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綠創生態李玉鴻:污泥濕式氧化技術及工程案例

時間:2020-10-06 08:32

來源:中國水網

作者:徐冰冰整理

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  隨着污水處理行業的蓬勃發展,污水的伴生物污泥的處置消納問題一直困擾着整個行業。從減量化到資源化,行業內一直在探索破解污泥瓶頸的創新之路。

  如何解決污水處理提質增效的“最後一公里”問題?9月18日,在“2020(第十二屆)上海水業熱點論壇”上,北京綠創生態科技有限公司技術總監李玉鴻闡述了基於污泥部分濕式氧化技術的典型工程。

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李玉鴻

  污泥濕式氧化技術2019年被生態環境部評為全國十二大重點關鍵工程之一,北京市政府採購首台套重大裝備,具備自主產權的國內第一條智能高速資源化污泥處理處置成套裝備。

  污泥濕式氧化處理及處置技術

  李玉鴻介紹,污泥在經過濕式氧化處理後,有兩個產物。一個是固相產物,為板框泥餅,初始含水率≤40%,質量為原污泥的20%,放置後含水率最低可以小於20%,質量可減少至12%。處置方向為包裝物原料、營養土迴歸土地。一個是液相產物 ,為板框分離水,可作為碳源返回污水處理廠用於替代外碳源,從而達到降低污水處理廠氮排放效果。處置方向為傳統反硝化碳源。

  固相產物可以作為生物質紙板和包裝物原料,添加量為10-30%,降低包裝物30%成本,符合《94-62-EC包裝及包裝廢棄物指令》、GB/T 16716.4-2018《包裝與環境》標準。製成的包裝物強度要高於原來使用的再生紙強度為添加物的強度,且能滿足歐盟包裝物標準。

  污水廠的污泥是365天均產生的,包裝物也是365天需要生產的,因此,在處置上更有安全保障。

  固相產物作為營養土改良土壤或制有機肥還可直接作為腐殖土使用,也可以作為高檔有機肥的原料;產物滿足農用標準NY525-2011《有機肥料》蔬菜、大田、果樹等農業種植。利用濕式氧化技術可使污泥的重金屬萃取脱除,滿足土地安全要求。

  液相產物可作為污水廠反硝化段內碳源使用,用於降低污水氮排放。其液相C/N≈11,B / C ≈ 0.4,濕式氧化可控制反應條件使其液相主要成分為VFA,並使VFA中乙酸最大化。

  我國污水廠進水碳氮比低於國際平均水平,造成污水廠反硝化需要增加外碳源(乙酸鈉等)來實現污水處理的脱氮效果。近年來通過雨污分流、河道整治等外向手段努力使污水廠的進水COD值有所增加,但工程巨大且週期長,資金需求也難以保證,而同時污泥中的有機質又以污染物的形式向外排出碳。因此,不妨在解決進水碳源的同時眼睛向內看,使污泥中的有機質轉化為碳源供污水廠使用,濕式氧化可以通過控制反應條件實現污泥中的有機質部分轉化為乙酸,部分轉化為二氧化碳供熱,變污染排放為資源利用,一舉兩得。

  污泥濕式氧化技術機理

  李玉鴻分析,部分污泥濕式氧化法其技術原理同污泥焚燒同屬污泥氧化處理的方式,污泥焚燒屬於乾式氧化,污泥濕式氧化是液相氧化,由於液相氧化不需要污泥中水分的蒸發,因此其能耗更低,無需煙囱,無飛灰的處理問題。

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  “污泥濕式氧化法的反應方程式和污泥焚燒一樣,有機物加上氧氣生成二氧化碳和水。

  HiROS全稱為“High-rate Recovery of Organic Solid Waste”,即“有機固廢高速資源化”。以蛋白質、脂肪、纖維素等易降解組分為核心處理對象,去除污泥主要污染物質。粗纖維和不溶腐植酸在固相產品中被保留下來。該技術為連續處理過程,非蓄批式處理,可有效解決能源的直接利用,無需轉換熱交換形態。

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HiROS污泥處理

  在污泥濕式氧化處理中,病毒、病菌、寄生蟲等可完全滅活,重金屬可有效去除,不產生臭氣。固相產品質量相當於原污泥12%:性質穩定,適宜作紙製品填料。液相可作為反硝化碳源用於替代外碳源,降低出水氮濃度。

  在新建或改造污水廠時,由於濕式氧化為液相氧化過程,因此在污水廠中可替代原污水廠的污泥脱水工段,污泥經濃縮後仍以液態形式經管道直接輸送至濕式氧化污泥處理裝置處理,無需污泥的二次運輸,裝置密閉,無廢氣處理問題,產物被利用。總結為16個字:原位處理、日產日清、過程清潔、固碳還源。

  裝備建設及運行

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  該裝置的污泥特點稱為“三源二保”,即:通過特有的泥-泥換熱技術,使污泥氧化的放熱過程產生的熱 “能源”直接將用於加熱進入系統的冷泥用於濕式氧化反應,可將污泥氧化處理過程能耗為零或最低;通過濕式氧化的處理的污泥以包裝物原料的“資源”形式實現固相處置的;液相直接返回反硝化段作為內“碳源”使用, 降低氮排放,達到提標增效的意義;濕式氧化污泥處理無需另行配置廢氣處理系統,“保證”了現場的環境,其整體的清潔處理技術,“保障”了整體鏈條過程的生態。

  HiROS裝置為成套裝備,工程佔地小,建設週期短。單位污泥處理能力佔地約10-20平米,100t/d處理能力最大佔地1000m2。廠房可為鋼結構或水泥框架結構。

  運行裝置屬於集中控制,控制端由監管方掌握,整個系統是DCS控制,它的進料、出料、運行情況的數據都可以實時上傳,可上傳作為上端監管部門的時時數據查詢。

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污泥處理過程的控制

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工藝流程配置

  李玉鴻分析,污泥處理過程的控制,重點在氧化反應器及泥-泥換熱技術,其工藝配置圖如上圖所示。整個系統簡潔,由三個主單元組成(漿化、濕式氧化、固液分離)。

  當然,任何設備、任何技術都有它的難點和問題點,濕式氧化在污泥處理設計及運行中應注意以下幾點:

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