污泥進行例行檢測,除了保障農用產品必須具備基本的肥效外,并對所有的檢測結果、施用目的的保留完整的記錄;同時,使用者應該在專家的指導下定量施用,并定期對土壤進行抽樣檢測,以確保施用的效果以及土壤不會發生逆向變化。同樣,污泥農用必須對種植的作物、重金屬的含量作出完整的記錄以資比較。22. 污泥能否焚燒?污泥具有一定的熱
22、值,但是遠遠低于煤炭。污泥的焚燒必須首先進行干化或半干化,在引燃時添加少量輔助燃料,其后可以達到自燃。采用先進的熱交換系統,可以依靠污泥焚燒所產生的熱能進行干化,其熱量可以滿足大部分甚至全部干化的需要。未經干化或半干化處理的污泥焚燒由于過多的水份將難以點燃, 其熱量平衡為負數,即必須添加燃料才能維持焚燒燃料種類發熱量與百分比煤炭發熱量(kJ/kg)33000百分比(%)100焦炭3150095.5褐煤木材240001900072.757.6泥煤1800054.5城市污水廠初沉污泥二沉活性污泥10715-1892013295-1521532.5-55.140.3-46.1混合污泥12005-16
23、95736.4-51.423. 污泥的填埋有哪些問題?脫水泥餅直接填埋本身是對資源的嚴重浪費,此外,還可能對填埋場形成諸多困難:- 填埋場一般是一層垃圾一層覆土,然后進行碾壓,以確保更好的空間利用。污泥的高含水率、高粘 度經常使得碾壓機械打滑甚至深陷其中,給填埋操作帶來困難。- 污泥的流變性使得填埋體易變形和滑坡,成為人為的“沼澤地”,給填埋場帶來極大安全隱患。- 污泥的高含水率大大增加了填埋場滲濾液處理量,由于污泥細小,經常堵塞滲濾液收集系統和排水管,加重了垃圾壩的承載負荷,給填埋場安全和管理帶來困難。清理收集系統的費用極為昂貴。- 填埋資源有限,必然導致填埋成本的上升;24. 污泥填埋是否
24、有含水量和有機質含量的限制?考慮到污泥是一種資源,一些國家開始限制污泥的直接填埋,填埋成本的上升,引發了人們深度處理 污泥、減量和資源化的市場需求。這些擬議中的限制包括:1. 污泥填埋的含水率必須小于40;2. 有機質含量低于30;25. 污泥綜合利用的出路還有哪些?除了土地利用、焚燒、填埋以外,污泥最終處置的資源化利用方案還在不斷嘗試中。其中包括: 干化后制造水泥; 干化后制磚; 干化后鋪路; 干化后作為填埋場的覆土; 半干化后催化裂解制造燃油;26. 我國對污泥處置的政策是什么?根據現行的城市污水處理及污染防治技術政策:5、污泥處理26.1 、城市污水處理產生的污泥,應采用厭氧、好氧和堆肥
25、等方法進行穩定化處理。也可采用衛生填埋方法予以妥善處置。26.2 、 日處理能力在10 萬立方米以上的污水二級處理設施產生的污泥,宜采取厭氧消化工藝進行處理,產生的沼氣應綜合利用。日處理能力在10 萬立方米以下的污水處理設施產生的污泥,可進行堆肥處理和綜合利用。采用延時曝氣的氧化溝法,SBR法等技術的污水處理設施,污泥需達到穩定化。采用物化一級強化處理的污水處理設施,產生的污泥須進行妥善的處理和處置。26.3 、經過處理后的污泥,達到穩定和無害化要求的,可農田利用;不能農田利用的污泥,應按有關標準和要求進行衛生填埋處置。據悉,新的政策法規正在積極制訂中。27. 國際上污泥處理的主要趨勢是怎樣的
