城镇污水处理厂污泥减量、无害化与综合利用关键技术研究与1二程示范-论文 5页

·国家水体污染控制与治理科技重大专项集成与示范·嫡瞒籼污泥减曼薤．匕与用．奚键技术研究与工程示范严建华王飞谢小青李成江。陈柏校(1浙江大学，杭州310027；2厦门水务中环污水处理有限公司，厦门361009；3中国市政工程华北设计研究总院，天津300074；4杭州国泰环保科技有限公司，杭州311202)摘要针对我国城市污水处理厂污泥配套处理设施建设无序，严重存在污泥产率高、无序排出或堆放、产生二次污染等问题，根据各地的共性技术需求，以有效防止城市污水处理厂污泥二次污染、提高资源化利用水平为目的，通过基础研究、中试试验和工程示范，突破了6项关键技术，包括：污泥调理及深度脱水技术、生物干化和土地利用技术、适应污泥粘滞的搅动型污泥热干化技术、流化床清洁焚烧技术、循环流化床一体化焚烧技术以及干化焚烧的污染物控制技术；在杭州、深圳、厦门、嘉兴和富阳等地建设了6个示范工程，并取得了稳定的运行效果，为我国的污泥处理处置提供了多样化的技术选择。关键词污水处理厂污泥干化焚烧生物干化一体化焚烧深度脱水水专项1拟解决的关键技术问题减量化、无害化和综合利用技术，根据污泥的特性，随着我国社会经济和城市化的发展，污水的产重点开发了污泥调理及深度脱水技术、生物干化和生及其数量在不断地增长，污水处理率逐步提高，伴土地利用技术、适应污泥粘滞的搅动型污泥热干化随产生了大量剩余污泥。污泥是一种量大面广且对技术、流化床清洁焚烧技术、循环流化床一体化焚烧人体和环境都具有很大危害作用的固体废弃物，随技术以及干化焚烧污染物控制技术等关键技术及其意堆放会存在较高的二次污染风险。设备研发，并进行工程示范，形成具有自主知识产权国内许多城市如杭州、深圳等地都相继开展了的城市污水处理厂污泥处理处置工艺技术和设备。污泥无害化处置的前期工作。但由于缺乏技术支课题研究技术路线如图1所示。撑，污泥无害化处置还未进入大规模推广应用的阶3主要技术成果段。面对目前对污泥减量化、无害化处置的迫切要3．1适应污泥粘滞的搅动型污泥热干化技术求，我国在污泥减量化、无害化处置工艺最佳配置的3．1．1主要技术成果(1)研究了污泥的干化机理，构建了污泥干化选择、降低投资和运行成本、关键设备技术开发和污染物控制等重要技术环节亟需科技支撑。污泥减量传热模型。测定了搅动型干化方法的传热系数等主要设计参数。分析了不同因素对污泥干化效果化、无害化处置已经成为在城镇水污染控制与治理的影响。采用低速转动的方式进行污泥干化，转过程中非解决不可、刻不容缓的重大共性问题，迫切度仅3～5r／min，与高速气流式污泥干化方式相需要寻找能够稳定、清洁、大规模处理污泥的技术手比，减少了含砂量高的中国污泥对金属壁面的段，以有效处理我国面临的大量污泥减量化、无害化磨损。处理的难题。(2)研究和定义了污泥粘滞特性。开发了系2技术研究和集成方法列化污泥干化机，干化机利用低压余热蒸汽作为针对上述问题，本课题根据各地共性技术需求，热源间接干化污泥，通过斜置叶片、强化传热、根以有效防止城市污水处理厂污泥二次污染、提高资据污泥粘滞状况设置角度可调的羽根、热源多点源化利用水平为目的，研究城市污水处理厂污泥的多段进入、多轴布置等技术手段，实现了污泥干化国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07317—003)。过程的清洁、高效。给水排水Vo1．39No．1020139\n(2)开发了不同容量的污泥循环流化床焚烧锅臣叵亘亘圃．翌翌j炉，通过冷热风分级送风、物料多重循环、受热面优l降低药焉耗和成本的研究l；圆一；化布置、采用抗腐蚀管材等措施，实现根据污泥含水率和热值不需或仅需少许辅助燃料即可实现能量自墨l低有耗机高质效循的环生的物土干地化利技用术lL：=l1=00=tl：ll＼平衡。(3)形成了包含污泥干化系统、污泥焚烧炉系统、烟气净化系统、余热利用系统的污泥无害化、能源化集成系统，研究了确定最佳入炉污泥含水盛I干41：焚烧墨的整体优化集成lIt凰二二=iI-率的系统优化设计方法，形成了干化焚烧、煤粉锅炉掺烧和与生活垃圾混烧等多种污泥无害化处置的技术路线。该技术充分体现了节能和循环经济[：i圃一一一一一的原则。污泥深度脱水和干化后提高了热值、节省E亟巫圃后续焚烧处理的费用；干化后的污泥经高温焚烧后匝亘垂产生的灰体积将缩小9O9／6以上，有毒有机物热分解[二噩匦口匪匝巫圃彻底，焚烧产生能源可回收利用，灰、渣可作为建材[二口材料使用。3．2．2污泥深度脱水焚烧示范工程3．