目前我国有将近80%的污泥没有科学处理, 污泥存在随便对方的情况, 有的已经造成了二次污染, 并且引起了社会的关注。2010年初, 住建部副部长仇保兴称, “十五”期间我国主要进行污水处理厂工作。据国家环保部门统计, 到2015年, 我国城镇污水处理率将达到60%, 届时每年全国污泥产生量将达到3560万吨, 污水处理厂将达到1800座。
目前低温碳化的应用远远高于其它两种, 在此我们仅对低温碳化进行简要的分析。对于低温污泥碳化我们可以这样理解, 就是利用某种设备给污泥加温、加压, 迫使污泥中的细胞裂解, 达到可以将其水分释放的效果, 同时又最大限度的将污泥中的碳质保留的过程。低温污泥碳化技术同其它污泥处理工艺相比较, 其它工艺大多数是通过加热, 蒸发的方式去除污泥中的水分, 耗能大, 剩余物质中碳质低, 能源再利用价值小。污泥炭化的优势在于以裂解的方式去除水分, 仅通过机械方法即可将污泥中75%的水分脱除, 极大地节省了运行中的能源消耗。
低温碳化技术其工艺原理就是将污泥加压到6～10MPa, 通过热交换器, 加温至400～450°F (204～232℃) 。当热化分解反应时候, 有机物就会被分解, 污泥中的二氧化碳与固体分离, 但是污泥中有利用价值的碳质却得到了加大限度的保留。
碳化的原理是基于对污泥细胞结构和水分布的原理来把污泥细胞破坏掉, 使细胞内的水分释放出来;另一方面是基于对污泥教体结构和物理化学降粘度的原理, 在热作用下有机物的水解, 可使胶体结构遭到破坏。它的技术特点是污泥改性后脱水性能将大大的提高, 污泥碳化技术没有变相, 同传统的记忆相比较能耗比传统干燥技术低50%, 比直接焚烧低80%。
低温污泥炭化的优势在于物料在整个工艺流程中都能用特种泵泵送, 省去了在传输、设备和气体保护系统上的投资, 这样不但节省了大量的成本和操作难度, 而且操作起来比较简单;碳化后的污泥有利用价值, 前景广阔, 它有利于厌氧消化和堆肥;这种技术在整个生产过程中产生的废气同比其它工艺比较, 能够有效地避免二次污染, 而且滤液BOD还能解决地方污水厂B/C比过低的问题;碳化处理后的污泥热值能够在最大限度内得到保留, 碳化前和碳化相比较经计算热值仅减少了6.8%。
如图1所示, 将脱水机房脱水后的80%左右的污泥切碎, 搅拌后加压送入碳化系统。在外部热源的作用下, 通过预热和加热, 把污泥加热到240～300℃, 并在反应器中停留10min左右, 污泥在高温高压的作用下发生裂解, 裂解液回流, 对进口处的污泥进行预热, 然后进入冷却系统。裂解液冷却后进行脱水, 脱水污泥的含水率在50%以下, 这时可以填埋或者堆肥也可以进行进一步的干化造粒。脱水机脱出的污泥水经过M B R处理后返回污水处理厂。污泥碳化技术的关键是反应的温度和压力, 在一定的温度下, 要保证污泥中的水分不蒸发, 就必须使系统的压力大于该温度的饱和蒸汽压, 这样才能保证污泥中的水分依靠裂解, 而不是蒸发的方式释放出来。由于各国的污水处理的现状、饮食结构和处理工艺有所区别, 所以污泥碳化物的燃值也存在一定的差异。
低温碳化技术作为一种新型的污泥处理技术已经开始在有关国家投入使用。美国在南加州大洛杉矶地区, 已经建立一个每天处理675t污泥的碳化厂。目前碳化技术已趋于成熟, 2005年日本东京下水道技术展览会上推出了标准的可以随时到任何有污泥的场所对污泥进行碳化的污泥碳化减量车, 并且日本已经开始销售这种设备比如荏原公司的碳化炉, 三菱公司横滨制作所的污泥碳化装置等。
天津机电进出口有限公司就自行设计开发的处理规模为5t/d的污泥低温碳化装置处理含水率80%的脱水污泥, 考察了试验装置 (本试验采用自行研制开发的同步进料止回高压柱塞泵和多级背压阀) 的运行情况和处理效果, 并对工程投资和运行费用进行了分析。
如果在我国投资具体分析如下 (仅供参考) 。污泥低温碳化系统的单位工程投资为15万元/吨湿泥。天然气作为能源的运行成本为75.3元/吨湿污泥 (按2.4元人民币/m3计算) 。电力作为能源的运行成本为186.6元/吨湿污泥 (按0.6元人民币/kWh计算) 。系统整体经济核算时需要增加药剂费用 (2.4元/吨) , 管理费用 (20元/吨) 设备折旧费用 (41.1元/吨) , 人工费用 (1.9元/吨) 等。
低温碳化处理工艺不但在技术操作上同其它处理工艺相比简单, 而且通过以上的投资分析证明在运行成本上也有比较明显的优势。目前还是低温碳化的起步阶段, 在费用上还未达到最低点, 相信随着这种技术的不断普及和国产化, 整体造价还会出现大范围的降低。近年来随着对环境的日益重视, 国家对污泥处理的要求将会更加严格。所以, 这种技术的优势也将会越来越突出, 前景很广阔。
摘要：城市产生的生活污水、工业废水严重影响着城市从综合水平的提高和居民的生活质量。然而在污水处理过程中会产生一定数量的有机污泥, 如果得不到有效处置, 会严重影响当地环境质量, 甚至造成二次污染。低温污泥炭化技术是一种近年来比较先进的污泥处理技术。本文主要对低温污泥炭化技术进行了探讨。
关键词：污水处理,生活质量,污水碳化
[1] 杨新海, 张辰.上海市石洞口城市污水处理厂污泥干化焚烧工程[J].中国水网, 2004.
[2] 于洪江, 杨金凯.污泥低温碳化技术的中试研究[J].中国建设信息水工业市场, 2009 (3) :55-57.
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