26、?各國根據其地理環境和土地資源狀況,制訂有不同的方針。日本由于土地極為狹小,采取全部焚燒的策略,這種不惜代價的焚燒,是其經濟發達程度可以承受的。歐共體將污泥解釋為一種資源,因此其導引要求各國從資源利用的角度去鼓勵農用,限制填埋,鼓勵一切形式的能源利用。各國根據自身的地理條件,采取的政策多有不同。德國多采取干化、半干化后焚燒,使用大量森林垃圾等作為補充能源。意大利旅游資源極為重要,限制焚燒,鼓勵減量,因此多為干化后填埋或做建材。法國、西班牙都在積極推行干化減量和鼓勵農用的政策。總之,污泥減量的必要性是其中的主要經濟因素,干化則是主要的技術手段和趨勢。28. 目前我國解決污泥問題的難度在哪里?我國
27、污泥的問題只在近期才顯得突出起來,其中主要的難度在于: 立法:關于污泥的立法明顯滯后,對污泥的生產者來說,尚沒有切實的緊迫感; 處置資源的有價化,由于污水廠、填埋場的所有者和經營者常常是同一個主體(國有),無法反映市場規律; 環保政策事實上的“一刀切”(如禁止用煤,不論是否排放達標),導致處理成本急遽上升,使得干化項目的處理成本極為昂貴; 經營機制和管理機制的分離、企業化運作模式的完善尚需時日;29. 污泥減量處理方式有哪些?最有效的減量方式是熱干化,可以將含水率從70降到10以下。事實上,根據最終處置的需要,污泥最終含固率可以在6095之間變化,此時,污泥的減量超過60,從成本上和安全性上更
28、為合理。最廉價的減量方式是堆肥,利用污泥自身有機質的發酵產生的熱量進行蒸發,可以將含水率從70以上降到 30以下。但由于占地巨大和臭氣處理難度,在效率上明顯低于前者,對于大城市來說難以應用。最徹底的減量方式是焚燒,減量至原濕泥體積的15以下。但這也是最昂貴的處理方案,一般來說必須與熱干化并行考慮。30. 為什么說污泥處置的資源有限?污泥處置的資源主要指填埋場和農用土地。其它有助于減量、以及協助實現處置目標的處理手段也都可以視為資源,包括焚燒爐、干化廠、堆肥廠等。對于任何國家來說,將城市周邊的土地用于填埋,就是資源的損失。污泥這種物質顯然不適合遠途運輸至無人的荒漠地帶,在人口稠密地區,土地資源的
29、永久廢棄的經濟價值問題已經突出地暴露出來。一些城市的填埋場因為種種原因已經開始拒收污泥,這就是一個信號。污泥可能占用的填埋場資源甚至比城市固體垃圾為多,關鍵在于其高含水率性質,使得填埋場資源的利用效率降低。31. 為什么污泥的處置必須收費?同等規模的處理能力,焚燒廠動輒投資數億,干化廠數千萬,堆肥廠也要上千萬,連同運行成本(熱能、電力、人員等),污泥的最終處置必然要產生一定的代價。污泥的無序處置棄置,是對市場規律的背離,也是對環境最大的破壞。如果要停止棄置,首先必須建立所有處置資源的合理收費制度。32. 污泥的處置成本都有哪些?典型的污泥處置可能產生以下成本:填埋:濃縮脫水干化運輸填埋費焚燒:
30、濃縮脫水干化運輸焚燒費運輸填埋費堆肥:濃縮脫水運輸堆肥運輸 建材 ( 水泥、制磚等) :濃縮 脫水干化運輸處理費(或免費,以代替黃土)33. 污泥的合理處置將在多大程度上影響污水處理費?由于污泥的處置涉及一系列的成本支出,而其合理處置的責任首先從污泥的生產者污水處理廠開始,因此,污水處理廠既有合理處置的責任,也有收取一定費用的權利。在已往的污水處理義務中,已經規定到污水處理廠必須完成到污泥的脫水。接下來的處置,主要有干化 / 堆肥、運輸、焚燒、填埋費等支出。根據地區、能源成本、最終處置資源的分布、處置方式的不同等多種因素,新增加的成本折算到每噸污水處理量上,可能在 0.15-0.30 元之間