1．2污泥干化焚烧示范工程该示范工程在浙江富阳市春江街道造纸工业功浙江浙能嘉兴发电有限公司250t／d污泥干化能区(八一村)实施，污泥处理量为1500t／d，含水焚烧示范工程在嘉兴电厂现有厂区内实施，污泥来率为8O。源于嘉兴市联合污水处理厂，含水率为80。工程主要工艺流程为污泥浓缩池污泥(含水率嘉兴联合污水处理厂80～85湿污泥输送96)或外来污泥(含水率80)通过送入污泥调理到搅动型干化机中进行干化处理，干化热源采用电池，经过调理、搅拌后通过泵送入18台高干度板框厂发电后的低压余热蒸汽，干化至含水率为35的压滤机进行深度脱水。脱水污泥(含水率45)通污泥后(热值约4895．4kI／kg)，送公司现有300过皮带输送至污泥干化间的脱水污泥堆场。脱水污Mw燃煤发电锅炉进行掺烧。污泥干化后产生的泥通过皮带送人炉前干污泥仓，通过污泥给料机进入尾气经冷凝后的不可凝气体送至电厂燃煤锅炉焚2台流化床焚烧炉进行焚烧，污泥经过850~900℃的烧，干化冷凝水经收集后由污水处理厂负责用密闭高温后，其有机物和有害物彻底分解。污泥焚烧后车送回污水处理厂处理。产生的热量进行供热发电，剩余1O的灰渣进行建示范工程于2011年6月建成运行，已连续运行材综合利用。2年2个月。污泥干化机热耗(每蒸发lt水分所消示范工程于2010年4月建成运行，已连续运行耗的蒸汽量)为1．35t，二嘿英等主要污染物排放达3年4个月。污泥焚烧炉平均热效率为85．05，灰到《生活垃圾焚烧污染物控制标准》(GB18485—渣热灼减率<5，污泥焚烧厂污染物排放达到《生2001)，污泥焚烧灰综合利用率100。示范工程是活垃圾焚烧污染物控制标准》(GB184852001)。国内首次在大型燃煤电站上开展污泥干化焚烧项目前该工程已被国家发改委和住建部列入首批污泥目，具有良好的示范效果。处理处置国家级示范工程。3．2流化床污泥清洁焚烧技术3．3污泥干化焚烧污染物控制技术3．2．1主要技术成果3．3．1主要技术成果(1)研究了污泥的热解动力学特性和理论燃烧(1)研究了污泥干化过程中污染物排放特性，温度，分析了污泥在流化床内的燃烧过程及特点。开发了污泥干化过程污染物排放控制技术及工艺。10给水排水Vo1．39No．102013\n(2)研究了污泥焚烧过程中污染物排放特性。辅助材料对污泥焚烧过程中常规污染物、重金属和二嚼英的排放进行了试验研究。开发了针对污泥焚烧的尾气处理集成工艺，使烟气排放达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》。技术措施包括：①采用流化床燃烧方图2厦『]l司妥100t／d污泥生物干化工艺流程不意式，炉温控制在85O～950℃，其温度属于最适合脱示范工程于2010年5月建成运行，已连续运行硫的温度范围。采用分段供风技术，N生成量2年3个月。2010年度，经福建省肥料登记评审委低。焚烧炉热容量大，燃烧稳定，炉内温度分布均员会审定，示范工程生产的“鹭盛牌”有机肥准予正匀，可以抑制常规气态污染物的生成。②采用“3T”式登记，并由福建省农业厅颁发福建省肥料正式登技术，并配置生活垃圾焚烧炉所采用的尾气净化记证。系统，使二嗯英等有机污染物排放量远低于国家3．4．3深圳100t／d污泥生物干化工程标准。该示范工程规模为100t／d脱水污泥(含水率3．3．2示范工程80)，生产处理主体设备为循环式污泥生物干化发该技术已应用于上述浙江浙能嘉兴发电有限公酵塔系统。工程采用箱式强制通风高温好氧快速生司250t／d污泥干化焚烧示范工程和浙江富阳物干化技术工艺，工艺流程如图3所示。城市生1500t／d污泥深度脱水焚烧示范工程。生物3．4污泥生物干化与土地利用技术有机肥3．4．1主要技术成果发酵菌群!强制通风功能菌群：(1)研究了污泥生物干化的辅料选择与预处理：辅料循环：技术；开发了适于污泥与辅料掺混搅拌的一体式设图3深圳100t／d污泥生物干化工艺流程示意备。研究了污泥生物干化机理，开发了不同处理量的示范工程于2012年6月建成运行，已连续运行污泥生物干化反应装置，进行了工艺控制参数优化，1年2个月。示范工程占地面积小，产品系列齐全，提出了控制策略，实现污泥快速生物干化和产物的均有完备的企业标准，主要用于园林绿化、土壤改良、匀性和稳定性。污泥生物干化采用蘑菇渣作为辅料，经济林建设等非食物链领域，实行风险控制和产品干化产物含水率低于4O，产物满足《城镇污水处理跟踪，保证污泥生物干化产品的市场信誉度和公信厂污泥处置园林绿化用泥质芸}(GB／T23486-2009)力。