1、同濟大學同濟大學環境科學與工程學院環境科學與工程學院國家國家城市污染控制工程研究中心城市污染控制工程研究中心 戴曉虎戴曉虎 教授教授內容內容一、污泥處理技術現狀一、污泥處理技術現狀 二、污泥厭氧消化技術二、污泥厭氧消化技術三、污泥城市有機質厭氧消化協同處理三、污泥城市有機質厭氧消化協同處理四、挑戰和機遇四、挑戰和機遇2一、污泥處理技術現狀一、污泥處理技術現狀中國城鎮污水廠數量中國城鎮污水廠數量 (2013): 35002013年年產污泥突破年年產污泥突破 3500萬噸萬噸 (含水率含水率:80%）城鎮污水處理能力城鎮污水處理能力: 1.50億億m3/d2020年污泥產量將達到年年污泥產量將達到

2、年 6000-9000萬噸萬噸中國目前污泥的產量中國目前污泥的產量4污水生物處理過程主要污染物物質流污水生物處理過程主要污染物物質流5100%COD100%COD100%N100%N100%P100%P初沉池二沉池N N2 2: 50-70%N: 50-70%N10% COD10%10%污泥降解率污泥降解率50%50%1570年代以前70年代-2000年2000年以后高溫高壓熱水解罐高溫高壓熱水解罐強化厭氧消化的手段強化厭氧消化的手段熱水解熱水解脫水污泥脫水污泥熱水解污泥熱水解污泥高溫高壓熱水解預處理技術高溫高壓熱水解預處理技術 (THP) 對高含固厭氧對高含固厭氧消化的作用：消化的作用：l

3、THP有效的提高溶解性有效的提高溶解性COD的比例的比例l THP大大降低污泥的粘度大大降低污泥的粘度l THP能將污泥降解率提高能將污泥降解率提高15%l THP能起到消毒和殺滅病菌的效果能起到消毒和殺滅病菌的效果強化厭氧消化的手段強化厭氧消化的手段酶水解酶水解酶水解對厭氧消化的作用酶水解對厭氧消化的作用l 酶對污泥厭氧消化提升？酶對污泥厭氧消化提升？l 酶能否提高污泥降解效率？酶能否提高污泥降解效率？l 酶對消化污泥的脫水性能及沼渣酶對消化污泥的脫水性能及沼渣利用影響？利用影響？強化厭氧消化的手段強化厭氧消化的手段優勢菌種優勢菌種定向優勢菌種定向優勢菌種l 定向優勢菌種篩選？定向優勢菌種篩

4、選？l 提高轉化效率？提高轉化效率？l 定向菌種的環境風險？定向菌種的環境風險？18三、污泥城市有機質協同厭氧消化三、污泥城市有機質協同厭氧消化378022801742129712299986685353052992532109205001000150020002500300035004000waste greaseanimal flotate fatanimal sterilization liquidanimal bloodgarden wastessugar beet cuttingsgrasscraw and bowel contentfood leftoversfruit waste

5、srumina contentspig manuredomestic sludge, 8% TSSubstrateBiogas yield kWh/tSubstrate各類生物質沼氣產率比較各類生物質沼氣產率比較廢物特征：廢物特征：l 污泥污泥35003500萬噸萬噸l 餐餐廚廚60006000萬噸萬噸 l 滋生大量病菌滋生大量病菌l 造成環境污染造成環境污染l 污染地下水污染地下水放錯了地方的資源放錯了地方的資源l 富含能源富含能源l 富含富含N N，P P等營養物質等營養物質 l 可可回收回收沼氣能源沼氣能源l 可制生物柴油可制生物柴油l 可回收可回收P P資源資源21污泥及餐廚垃圾的共性