31、(天然氣 ) , 采用廢熱和廉價能源,這個數字可望降低到0.10 元以下。34. 污泥處置方式的經濟性如何?按處理和處置成本進行排隊,同時考慮其全部處理過程符合最終處置的條件,從優排序如下: 農用,包括花卉/ 綠化 / 大田(堆肥或干化后制作有機肥出售) 熱能利用,給焚燒爐或聯合發電裝置焚燒,灰渣填埋 建材,干化后用于燒制建筑材料,有機質被熱能利用,無機質成為基材,可以部分代替黃土制磚填埋,未加任何利用,干化減量后或未加處理直接填埋35. 我國污泥處置的根本性條件有哪些?污泥處理和處置的第一要素是建立收費制度。環境屬于所有的公民,公民有義務承擔其保護和治理的義務。污泥的處置必須以立法形式公布和
32、監督執行。無論廢物的種類如何,其排放和處置根據各地區的經濟發達狀況,必須制訂統一的標準(重量 ) 收費,并將收費用于專項污染物的治理和處置。完成環境治理的企業化進程,并將污染物治理的全部責權利按照市場競爭的原則進行分配,其法人必須承擔污染物治理的全部經濟和法律責任。處理污泥包括哪些工藝過程?污泥處理的主要目的是減少水分,為后續處理、利用和運輸創造條件;消除污染環境的有毒有害物質;回收能源和資源。污泥的處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水、干化及焚燒等方法以及最終處理。(1) 污泥的濃縮。污泥濃縮的目的是使污泥初步脫水、縮小污泥體積為后續處理創造條件。濃縮 脫水方法有重力沉降濃縮、上浮濃縮以及其他
33、濃縮方法。(2) 污泥消化。為了減少污泥量,防止污染環境和提高利用價值,一般需經過消化處理。污泥消化 即是借助微生物的代謝作用,使污泥中有機物質分解成穩定的物質,去除臭味,殺死寄生蟲卵,減少污泥 體積回收利用消化過程中所產生的沼氣。96左右,體積很大,不便于運輸(3) 污泥脫水與干化。污泥經濃縮和消化之后,其含水率仍在 和使用,需要進一步脫水干化處理,其主要方法有自然蒸發法和機械脫水法兩種。(4) 污泥焚燒。污泥干化后含水仍達10一15,體積仍較大,通過焚燒可將污泥中水分和有機雜質完全去除并殺滅病原微生物。有些污泥含有有毒物質而不宜作農肥,或因其他原因使污泥難以利用時,為防止污染也采用焚燒方法
34、。焚燒污泥的裝置為焚燒爐。(5) 污泥的最終處理。污泥含有重金屬離子等有毒物質時,還須做最終處理,深埋或投棄海洋。但一般極少進行最終處理,而是在處理過程中隨時使用污泥干化不同的干化工藝為什么工藝氣量不同?為什么干化系統必須抽取氣體形成微負壓?間接干化工藝的熱源-導熱油鍋爐如何選型?干燥器的處理能力是固定的嗎?全干化和半干化是怎么劃分的?半干化時的產能為什么高于全干化?污泥干燥的機理是怎樣的?干化為什么要討論換熱形式?為什么污泥干化的時間長?縮短干燥時間的可能性?關于污泥處理量的計算?污泥干化廠的公用配套設施有哪些?干化工藝如何利用廢熱煙氣?干化系統如何利用蒸汽進行干化?干化工藝中產品溫度意味著
