生化剩余污泥減量與無害化新技術(shù)

1、生化剩余污泥大幅減量生化剩余污泥大幅減量與無害化技術(shù)與無害化技術(shù)李本高李本高( (石油化工科學(xué)研究院石油化工科學(xué)研究院) )主要內(nèi)容主要內(nèi)容一一 研發(fā)背景研發(fā)背景二二 生化污泥的基本性質(zhì)生化污泥的基本性質(zhì)三三 SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理四四 SMRSMR裝置技術(shù)工藝裝置技術(shù)工藝五五 SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果六六 經(jīng)濟技術(shù)分析經(jīng)濟技術(shù)分析七七 結(jié)論結(jié)論一、研發(fā)背景一、研發(fā)背景l(fā) 生化剩余污泥產(chǎn)生量大生化剩余污泥產(chǎn)生量大當(dāng)前我國城市污水實際處理量約當(dāng)前我國城市污水實際處理量約600600億億m m3 3/a/a，產(chǎn)生含水，產(chǎn)生含水9 98 8的生化剩余污泥約的生化剩余污泥約3

2、.63.6億億m m3 3/a/a，今后，今后1010年剩年剩余污泥余污泥產(chǎn)量將以年均產(chǎn)量將以年均15%15%左右的速度繼續(xù)增長左右的速度繼續(xù)增長10001000萬萬t/at/a級煉油廠，產(chǎn)生剩余含水污泥約級煉油廠，產(chǎn)生剩余含水污泥約1 1萬萬t/at/al 生化剩余污泥對環(huán)境危害大生化剩余污泥對環(huán)境危害大 微生物、病毒、寄生蟲、有機物、氮、磷、惡臭微生物、病毒、寄生蟲、有機物、氮、磷、惡臭一、研究背景一、研究背景l(fā) 現(xiàn)有生化剩余污泥處理工藝現(xiàn)有生化剩余污泥處理工藝脫水：含水率最降低到脫水：含水率最降低到80%80%84%84%，殘留量仍然很龐大，污染物無減量殘留量仍然很龐大，污染物無減量焚燒

3、：減量效果好，但投資和運行焚燒：減量效果好，但投資和運行成本高，操作復(fù)雜，且產(chǎn)生飛灰危成本高，操作復(fù)雜，且產(chǎn)生飛灰危物，煙氣處理困難物，煙氣處理困難消化：處理成本較低，但僅能去除消化：處理成本較低，但僅能去除部分有機物，且污泥減量不顯著部分有機物，且污泥減量不顯著我國城市污泥處理處置現(xiàn)狀我國城市污泥處理處置現(xiàn)狀二、生化污泥的基本性質(zhì)二、生化污泥的基本性質(zhì)中國石化某煉廠生化剩余污泥主要組成中國石化某煉廠生化剩余污泥主要組成項目名稱項目名稱分析結(jié)果分析結(jié)果項目名稱項目名稱分析結(jié)果分析結(jié)果 含水率含水率/ /% %97.6-98.297.6-98.2 TN/mg TN/mgL L-1-11,639-

4、1,9061,639-1,906 pH pH6.6-6.86.6-6.8 TP/mg TP/mgL L-1-1375-404375-404 COD/mg COD/mgL L-1-120,480-24,91220,480-24,912 TPN/mg TPN/mgL L-1-18,142-9,0058,142-9,005 BOD BOD5 5/COD/COD0.07-0.100.07-0.10 TCH/mg TCH/mgL L-1-1841-1,110841-1,110 SS/mg SS/mgL L-1-118,554-23,64018,554-23,640 CST/s CST/s150.3150

5、.3 VSS/mg VSS/mgL L-1-113,344-17,09013,344-17,090 SRF/m SRF/mkgkg-1-1 1.671.6710101313項目項目數(shù)值數(shù)值 pH pH6.8-8.356.8-8.35 SS/mg SS/mgL L-1-18,035-14,4358,035-14,435 VSS/mg VSS/mgL L-1-15,408-9,6375,408-9,637 VSS/SS/% VSS/SS/%0.66-0.730.66-0.73中國石化某石化濃縮污泥主要組成中國石化某石化濃縮污泥主要組成二、生化污泥的基本性質(zhì)二、生化污泥的基本性質(zhì)污泥含水率高，達到污