6、特征污泥及餐廚垃圾的共性特征先進污染控制及資源化技術先進污染控制及資源化技術主要因素：全球氣候變化、能源資源短缺、糧食安全主要因素：全球氣候變化、能源資源短缺、糧食安全主要目標：主要目標：l 能源高效回收（厭氧消化技術制清潔燃氣）能源高效回收（厭氧消化技術制清潔燃氣）l 降低環境風險，安全處置降低環境風險，安全處置 （標準，技術提升）（標準，技術提升） l 磷磷- -資源循環利用（磷回收技術）資源循環利用（磷回收技術）l 沼渣土地利用沼渣土地利用l 處理成本可接受處理成本可接受231:02.4:10.9:10.4:10:1050010001500200025003000350040004500

7、Na+ ( mg / L )n1:02.4:10.9:10.4:10:102000400060008000100001200014000VFA ( mg / L )VFA (mg / L)n 提高系統穩定性提高系統穩定性 降低抑制物濃度降低抑制物濃度 提高產氣效益：提高產氣效益： 產氣率大幅提高產氣率大幅提高 污泥、餐廚厭氧消化然氣潛力：污泥、餐廚厭氧消化然氣潛力： 污泥污泥 1515億立方米億立方米 ，餐廚，餐廚4040億立方米億立方米 提高厭氧系統效率：提高厭氧系統效率： 厭氧消化負荷從厭氧消化負荷從1.5-2.01.5-2.0提高到提高到5-6 kgVSS/m5-6 kgVSS/m2 2

8、d d 設施利用率高：設施利用率高： 成本降低，經濟效益提高成本降低，經濟效益提高污泥與城市有機質聯合厭氧消化技術污泥與城市有機質聯合厭氧消化技術污泥污泥/ /有機質高效協同厭氧消化有機質高效協同厭氧消化EinspeisunginsErdgasnetzEinspeisunginsErdgasnetzStrom- und Wrmeerzeugungmit Faulgas-BHKWStrom- und Wrmeerzeugungmit Faulgas-BHKWWasserstoff-TankstelleStrom- und Wrmeerzeugungmit Wasserstoff-BHKWStro

9、m- und Wrmeerzeugungmit Wasserstoff-BHKWLieferung von Wasserstoff an externe Verbraucher(Hausbrennstoffzelle)Lieferung von Wasserstoff an externe Verbraucher(Hausbrennstoffzelle)Wrmeerzeugung aus Faulgas in HeizkesselnWrmeerzeugung aus Faulgas in HeizkesselnDirektantrieb z.B. vonGeblsen mit FaulgasD

10、irektantrieb z.B. vonGeblsen mit FaulgasVerkauf vonFaulgas alsSondergasVerkauf vonFaulgas alsSondergasFaulgasErdgasWasserstoffWeitereVerwertungswege沼氣、沼渣利用途徑沼氣、沼渣利用途徑24磷回收技術磷回收技術S 磷是一種不可再生資源，據估計，全世磷是一種不可再生資源，據估計，全世界磷礦儲量只能維持界磷礦儲量只能維持100100年左右。許多國年左右。許多國家已將磷視為家已將磷視為2121世紀的一種戰略資源世紀的一種戰略資源S 磷礦石價格不斷攀升磷礦石

11、價格不斷攀升, ,推動了磷回收技術推動了磷回收技術的研發與實施的研發與實施25l 污泥和城市有機質是污染物，也是資源；污泥和城市有機質是污染物，也是資源；“城市礦城市礦產產”的概念已是大趨勢的概念已是大趨勢 ；隨著能源資源短缺，全球；隨著能源資源短缺，全球氣候變化，污泥及城市有機質中的資源能源回收利氣候變化，污泥及城市有機質中的資源能源回收利用是未來技術發展趨勢；用是未來技術發展趨勢；l 協同厭氧消化可以克服污泥消化效率低，餐廚等城協同厭氧消化可以克服污泥消化效率低，餐廚等城市有機質厭氧消化不穩定的不足，具有系統穩定，市有機質厭氧消化不穩定的不足，具有系統穩定，經濟效益顯著的優勢；經濟效益顯著的優勢；l 目前國家科技部已啟動目前國家科技部已啟動“清潔燃氣科技工程清潔燃氣科技工程”，污，污泥及城市有機質集中協