35、什么?干化為什么要進行污泥成份分析?為什么說污泥干化是資源化利用的第一步?旋風分離器的固體回收率是多少?干化包括哪些必要的工藝步驟?干化為什么要區分間接或直接加熱方式?干化工藝都有哪些工藝氣體體系?蒸汽體系的優缺點有哪些?濕泥含水率的變化是否重要?如何解決濕泥含水率變化的敏感性?污泥干化技術的前景如何?影響干化工藝安全性的要素有哪些?干化時產品溫度低就更安全嗎?污泥混入沙石是否對干化設備產生影響?為什么干化工廠不宜頻繁開停機或單班生產?污泥干化能耗的構成有哪些?為什么說干化事實上是熱能損耗的考評?熱源對能耗的影響有哪些?物料的性質如何影響熱能能耗?工藝熱損耗表現在哪些方面?為什么說干化設備的能
36、力和能耗是一對矛盾?什么是評價熱能耗損失的捷徑?如何提防“能耗數字陷阱”?熱傳導的傳熱效率一定高于熱對流嗎?提高介質溫度為什么有限制?熱能在干化中占運行成本的比例如何?減少干化熱損失的主要原則是什么?熱能損失的差別意味著什么?半干化與全干化工藝在熱能能耗上的差別意味著什么?干化工藝能夠利用哪些能源?干化選型比較的主要內容?形成干化系統能耗差別的原因之一:換熱形式形成干化系統能耗差別的原因之二:濕介質洗滌低溫干燥是否更為節能?干泥返混產生的熱損失能有多少?1. 不同的干化工藝為什么工藝氣量不同?工藝氣量的大小決定于工藝本身所采用的熱交換形式。熱傳導為主的系統,需要的氣量小,因為氣體主要起濕分離開
37、系統的載體作用;而熱對流系統則依賴氣體所攜帶的熱量來進行干燥,因此氣量較大。轉鼓式干燥器的干燥依靠熱對流,因此氣量的大小必須滿足攜帶熱量的全部需要;流化床系統也是以熱對流為主要換熱手段的工藝,由于流化態的形成要求工藝氣體具有更高的速度,因此總的氣量需求更高;圓盤式工藝以熱傳導為主要手段,理論上僅需抽取蒸發量。但是由于蒸汽在上部易于形成飽和,而下部易于形成高溫、高粉塵濃度,因此,氣體的流量決定了工藝的安全性和粉塵分布。渦輪薄層干燥器是采用熱對流和熱傳導兩者并重的一種特殊工藝,氣量小于純熱對流系統,大約是一個標準熱對流系統的1/2-1/3 。轉碟式是純粹的熱傳導型干燥器,依靠碟片、主軸或熱壁的熱量
38、與污泥顆粒的接觸、攪拌進行換熱,其中的熱量來自填充在其中的導熱油。這一工藝無需氣體。2. 為什么干化系統必須抽取氣體形成微負壓?抽取微負壓的目的有兩個:1)由于干化系統必須是閉環,在干化過程中,污泥中攜帶的某些物質被熱解,形成不可凝氣體,這些氣體無法被冷卻水冷凝,因此不斷在回路中積聚,最終可能形成飽和。不可凝氣體具有可燃性,這將降低系統內粉塵爆炸下限,給干化系統帶來危險,因此,避免不可凝氣體在回路中的飽和是安全性的重要內容之一;2) 大量工藝氣體在系統內的流動依靠引風機進行,不可凝氣體的積聚,將使得系統內形成超過環境壓力的正壓,此時,工藝氣體可能提供各種可能的縫隙、出口離開回路,形成臭氣泄漏,
39、這在安全性和衛生性方面是不可接受的,因此必須通過動力裝置(風機)從回路中排出,送往生物過濾器或熱源裝置處理掉。3. 間接干化工藝的熱源導熱油鍋爐如何選型?間接干化工藝是指熱源與污泥無接觸,換熱是通過介質進行的,當這個介質為導熱油時,需要使用到導熱油鍋爐。導熱油鍋爐在我國是一種成熟的化工設備,其標準工作溫度為280 度,這是一種有機質為主要成份的流體,在一個密閉的回路中循環,將熱量從燃燒所產生的煙氣轉移到導熱油中,再從導熱油傳給介質(氣體)或污泥本身。導熱油獲得熱量和將熱量給出的過程形成一定的熱量損失。一般來說,導熱油鍋爐的熱效率介于8090之間,含廢熱利用。根據干燥器的最大蒸發量,以及該干燥工
