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一条不讲你也想不到的污泥资源化极致之路

发布时间:2016-06-07 14:13

一、污泥热碱水解技术
1、技术定位
技术在10年前开始开发,当时是想从污泥中提取蛋白进行资源化利用,因此,该技术是以资源化利用为导向的污泥处理技术,以“利用”作为“处置”。
提取污泥蛋白的过程需要对菌胶团及细胞进行破壁,而且尽可能获取含蛋白的滤液,这个过程正好实现了污泥的无害、减量和稳定化,因此可作为污泥处理技术进行应用。
污泥热碱水解处理过程中不加入任何有害药剂、不影响常规的焚烧和填埋方式的最终处置,同时处理过程中形成可广泛利用的资源化产品。
2、技术原理及工艺
技术原理:在污泥中加入水解药剂,在反应釜中经过一定温度、压力和药剂条件下的水解处理后,水解污泥不需要再添加任何药剂可直接固液分离得到含水率40%以下,有机物消减40-50%,病原菌全部灭活的干化污泥;滤液的蛋白含量是1.5到3%,和处理前污泥的有机物含量相关。
工艺:
第一步:污泥处理实现无害、减量和稳定化。脱水污泥(含水率80%-85%)在预热调配反应釜内进行水解药剂混合和温度提升后,进入水解反应釜进行水解反应,整个过程约4-6个小时,水解结束后进行闪蒸释放压力和降温(70℃左右)后进入板框进行固液分离,得到干化污泥残渣和含蛋白液体。
第二步:滤液浓缩调配成蛋白浓缩液,作为发泡剂、灭火剂和液体土壤调理剂的原料提供给下游企业,蛋白浓缩液中蛋白质含量达到20%以上。滤液也可以不浓缩而进行“厌氧消化+水处理”,产沼回收能源补充水解耗能。因为只是滤液进行厌氧消化,消化量少、停留时间短,和一般的污泥厌氧消化相比,土建和运行费用大幅减少。
第三部:残渣含水率降到40%以下,在天津自然放置两天左右,含水率可降到20%以下。如果重金属或其他有害物质超标,需进行焚烧处置;如无重金属等问题,符合标准,可作为填土、绿化土、土壤调理剂等污泥进行利用。
3、应用模式
1)基本模式:污泥无害、减量和稳定化处理
基本模式:最简单的基本模式。脱水污泥经过水解处理和固液分离后,滤液不进行利用回到污水厂处理,只达到污泥的无害、减量和稳定化目标,不进行资源化利用。
2)能源化模式:基本模式+水解滤液消化产沼
在基本模式之上,把滤液进行消化高效消化产沼,进行能源回收利用。能源供给紧张或能源价格较高时可采取此模式。
3)资源化模式:基本模式+水解滤液浓缩
在基本模式之上,把水解滤液浓缩调配为蛋白浓缩液,作为发泡剂、灭火剂和液体有机钙蛋白土壤调理剂的原料进行利用。获得的干化污泥残渣在没有重金属等污染问题时,可通过粉碎造粒等加工成固体有机钙蛋白土壤调理剂产品。
4、技术特点及比较
第一:低温热碱水解:水解温度在130℃以下,水解过程需要加入碱性药剂,水解后不需加入絮凝剂(聚合氯化铝、PM等)可直接进板框进行固液分离,形成干化污泥残渣。
第二:工艺比较简洁,处理时间比较短,因此占地省。对已建成的用地较紧张的污水处理厂来非常有意义。
第三:续批式反应、多条处理线,设置污泥调蓄池,系统稳定性较高,不受泥量波动的影响。
第四:热碱水解是低温低压反应,安全可靠。水解过程是在密闭的反应釜中进行,臭气易于管道收集处理。
第五:应用模式灵活,既是污泥处理技术也是资源化利用技术,可组合应用。
第六:污泥的难题在于最终处置,因此尽可能为污泥处理产物寻找多条出路,保证处理体系的问题。本技术处理产物可做填埋场覆土、绿化土、建材原料、液体和固体钙蛋白用于土壤改良、发泡剂和灭火剂等,具有广泛的出路。
第七:本技术的污泥处理过程其实也是产品的生产过程,在处理过程中通过适当添加一些药剂,形成了高附加值产品,如用于土壤调理的有机钙蛋白产品,发泡剂和灭火剂产品。
第八:流程简洁,投资和运行费用相对较低,尤其是土建费用低。
优点:
占地少,设备投资费用不高,土建投资很低;
无害化彻底:大肠杆菌、蛔虫卵全部灭活,重金属钝化且只存留在残渣中;
减量化显著:干化污泥残渣含水率40%以下,减量75%以上,且干物质没有增加;
稳定化稳定:污泥中有机物的40-50%进入滤液而被移除,固体残渣有机物可稳定减少40%以上,自然放置后不会再发臭、变质和遇水膨胀;
资源化产品附加值高:有别于其他技术的亮点。
缺点:需要蒸汽,或者燃气、油转化成蒸汽。
5、对重金属的钝化
多种重金属出现了不同程度的钝化现象,最大为铬,约50%。
6、产物出路
资源化产品大致分固体产品和液体产品两大类。蛋白浓缩液为原料,调配生产液体土壤调理剂、泡沫混凝土用建材发泡剂和泡沫灭火剂;干化污泥为原料,可加工制成绿化营养土、固体土壤调理剂和建材原料等。
二、污泥资源化处理产品——有机钙蛋白
1、种类及功效
有机钙蛋白分为液体和固体两大类,具有有效性与它的成分是有关的。
固型:有机质≥20%,多肽蛋白≥8%,螯合钙≥8%(肽螯合),NPK≥5%。
液型:有机质≥40%,多肽蛋白≥20%,螯合钙≥3%。
肽和钙是植物需要的营养物质,钙螯合的状态更易被吸收利用。
对酸性土的改良机理:钙离子对铝的替代作用,减轻铝毒害。
对碱性土的改良:钙离子替换钠离子,减轻了钠、氯的毒害。
重金属土壤的修复:有机物对重金属有一定的结合稳定作用。
按饲料标准对液体有机钙蛋白产品(干燥成粉后进行检测)进行检测,各指标满足饲料标准,因为碱性水解,液体有机钙蛋白中的重金属含量
2、应用实例
2)土壤改良
使用固体有机钙蛋白产品的试验组的大米镉含量全部达到标准要求。
3)钙蛋白土地利用的意义
城市中的污水污泥实质是从农村获得的大量食品在城市消费中演变而来的。如何实现回补,形成可持续的食物提供链,是非常有意义的课题。
有机钙蛋白作为土壤调理进行土地利用,可有效补充土壤中有机物含量,对障碍性土壤进行修复,促进植物的生长。
市场前景,通过估算,若全国年产4000万吨的污泥全部加工成有机钙蛋白土壤调理剂,也只能满足1/50的障碍土壤土地的改良或修复需求。
三、工程案例分享
该项目位于天津滨海新区裕川环境产业园内,于2012年开始运行,去年完成了二期,现在总计处理污泥400吨,接收了天津大概24家污水处理厂的污泥。
除污泥项目外,园区内还有建筑垃圾处理项目、建材生产项目。园区和周边火力发电厂、污水处理厂形成了水、污泥、热能的循环利用,是2009年国家发改委《资源节约和环境保护》十大重点工程之一。

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