热水解强化剩余污泥脱水性能Word文档下载推荐.docx

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目前工业上应用的污泥热水解技术大多采纳序批式工艺，即浆化、热水解和释压三个工艺阶段均在同一反应罐内进行反应；

释压阶段排放出的尾气中会带有少许泥浆，从而导致管路堵塞。

若要实现连续式生产则需多套装置并行，严峻影响生产效率，而连续式污泥热水解工艺可大幅提高热水解设备的效率，并降低成本。

　　本讨论建立了一套污泥连续热水解中试系统，并对热水解污泥脱水性能、理化性质及厌氧产沼气等状况进行了系统讨论，以期为剩余污泥深度脱水供应理论和实践参考。

　　二、试验系统及方法

　　1.系统工艺介绍

　　剩余污泥热水解强化脱水中试系统工艺流程如图1所示，设计处理规模为10tAi。

系统热源采纳电热蒸汽锅炉（型号WDR0.0885-1.5），蒸发量88.5kg/h，压力1.5MPa。

剩余污泥用螺杆泵输送入多级串联钢管。

蒸汽与污泥在多级串联钢管中充分混合，在蒸汽的高温作用下，污泥渐渐升温浆化，且沿钢管连续流淌。

多级串联钢管总有效长度约为100m，污泥与蒸汽的混合物在钢管内停留肯定时间后，即可完成热水解过程。

随后，污泥经过减压装置和计量装置进入储泥管暂存。

待污泥充分降温后，进行机械压滤脱水。

　　2.系统运行参数

　　污泥连续稳定热水解中试系统运行参数如表1所示。

　　3.污泥热水解后厌氧产气性能试验

　　为讨论热水解后污泥和滤液的厌氧产沼气效果，探明能源回收利用的可行性，将热水解后的污泥和滤液分别投加至10L的发酵罐，并接种相应的厌氧污泥，在恒温下（35T）进行厌氧发酵产气试验。

物料配比如表2所示。

　　4.污泥理化性质测试

　　热水解后污泥采纳机械压榨脱水，获得污泥饼和滤液。

污泥的含水率、有机质含量、pH等指标参照行业标准《城市污水处理厂污泥检验方法》（CJAT221-2005）中的相应方法进行测试，污泥比阻采纳布氏漏斗法测定;

滤液中COD采纳重铬酸钾法测定，氨氮采纳纳氏试剂分光光度法分析，总磷采纳钼酸铵分光光度法分析，总氮采纳紫外分光光度法测定，pH采纳PH计测定。

　　三、结果与争论

　　1.污泥脱水性能

　　中试系统连续运行试验性能稳定，效果佳，未出现管道堵塞结焦等问题，能够满意长期运行要求。

试验过程中，对热水解处理前后的污泥脱水性能进行分析，结果如表3所示。

由表3可知，经热水解后，污泥含水率由81.80%增加至91.20%。

污泥含水率的增加，一方面是由于蒸汽混入污泥，另一方面是由于污泥有机质的分解或溶解导致含固率的下降。

　　污泥比阻（SRF）是反映污泥过滤性能的综合指标，SRF值越大，则污泥越难受滤，其脱水性能也越差。

一般认为，进行机械脱水的污泥，比阻值大于9.81x1012m/kg时为不易脱水污泥，比阻值在（3.93~5.53）x1012m/kg时为脱水性能中等的污泥，比阻小于3.93x1012m/kg时为简单脱水污泥。