40、藝的實際熱能消耗,可以得到一個每小時最大熱能凈消耗的需求量,將導熱油鍋爐的熱效率考慮進來,即可得到導熱油鍋爐的選型參照標準。舉例來說,一個2000 升 / 小時蒸發量的干燥器,采用閉環空氣作為介質,其凈熱能消耗約820 大卡 / 升水蒸發量,導熱油鍋爐的熱效率為88,則:2000 升 /小時 x 820 大卡 /升 / 88% = 1,860,000 大卡 /小時需要配備大約200 萬大卡的導熱油鍋爐。導熱油鍋爐應提供以下配套參數: 油泵,裝機容量; 燃燒器,裝機容量; 流量; 導熱油進出口溫度,最大溫差,平均溫差;導熱油一次填充量;4. 干燥器的處理能力是固定的嗎?干燥器的處理能力具有一定的
41、變化區間。其區別來自兩個方面:物料本身性質使得干燥時間延長或縮短;因最終含固率的變化而提高或降低產能。對于污泥干化來說,由于污泥的性質決定了大多數干燥工藝必須采用干泥返混,因此,其由于物料本身性質原因而導致的干燥時間變化不大,而凡是采用干泥返混的工藝在最終含固率方面不具有伸縮性,因此,可以說其干燥器的處理能力是“固定”的。這一點對于無干泥返混的工藝來說就不一樣了,最終含固率的改變會導致處理量方面較大的變化。5. 全干化和半干化是怎么劃分的?所謂干化和半干化的區別在于干燥產品最終的含水率不同,這一提法是相對的,并沒有科學的定義。 “全干化”指較高含固率的類型,如含固率85以上;而半干化則主要指含
42、固率在50 65之間的類型。如果說干化的目的是衛生化,則必須將污泥干燥到較高的含固率,最高可能要求達到90以上,此時,污泥所含的水分大大低于環境溫度下的平均空氣濕度,回到環境中時會逐漸吸濕。如果說干化的目的僅僅是減量,則會產生不同的含固率要求。將含固率20的濕泥干化到90或干化到60,其減量比例分別為78和67,相差僅11 個百分點。根據最終處置目的的不同,事實上要求不同的含固率。比如填埋,填埋場的垃圾含固率平均低于60,要求污泥達到90意義不大。將污泥干燥到該處置環境下的平衡穩定濕度,即周圍空氣中的水蒸氣分壓與物料表面上的水蒸氣壓達到平衡,應該是最經濟合理的要求。6. 半干化時的產能為什么高
43、于全干化?有些污泥干化工藝可以將濕泥處理至含固率50 65,而這時的處理量明顯高于全干化時的處理量。其原因有兩個:首先,對于干燥系統來說,干燥時間決定了干燥器的處理量。當物料的最終含水率較高(所謂半干化)時,蒸發相同水量的時間要少于最終含水率高的情況(所謂全干化),單位處理時間內可以有更高 的處理量。其次,污泥在不同的干燥條件下失去水分的速率是不一樣的,當含濕量高時失水速率高,相反則 降低。7. 污泥干燥的機理是怎樣的?干燥是為了去除水分,水分的去除要經歷兩個主要過程:1) 蒸發過程:物料表面的水分汽化,由于物料表面的水蒸氣壓低于介質(氣體) 中的水蒸氣分壓,水分從物料表面移入介質。2)擴散過
44、程:是與汽化密切相關的傳質過程。當物料表面水分被蒸發掉,形成物料表面的濕度低于物料內部濕度,此時,需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。上述兩個過程的持續、交替進行,基本上反映了干燥的機理。干化所應用的換熱形式是分析干化系統效能的重要理論基礎。所有的換熱均需通過一定的介質或界面來進行,這些介質或界面要么是氣體,如空氣、蒸汽、氮 氣、煙氣等;要么是金屬,這時其熱量是通過煙氣、導熱油、蒸汽等介質來輸送的。介質蓄積和攜帶熱量。含濕物料接觸金屬熱壁時,水分子與金屬分子的接觸,形成了熱傳導;氣 態介質分子與含濕物料中水分子的包裹、混合和接觸,形成了熱對流。熱傳導和熱對流是干化過程中應用最多的兩種換熱形
