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

與無害化技術(shù)李本高(石油化工科學研究院)2主要內(nèi)容研發(fā)背景生化污泥的基本性質(zhì)SMR裝置技術(shù)原理SMR裝置技術(shù)工藝SMR裝置運行效果經(jīng)濟技術(shù)分析結(jié)論一、研發(fā)背景

生化剩余污泥產(chǎn)生量大當前我國城市污水實際處理量約600億m3/a，產(chǎn)生含水98％的生化剩余污泥約3.6億m3/a，今后10年剩余污泥產(chǎn)量將以年均15%左右的速度繼續(xù)增長1000萬t/a級煉油廠，產(chǎn)生剩余含水污泥約1萬t/a

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…一、研究背景

現(xiàn)有生化剩余污泥處理工藝脫水：含水率最降低到80%～84%，殘留量仍然很龐大，污染物無減量焚燒：減量效果好，但投資和運行成本高，操作復雜，且產(chǎn)生飛灰危物，煙氣處理困難消化：處理成本較低，但僅能去除部分有機物，且污泥減量不顯著我國城市污泥處理處置現(xiàn)狀二、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項目名稱分析結(jié)果項目名稱分析結(jié)果含水率/%97.6-98.2TN/mg?L-11,639-1,906pH6.6-6.8TP/mg?L-1375-404COD/mg?L-120,480-24,912TPN/mg?L-18,142-9,005BOD5/COD0.07-0.10TCH/mg?L-1841-1,110SS/mg?L-118,554-23,640CST/s≥150.3VSS/mg?L-113,344-17,090SRF/m?kg-1

≥1.67×10136項目數(shù)值pH6.8-8.35SS/mg?L-18,035-14,435VSS/mg?L-15,408-9,637VSS/SS/%0.66-0.73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)污泥含水率高，達到98.6%-99.2%；污泥VSS/SS比值大，在0.66-0.73之間，為典型的有機質(zhì)污泥。7項目結(jié)果pH6.8SS/mg?L-121,030VSS/mg?L-114,610VSS/SS/%0.695某市政污水處理廠濃縮污泥主要組成二、生化污泥的基本性質(zhì)污泥含水率98.1%，污泥VSS/SS比值0.695，為典型的有機質(zhì)污泥。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、無機固型物，其中含水達到98%～99%含水形態(tài)：自由水、間隙水、表面水和結(jié)合水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)自由水：占總含水約70%，不與污泥附著或結(jié)合，分離較容易，可重力分離間隙水：因毛細管現(xiàn)象而保持的水，分離較難，需使用離心、真空等方法表面水：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結(jié)合水：通過化學鍵與污泥結(jié)合，約占總含水4%，分離十分困難，采用一般物理化學方法難以分離，是構(gòu)成脫水污泥的主要成分內(nèi)部水：細胞內(nèi)的水，水量很少，脫除更難三、SMR裝置技術(shù)原理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的高分子有機物，是這些高分子有機物導致間隙水、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，是生化剩余污泥實現(xiàn)大幅減量的關(guān)鍵。污泥脫水困難的原因三、SMR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、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；產(chǎn)生的降解污水，生化性好，生物方法可使COD、氨氮等污染物實現(xiàn)徹底無害化處理。技術(shù)原理處理前處理后12三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度與VSS去除率的關(guān)系13三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對COD存在形態(tài)的影響14三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對污泥降解液B/C的影響15三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對蛋白質(zhì)和糖的影響16三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對氮存在形態(tài)的影響17三、SMR裝置技術(shù)原理反應(yīng)溫度/℃甲酸/mg?L-1乙酸/mg?L-1丙酸/mg?L-1丁酸/mg?L-1合計/mg?L-112018156103187150395385607591518079295213424421222006341,1801621692,1452204671,3342091172,127降解溫度與降解液中有機酸濃度的關(guān)系18三、SMR裝置技術(shù)原理降解溫度對污泥脫水性能的影響19四、SMR裝置技術(shù)工藝SMR裝置工藝流程反應(yīng)器分離器生化含水污泥減量劑換熱固相脫水外排液相資源利用SMR工藝工業(yè)化撬裝式裝置20五、SMR裝置運行效果項目結(jié)果試驗條件ⅠⅡ處理前含水率/%98.197.8SS濃度/mg?L-119,87021,100VSS/mg?L-114,10014,650VSS/SS/%71.069.4處理后SS濃度/%6,4709,080SS去除率/%67.457.0VSS濃度/mg?L-17102,640VSS去除率/%95.082.0SMR裝置不同條件對SS和VSS的去除效果污泥僅SMR裝置處理后，SS和VSS均較處理前大幅降低，去除率分別達到67.4%和95.0%。21SMR裝置消解液沉降分離曲線五、SMR裝置運行效果污泥經(jīng)SMR裝置處理，產(chǎn)生的降解液沉降性能好。22污泥殘渣脫水泥餅含水率殘渣泥餅外觀五、SMR裝置運行效果污泥經(jīng)過降解，殘渣脫水性能好，脫水泥餅含水率達到40%-50%。23分析項目分析結(jié)果/mg?L-1GB5085.3-2007指標/mg?L-1Ni<0.15Cu<0.1100Pb<0.15Zn<0.1100Ba<0.1100Cr<0.115Cd<0.11污泥經(jīng)SMR裝置處理殘渣重金屬浸出結(jié)果五、SMR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0.1mg/L，遠低于國標指標，滿足一般固廢要求。24項目氮磷鉀/%有機質(zhì)/%污泥殘渣（工藝條件Ⅰ）10.240.3污泥殘渣（工藝條件Ⅱ）4.119.2建設(shè)部行業(yè)標準（農(nóng)用泥質(zhì)）≥3≥20建設(shè)部行業(yè)標準（林地用泥）≥2.5≥18國家標準（園林綠化用泥）≥3≥25國家標準（土地改良用泥）≥1≥16經(jīng)SMR不同工藝處理的殘渣養(yǎng)分指標五、SMR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)、林等利用要求。SMR工藝的減量效果十分顯著，污泥體積、TCOD和TN分別減量高達98.8%、95%和93%，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污泥指標處理前處理后SMR機械脫水熱干化焚燒體積/m310,0001201,18033070含水率/%9850834010TCOD/t1939.71901800TN/t18117160五、SMR裝置運行效果六、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?t-1）工藝名稱藥劑費燃動費外委費合計備注SMR486030138投資較低機械脫水510235250投資低，不減污染物熱干化320166270投資高，不減污染物焚燒327314290投資較高，產(chǎn)生廢氣注：污泥含水按98%計，殘留固廢外委費按2000元?t-1計SMR的處理費用最低，脫水和熱干化工藝處理費用最高。七、結(jié)論表3污泥處理成本對比（單位：元/噸，以SS=1%的污泥計）1、SMR裝置對生化剩余污泥減量效果顯著。對含水98%的生化剩余污泥，經(jīng)SMR裝置處理，殘留污泥脫水泥餅含水率＜50%，污泥體積減量＞98.8%，對10000t含水污泥，經(jīng)SMR裝置處理，殘留污泥僅120t。2、SMR裝置可使生化剩余污泥實現(xiàn)無害化。剩余污泥經(jīng)SMR裝置處理，COD和氨氮分別減少95%，重金屬穩(wěn)定?？筛鶕?jù)資源化要求，通過改變操作條件，很方便得到不同性質(zhì)的無害殘渣，可滿足制磚、鋪路、農(nóng)用和林用等