6、泥含水率高，達到98.6%-99.2%98.6%-99.2%；污泥；污泥VSS/SSVSS/SS比值比值大，在大，在0.66-0.730.66-0.73之間，為典型的有機質(zhì)污泥。之間，為典型的有機質(zhì)污泥。項目項目結(jié)果結(jié)果 pH pH6.86.8 SS SS/mg/mgL L-1-121,03021,030 VSS VSS/mg/mgL L-1-114,61014,610 VSS/SS/ VSS/SS/% %0.6950.695某市政某市政污水處理廠濃縮污泥污水處理廠濃縮污泥主要組成主要組成二、生化污泥的基本性質(zhì)二、生化污泥的基本性質(zhì)污泥含水率污泥含水率98.1%98.1%，污泥，污泥VSS/S

7、SVSS/SS比值比值0.6950.695，為典型，為典型的有機質(zhì)污泥。的有機質(zhì)污泥。二、生化污泥的基本性質(zhì)二、生化污泥的基本性質(zhì)主要成分：水、微生物、微生物代謝物、無機主要成分：水、微生物、微生物代謝物、無機固型物，其中含水達到固型物，其中含水達到98%98%99%99%含水形態(tài)：自由水、間隙水、表面水和結(jié)合水含水形態(tài)：自由水、間隙水、表面水和結(jié)合水l 生化剩余污泥成分與含水形態(tài)生化剩余污泥成分與含水形態(tài)二、生化污泥的基本性質(zhì)二、生化污泥的基本性質(zhì)自由水自由水：占總含水約：占總含水約70%70%，不與污泥附著或結(jié)合，分離，不與污泥附著或結(jié)合，分離較容易，可重力分離較容易，可重力分離間隙水間隙

8、水：因毛細管現(xiàn)象而保持的水，分離較難，需使：因毛細管現(xiàn)象而保持的水，分離較難，需使用離心、真空等方法用離心、真空等方法表面水表面水：通過氫鍵附著在膠體表面，分離困難，經(jīng)調(diào)：通過氫鍵附著在膠體表面，分離困難，經(jīng)調(diào)理后才能用機械方式脫除理后才能用機械方式脫除結(jié)合水結(jié)合水：通過化學(xué)鍵與污泥結(jié)合，約占總含水：通過化學(xué)鍵與污泥結(jié)合，約占總含水4%4%，分，分離十分困難，采用一般物理化學(xué)方法難以分離十分困難，采用一般物理化學(xué)方法難以分離，是構(gòu)成脫水污泥的主要成分離，是構(gòu)成脫水污泥的主要成分內(nèi)部水內(nèi)部水：細胞內(nèi)的水，水量很少，脫除更難：細胞內(nèi)的水，水量很少，脫除更難三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原

9、理生化剩余污泥體積龐大的原因是含水率高，造成生化剩余污泥體積龐大的原因是含水率高，造成含水率高的根本原因是污泥中存在具有特殊性能含水率高的根本原因是污泥中存在具有特殊性能的高分子有機物，是這些高分子有機物導(dǎo)致間隙的高分子有機物，是這些高分子有機物導(dǎo)致間隙水、表面水和結(jié)合水存在。水、表面水和結(jié)合水存在。研發(fā)降低和消除污泥中高分子有機物方法，是生研發(fā)降低和消除污泥中高分子有機物方法，是生化剩余污泥實現(xiàn)大幅減量的關(guān)鍵?；Ｓ辔勰鄬崿F(xiàn)大幅減量的關(guān)鍵。l 污泥脫水困難的原因污泥脫水困難的原因三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理通過催化方法將污泥中固形高分子有機物降解，使通過催化方法將污泥中固形高