45、式。絕大部分干化工藝均采用其中的一種作為主要換熱形式,少數則兩種兼備。除去煙氣可以用于直接加熱方式外,其余介質的應用均屬于間接加熱方式的熱利用。換熱形式決定了干化系統熱量損耗的基本特點。9. 為什么污泥干化的時間長?大多數干化工藝需要20 30 分鐘才能將污泥從含固率20干化至90。干燥是由表面水汽化和內部水擴散這兩個相輔相成、并行不悖的過程來完成的,一般來說,水分的擴散速度隨著污泥顆粒的干燥度增加而不斷降低,而表面水分的汽化速度則隨著干燥度增加而增加。由于擴散速度主要是熱能推動的,對于熱對流系統來說,干燥器一般均采用并流工藝,多數工藝的熱能供給是逐步下降的,這樣就造成在后半段高干度產品干燥時
46、速度的減低。對熱傳導系統來說,當污泥的表面含濕量降低后,其換熱效率急遽下降,因此必須有更大的換熱表面積才能完成最后一段水分的蒸發。10. 縮短干燥時間的可能性?對所有干燥器來說,縮短干燥時間意味著生產效率的提高。能夠用5 分鐘干燥的物料,誰也不會用 10 分鐘。能否縮短干燥時間,不是主觀意愿決定的,而是干燥條件決定的。影響干燥過程的因素很多,比如介質環繞物料的狀況,介質運動的速度、方向,物料的性質、大小、堆置情況、濕度、溫度等。這些因素的總和,決定了干燥時間。以上狀況的改善和優化事實上是工藝決定的,其中一個普遍采用的方法是干泥返混,除避免污泥在干燥器內的粘結外,在很大程度上可以改善物料在干燥器
47、內的受熱條件,從而有效地縮短時間。11. 關于污泥處理量的計算?根據蒸發量、入口和出口的含固率,可以推導出干燥器的理論產能。污泥理論處理量=蒸發量 + (蒸發量X濕泥含固率)/ (干泥含固率濕泥含固率)例如,一個蒸發量為每小時2500 公斤水的干燥器,如果將20的濕泥干化到90,則:2500 + (2500 x 20%) / (90%-20%) x 24 /1000 = 77噸 /日做適合于焚燒的半干化產品時:2500 + (2500 x 20%) / (60%-20%) x 24 /1000 = 90噸 /日12. 污泥干化廠的公用配套設施有哪些?一般來說,干化工藝需要配備以下基礎配套設施,
48、但根據工藝可能有較大變化:-冷卻水循環系統:用于干泥產品的冷卻等14. 干化系統如何利用蒸汽進行干化?-冷凝水處理系統:工藝氣體及其所含雜質的洗滌等;工藝水系統:用于安全系統的自來水 電力系統:整個系統的供電壓縮空氣系統:氣動閥門的控制 氮氣儲備系統:干泥料倉以及工藝回路的惰性化; 除臭系統:濕泥料斗、儲倉、工藝回路的不可凝氣體的處理 制冷系統:導熱油熱量撤除 消防系統:為整廠配置的滅火系統和安全區13. 干化工藝如何利用廢熱煙氣?所有的干化系統都可以利用廢熱煙氣來進行。其中,間接干化系統通過導熱油進行換熱,對煙氣 無限制性要求;而直接干化系統由于煙氣與污泥直接接觸,雖然換熱效率高,但對煙氣的