深圳污泥生物干化示范项目已纳入深圳市污泥或《有机肥料》(NY525-2002)标准。处置运营系统，按实际处理量补贴污泥处置费(深财(2)研究了污泥生物干化的处理节能与二次污居函[2010]1745号，255元／t)。染控制技术，建立污泥生物干化物质和能量平衡模3．5湿污泥循环流化床一体化焚烧技术型，考察了操作条件对工艺效果的影响，并进行了技3．5．1主要技术成果术集成与验证。(1)研究了污泥与河砂的混合流化特性。在污(3)研究了污泥生物干化产物进行焚烧和热解泥流化床干化试验系统上进行了污泥流化干化试制生物炭的资源化利用。研究了污泥生物干化产物验，研究了流化速度、平均停留时间对干化污泥特性在绿地草坪、园林苗木、速生丰产林等园林绿化中的的影响。研究了污泥在循环流化床中焚烧的S0土地利用，分析了污泥生物干化产物土地利用的生排放特性，主要包括石灰石添加量和含P量对SOz态环境风险。排放特性的影响。研究了污泥在循环流化床中焚烧3．4．2厦门同安100t／d污泥生物干化工程的氮氧化物排放特性，影响因素主要包括二次风比示范工程处理的污泥来自厦门篑笃污水处理率等。厂，设计规模100t／d脱水污泥(含水率80)，其工(2)基于污泥流化、干化和焚烧的基础试验艺流程如图2所示。研究结果及循环流化床一体化污泥焚烧工艺流给水排水Vo1．39No．10201311\n\n缺水城市雨污水再生处理和不同途径用水的关键技术研究与工程示范陈荣王晓昌金鹏康张琼华刘言正(西安建筑科技大学，西安710055)摘要针对我国缺水城市普遍存在的资源型、水质型缺水问题，以及城市水体生态水量缺失的问题，开展了不同途径回用的污水再生处理、面源控制及雨水净化与回用、回用水补水条件下的水体水质保障、雨／污水再生利用和水环境生态保障系统4个方面的研究；突破了4项物化、生化、生态有机组合与污染分级控制的关键技术，研发了生物造粒流化床污水处理设备、臭氧气浮污水再生处理设备、复合式膜生物反应器、一体化雨水净化装置4项专有技术与设备。结合3项示范工程的实施，进行了理论和技术成果的实际应用，形成了缺水城市雨污水处理再生和市政、景观、工业回用及再生水水质生态安全保障的技术支撑体系，为缺水城市雨污水再生处理和不同途径回用提供了应用范例。关键词缺水城市雨污水再生处理不同途径用水水专项西北地区是我国水资源最为短缺的地区，也是水近年来该地区的许多城市投入大量资金进行城市环境污染最为严重、环境条件最为恶劣的地区。降雨生态环境建设，大绿地、大水面建造工程方兴未量偏少导致可利用水资源不足，水资源不足和污染物艾。然而，这样的城市化建设所带来的一个令人的大量排放又加剧了水环境的污染，导致本来就脆弱担忧的问题就是城市作为一个复杂环境系统的生的生态环境更加恶化，这一现状严重地影响了这一地态健康如何保障，尤其是城市水环境污染问题应区的可持续发展。随着我国社会主义现代化建设事当如何有效防治，水环境系统和水资源利用可持业的飞速发展，西北地区的城市化步伐也在加快。续性应当如何保障。这个问题解决不好，西北地无论是乡村城镇化还是原有城市的扩大，所带来的区城市的发展和建设就很难走上良性循环的轨道，一个突出问题就是水资源消耗更为集中，水资源不并有可能使该地区本来就很脆弱的生态环境进一步足的矛盾更加尖锐，水环境污染问题更加严重。受到人为破坏。与此同时，为了提升城市品位，改善城市面貌，1研究技术路线针对西北地区缺水城市存在的问题，课题形成国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07317—004)。了如图1所示的技术路线。处理处置国家级示范工程。次污染和污染源的转移，对环境的污染程度降到最(3)厦门同安100t／d污泥生物干化工程和深低，改善了环境品质，提高了居民的生活质量，符合圳100t／d污泥生物干化工程采用污泥生物干化与目前提倡的循环经济发展模式。土地利用技术，开发产品达到《城镇污水处理厂污泥(5)杭州萧山东片污水处理厂300t／d污泥浓处置园林绿化用泥质》(CJ248—2007)标准的要缩脱水工程采用污泥高效浓缩及深度脱水技术，污求，生产的“鹭盛牌”有机肥准予正式登记，并由福建泥深度脱水装置可连续稳定运行，技术具有投资小、省农业厅颁发福建省肥料正式登记证。成本低、脱水效果好、运行连续稳定等优点。(4)杭州七格100t／d污泥循环流化床一体化焚烧工程采用污泥循环流化床一体化焚烧技术。该旱E-mail：yanjh@zju．edu．cn技术解决了污泥的集中化和无害化处置，不存在二收稿日期：2013—08—05给水排水Vo1．39No．10201313