10、分子有機物降解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕》肿佑袡C物；其轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕》肿佑袡C物；固形高分子有機物降解后，消除了間隙水、表面水、固形高分子有機物降解后，消除了間隙水、表面水、結(jié)合水存在條件，使泥水容易分離，從而使污泥實結(jié)合水存在條件，使泥水容易分離，從而使污泥實現(xiàn)大幅減量；現(xiàn)大幅減量；產(chǎn)生的降解污水，生化性好，生物方法可使產(chǎn)生的降解污水，生化性好，生物方法可使CODCOD、氨、氨氮等污染物實現(xiàn)徹底無害化處理。氮等污染物實現(xiàn)徹底無害化處理。l 技術(shù)原理技術(shù)原理處理前處理前處理后處理后三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度與溫度與VSSVSS去除率的關(guān)系去除率的關(guān)系三、三、SMRSMR裝

11、置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度對溫度對CODCOD存在形態(tài)的影響存在形態(tài)的影響三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度對污泥降解液溫度對污泥降解液B/CB/C的影響的影響三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度對蛋白質(zhì)和糖的影響溫度對蛋白質(zhì)和糖的影響三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度對氮存在形態(tài)的影響溫度對氮存在形態(tài)的影響三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度/ /甲酸甲酸/mg/mgL L-1-1乙酸乙酸/mg/mgL L-1-1丙酸丙酸/mg/mgL L-1-1丁酸丁酸/mg/mgL L-1-1合計合計/mg/

12、mgL L-1-1120120181815615610103 318718715015039539538538560607575915915180180792792952952134134244244212221222002006346341,1801,1801621621691692,1452,1452202204674671,3341,3342092091171172,1272,127降解降解溫度與降解液溫度與降解液中有機酸濃度的關(guān)系中有機酸濃度的關(guān)系三、三、SMRSMR裝置技術(shù)原理裝置技術(shù)原理降解降解溫度對污泥脫水性能的影響溫度對污泥脫水性能的影響四、四、SMRSMR裝置技術(shù)工藝裝置技術(shù)

13、工藝SMRSMR裝置工藝流程裝置工藝流程反應(yīng)器反應(yīng)器分離器分離器生化生化含水污泥含水污泥減量劑減量劑換熱換熱固相固相脫水脫水外排外排液相液相資源利用資源利用SMRSMR工藝工業(yè)化撬裝式裝置工藝工業(yè)化撬裝式裝置五、五、SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果項目項目結(jié)果結(jié)果試驗條件試驗條件處理前處理前含水率含水率/%/%98.198.197.897.8SSSS濃度濃度/mg/mgL L-1-119,87019,87021,10021,100VSS/mgVSS/mgL L-1-114,10014,10014,65014,650VSS/SS/%VSS/SS/%71.071.069.469.4處理后處理后

14、SSSS濃度濃度/%/%6,4706,4709,0809,080SSSS去除率去除率/%/%67.467.457.057.0VSSVSS濃度濃度/mg/mgL L-1-17107102,6402,640VSSVSS去除率去除率/%/%95.095.082.082.0SMRSMR裝置不同條件對裝置不同條件對SSSS和和VSSVSS的去除效果的去除效果污泥僅污泥僅SMRSMR裝置處理后，裝置處理后，SSSS和和VSSVSS均較處理前大幅降低，去均較處理前大幅降低，去除率分別達到除率分別達到67.4%67.4%和和95.0%95.0%。SMRSMR裝置消解液沉降分離曲線裝置消解液沉降分離曲線五、五、

15、SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果污泥經(jīng)污泥經(jīng)SMRSMR裝置處理，產(chǎn)生的降解液沉裝置處理，產(chǎn)生的降解液沉降性能好。降性能好。污泥殘渣脫水泥餅含水率污泥殘渣脫水泥餅含水率殘渣泥餅外觀殘渣泥餅外觀五、五、SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果污泥經(jīng)過降解，殘渣脫水性能好，脫水污泥經(jīng)過降解，殘渣脫水性能好，脫水泥餅含水率達到泥餅含水率達到40%-50%40%-50%。分析項目分析項目分析分析結(jié)果結(jié)果/mg/mgL L-1-1GB GB 5085.3-20075085.3-2007指標(biāo)指標(biāo)/mg/mgL L-1-1NiNi0.10.15 5CuCu0.10.1100100PbPb0.10.15 5Z