49、質量具有一定要求,這些要求包括:含硫量、含塵量、流速和氣量等。焚燒爐的煙氣與間接干化系統的導熱油換熱時,尚需注意煙塵具有一定的磨蝕性,煙氣中可能含 有一定的腐蝕性氣體成份,以及換熱器的高溫腐蝕問題。導熱油系統的溫度調整可以通過氣動閥門調節煙氣流量的辦法來進行,但是當這種調節可能影響 敏感的焚燒效果時,則有必要設立獨立的燃氣或燃油鍋爐,通過對熱值不足部分進行調溫來實現。只有間接加熱工藝才能利用蒸汽進行干化,但并非所有的間接工藝都能獲得較好的干化效率。一般來說,蒸汽由于溫度相對較低,必然在一定程度上影響干燥器的處理能力。蒸汽的利用一般是首先對過熱蒸汽進行飽和,只有飽和蒸汽才能有效地加以利用。飽和蒸
50、汽通過換熱表面加熱工藝氣體(空氣、氮氣)或物料時,蒸汽冷凝為水,釋放出全部汽化熱,這部分能量就是蒸汽利用的主要能量。15. 干化工藝中產品溫度意味著什么?污泥是一種高有機質含量的超細粉末,污泥干燥的目的首先在于減量、衛生化。無論對于何種最終處置方法,污泥干化本身并不會改變污泥的性質,即溫度并不會導致污泥產品的降解或質量問題。有鑒于此,無論從污泥產品的質量角度,還是干燥器的效率角度看,應該是溫度越高越好。但是,由于安全性問題的存在,絕大部分干化工藝傾向于盡可能降低產品的溫度,即降低所謂粉塵爆炸的點燃能量。然而,根據研究,污泥粉塵的點燃能量很低,當氧氣、粉塵濃度達到一定量時,100 度左右的溫度下
51、,其點燃能量低至幾個到十幾個毫焦。當點燃能量達到1 焦耳時,70 80 度也足以形成燃燒。當粉塵濃度更高時,即使 20 30 度的環境都可能存在風險。許多料倉的自燃和爆炸均屬于這種情況。干化工藝為了保證一定的處理效率,溫度是必然存在的,而且不可能很低,典型值在105 125 度之間。工藝的安全性只能從降低粉塵濃度和抑制燃燒氣氛入手。單純依靠降低產品溫度來保證安全性是不正確的想法。16. 干化為什么要進行污泥成份分析?根據經驗,對污泥成份做一定的分析,對于確定干化工藝、獲得最佳設計參數、確認工作條件是必要的。與干化工藝相關的濕泥檢測內容包括:含水率、粘度、含油脂比例、酸堿腐蝕性、含沙率等。與污泥
52、最終處置相關的干泥檢測內容包括:重金屬含量、有機質含量、熱值、細菌含量等。17.為什么說污泥干化是資源化利用的第一步?污泥無論來自工業還是市政,其處理的一個可行目標就是使所有來自工業中的污染物作為原料返 回到工藝中去。所有的污染物事實上都是中間過程流失的原料,造成流失的媒介大多數情況下是水,去除 水,將使得大量的潛在污染物可以重新得到利用。污泥所含的污染物一般均有很高的熱值,但是由于大量水分的存在,使得這部分熱值無法得到利 用。如果焚燒高含水率的污泥,不但得不到熱值,還需要大量補充燃料才能完成燃燒。如果將污泥的含水率降到一定程度,燃燒就是可能的,而且,燃燒所得到的熱量可以滿足部分甚 至全部進行干化的需要。同樣的道理,無論制造建材還是圖例利用,減少含水率是關鍵。因此,可以說污泥干化或半干化 事實上是污泥資源化利用的第一步。18.旋風分離器的固體回收率是多少?在許多熱對流系統中,污泥干化17:22趙樂軍說:謝謝各位網友的積極參與,也謝謝中國水網給我們提供這樣一個機會就污泥問題和大家討論。網上討論時間是短暫的,我相信以 后有很多的時間繼續交流,我希望和大家就污泥問題進行進一步探討。17:20朱雁伯說:今天跟各位網友聊天非常高興,大家提的問題都很重要,但是我們回答過程當中有很多不完善的地方,請各位網友諒解,有更深 層次的問題,如果大家有興趣咱們再往下繼續交流,謝謝你們參與活動
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