进行机械脱水的污泥比阻小于4X1012m/kg时较为经济。

初始污泥呈固状，经肯定调理后，才可采纳板框压滤机脱水。

而热水解后污泥比阻降至8.8x1011m/kg,污泥脱水性能得到极大改善。

无需药剂调理，经板框压滤后，污泥含水率降至40.9%,脱水程度也较高。

　　2.污泥有机质含量

　　污泥热水解过程包括固体物质溶解液化和有机物水解两个过程。

污泥经热水解处理后，污泥上清液中的溶解性物质浓度大幅提高。

由表4可知，热水解后，污泥有机质含量由68.6%降至55.4%。

初始污泥中溶解性COD为482mg/L,热水解后污泥滤液中的COD高达67000mg/L；

热水解后污泥滤液中的氨氮、总磷浓度与初始污泥相比，也有较大幅度提高。

　　3.热水解污泥产气率

　　由表4可知，热水解污泥及滤液中的可溶性有机物会显著增加，比较适合厌氧产沼气。

沼气的燃烧又可产蒸汽，回用于污泥热水解过程，进而就地解决部分能源消耗问题。

因此，有必要对水解后污泥的厌氧产气特性进行试验讨论。

热水解污泥和滤液的特性如表5所示。

　　热水解后的污泥和滤液厌氧产气性能如表6所示。

滤液的原料产气率较热水解污泥低25%左右。

对厌氧过程中沼气成分进行分析发觉，滤液产沼气的成分为CH468.6%、CO228.5%;

热水解污泥产沼气的成分为CH456.3%、CO237.9%，滤液产沼气的成分优于热水解污泥。

　　热水解污泥及滤液的产气状况如图2所示。

对热水解污泥而言，最大日产气量出现在第10天，为9L;

而滤液的最大日产气量出现在更早的第4天，为6.2L。

滤液产气速率快于热水解污泥。

　　4.系统热平衡计算

　　热水解中试系统热平衡状况如表7所示。

系统热源采纳电热蒸汽锅炉，能耗约为0.3kg蒸汽/kg污泥。

由于系统未做保温等措施，约有7.2%的能量通过散热等方式损失，热能利用率约为92.8%。

　　系统尚未配置余热回收系统，后期系统优化阶段增设余热回收装置（图2）,则能耗可降至0.22kg蒸汽/kg污泥。

若工业化阶段考虑污泥综合利用，还可以进一步降低能耗。

　　5.经济效益分析

　　⑴污水厂污泥现有处理成本

　　试验开展地的湖州某污水处理厂，其剩余污泥脱水后外运托付第三方进行处置，按230元/t（含水率80%）付费，则每吨干泥的费用为1150元/t。

此外，基于现有的污泥外运装车重量、运距及油耗状况，每吨干泥的运费为18元/t。

每吨干泥处置总成本（支付给第三方费用及运费之和）为1168元/t

（2）采纳热水解预处理后污泥处置成本

　　采纳热水解预处理后，污泥含水率由80%降至40%,基于现有污泥230元/t（含水率80%）的付费状况，则每吨干泥的费用为384元/吨;

　　基于现有的污泥装车重量、运距及油耗状况，则每吨干泥的运费为6.1元/t;

　　本中试试验，未对余热进行回收，吨泥（含水率80%）电耗为204kwh/t,电单价按0.75元/kwh计，则每吨干泥的电费约765元。

若采纳余热回收装置（图3）,系统能耗可降低约27%,则每吨干泥的电费约558元。

此外，板框二次压滤，每吨干泥按40千瓦时计算，则需电费30元;

　　若增设余热回收装置，则采纳热水解预处理后每吨干泥处置总成本约为978元，比污水厂现有污泥处置成本降低16.7%。

　　四、结论

（1）本讨论建立了一套剩余污泥污泥热水解中试系统，可用于污泥的强化脱水处理。

该系统可实现污泥连续热水解，运行稳定且未发生管道堵塞等状况。

经热水解处理后，污泥脱水性能得到极大改善，无需药剂调理，经板框脱水后，含水率降至40.9%;

（2）经热水解反应后，污泥及滤液中的可溶性有机物显著增加，可用于厌氧产沼气。

沼气的回收利用，可就地解决热水解过程部分能源消耗问题。

滤液原料厌氧产沼气速率大于热水解污泥原料，但其产气率较较热水解污泥低25%左右。

此外，滤液原料产沼气的成分为CH468.6%、CO228.5%,热水解污泥原料产沼气的成分为CH456.3%、CO237.9%,滤液原料产沼气的成分优于热水解污泥原料;

　　（3）若增设余热回收装置，采纳热水解预处理后每吨干泥处置总成本约为978元，较污水厂现有每吨干泥处置总成本1168元/t,下降16.7%。

若拓宽污泥处置方式，实现污泥综合利用，则处置费用还可进一步降低;

　　（4）后续还需重点研发中试系统中减压装置阀门组件的防磨损问题，同时拓宽系统热源供应模式，完善污泥处理处置技术路线，提高污泥的利用价值，探寻工业化应用的实现途径。

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