16、nZn0.10.1100100BaBa0.10.1100100CrCr0.10.11515CdCd0.10.11 1污泥經(jīng)污泥經(jīng)SMRSMR裝置處理殘渣重金屬浸出結(jié)果裝置處理殘渣重金屬浸出結(jié)果五、五、SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果污泥殘渣脫水泥餅中的重金屬穩(wěn)定，浸出濃度均小于污泥殘渣脫水泥餅中的重金屬穩(wěn)定，浸出濃度均小于0.1mg/L0.1mg/L，遠低于國標(biāo)指標(biāo)，滿足一般固廢要求。，遠低于國標(biāo)指標(biāo)，滿足一般固廢要求。項目項目氮磷鉀氮磷鉀/%/%有機質(zhì)有機質(zhì)/%/%污泥污泥殘渣殘渣（工藝條件工藝條件）10.210.240.340.3污泥殘渣污泥殘渣（工藝條件工藝條件）4.14.119.2

17、19.2建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（農(nóng)用泥質(zhì)）建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（農(nóng)用泥質(zhì)）3 32020建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（林地用泥）建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（林地用泥）2.52.51818國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)（園林綠化用泥）（園林綠化用泥）3 32525國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)（土地改良用泥）（土地改良用泥）1 11616經(jīng)經(jīng)SMRSMR不同工藝不同工藝處理的殘渣養(yǎng)分指標(biāo)處理的殘渣養(yǎng)分指標(biāo)五、五、SMRSMR裝置運行效果裝置運行效果污泥殘渣脫水泥餅的氮磷鉀、有機質(zhì)含量分別符合農(nóng)、林污泥殘渣脫水泥餅的氮磷鉀、有機質(zhì)含量分別符合農(nóng)、林等利用要求。等利用要求。SMRSMR工藝的減量效果十分顯著，污泥體積、工藝的減量效果十分顯著，污泥體積、TCODTCO

18、D和和TNTN分別減分別減量高達量高達98.8%98.8%、95%95%和和93%93%，減量效果近次于焚燒工藝。，減量效果近次于焚燒工藝。幾種工藝處理含水污泥的效果對比幾種工藝處理含水污泥的效果對比污泥指標(biāo)污泥指標(biāo)處理前處理前處理后處理后SMRSMR機械脫水機械脫水熱干化熱干化焚燒焚燒體積體積/m/m3 310,00010,0001201201,1801,1803303307070含水率含水率/%/%98985050838340401010TCOD/tTCOD/t1931939.79.71901901801800 0TN/tTN/t18181 1171716160 0五、五、SMRSMR裝置

19、運行效果裝置運行效果六、經(jīng)濟技術(shù)分析六、經(jīng)濟技術(shù)分析幾種工藝處理含水污泥運行成本對比（元幾種工藝處理含水污泥運行成本對比（元t t-1 -1 ）工藝名稱工藝名稱藥劑費藥劑費燃動費燃動費外委費外委費合計合計備備 注注SMRSMR484860603030138138投資較低投資較低機械脫水機械脫水5 51010235235250250投資低，不減污染物投資低，不減污染物熱干化熱干化3 32012016666270270投資高，不減污染物投資高，不減污染物焚燒焚燒3 32732731414290290投資較高，產(chǎn)生廢氣投資較高，產(chǎn)生廢氣注：污泥含水按注：污泥含水按98%98%計，殘留固廢外委費按計，殘留固廢外委費按20002000元元t t-1-1計計SMRSMR的處理費用最低，脫水和熱干化工藝處理費用最高。的處理費用最低，脫水和熱干化工藝處理費用最高。七、結(jié)七、結(jié) 論論表表3污泥處理成本對比（單位：元污泥處理成本對比（單位：元/噸，以噸，以SS=1%的污泥計）的污泥計）1 1、SMRSMR裝置對生化剩余污泥減量效果顯著裝置對生化剩余污泥減量效果顯著。對含水。對含水98%