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时间:2018-05-29 13:52

来源:中国水网

作者:徐冰冰

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污泥处置一直是近年来人们讨论的热点话题,清华大学环境学院王凯军教授在水处理科技成果推介会上针对污泥热物理化学处理技术清洁化发展情况进行了分享。

污泥干化-焚烧技术是国内外污泥主流处置技术之一

王凯军指出,长期以来,国人对污泥干化焚烧工艺存在误读,普遍认为它是一种高能耗工艺和高碳排放工艺。实际上,国际上污泥焚烧能量可以达到自给,不同工艺能耗来看,焚烧工艺(~100kW/t)与堆肥工艺(>100kW/t)相当。焚烧实现彻底处理和处置,而堆肥后续需要考虑储存、运输等能耗。而且,污泥中的有机质焚烧是碳中性的。此外,人们还误认为污泥焚烧特性与垃圾相同是二噁英排放源。

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王凯军认为,污泥干化-焚烧技术是国内外污泥主流处置技术之一。日本土地资源紧张,以焚烧资源利用为主,但逐渐向清洁性的热解炭化方式转变。我国目前仍以填埋处理为主,但新建的资源化处理方式以焚烧和土地利用为主体。

土地利用为什么担负不起主流技术路线?“国家的技术路线是土地利用,好氧堆肥仅仅是土地利用的一个环节,但是,现有团队和专家大部分是搞污泥堆肥的人,并不具备将产业链延伸的能力。” 需要考虑物流成本,设计一条可以盈利的产业链,也许在实践过程中就会发现,由于产品的出口问题这条技术路线是不可行的。因此,必须兼顾全产业链,提出系统解决方案。

农业生产方式的差异,造成我国与美国在污泥土地利用率上的巨大差异,因此我国不能照搬美国的模式,应从国情出发寻找土地利用有效途径。

喷雾干燥-回转窑焚烧技术的开发

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王凯军介绍了喷雾干燥技术的优点:工艺流程简单,易实现机械化、自动化,是应用最广泛的干燥技术;热效率高,物料干燥时间很短(以秒记);表面湿润的物料温度不超过干燥介质的湿球温度,特别适用于热敏性物料。

王凯军团队针对污泥雾化干燥-回转式焚烧炉一体化集成技术与装备及产业化进行了研究,针对技术和解决直接干燥系统特有的问题,将提升喷雾干燥焚烧系统提升研究集中在以下几个方面:除尘系统、除臭系统、除雾脱白系统及系列化、标准化。

1) 开发高效园柱式布袋除尘器

2)紫外臭氧氧化去除嗅味物质

3)气-气介质脱白装置工艺

4)完成系统的系列化、标准化依托水专项建立了新的500t/d的示范工程

目前,建立了十余个大型污泥喷雾干化-焚烧技术应用工程,总计处理量超过5000t/d(80%含水率),建立1200t/d最大的喷雾干燥单体工程。北方药业的800t/d废物、浓缩液分离喷雾干化焚烧项目是国内首次将MVR-喷雾干燥焚烧技术应用于浓缩废液的工程,同时也是“国家水体污染控制与治理科技重大专项”的示范工程之一。

热解气化技术的探索

王凯军团队还针对热解气化技术进行了探索研究,热解气化技术被认为废物第三代处理技术。王凯军介绍了热解气化的发展趋势,污泥和生活垃圾处理会由焚烧向热解技术发展,生物废物处理、工业废物处理及农业生物质炭也将采用热解技术。

热解气化过程具有的清洁化特征主要体现在以下三个方面。

清洁化之一:排放的烟气量少,根据排放标准固体(煤)燃烧过量空气系数为1.8,燃油或燃气燃烧的过量系数为1.2,热解gy产生的气体为燃料产生的烟气量仅为固废直接燃烧烟气量的1/2~2/3,减少了烟气净化设备规模及运行费用。

清洁化之二:大气污染因子少,固废(污泥)热解气化产生的气体为燃料排放的大气雾霾烟尘、SO2、Nox、重金属等危害因子比固废直接燃烧少1/2以上。

清洁化之三:抑制或分解二噁英,固废(污泥)热解区的无氧环境抑制二噁英的合成,可燃气燃烧区无金属催化媒介及高温(>850 ℃ )抑制产生或分解原物料存在的二噁英。

污泥热解的研究经历了从热分析仪、小试、两段催化集成到移动中试、工程示范等阶段,通过研究污泥及与煤或其他生物质混合热解,优化工况,解决污泥干化热解系统的能耗问题。

王凯军还分别介绍了外热式示范工程案例和原位内热式技术,其中,他列举了化工企业20t/天危废污泥热解处理工程和6t/天含铬污泥减量化热解示范工程等外热式示范工程案例。

他们通过研发内热式热解,解决外热式热解存在的焦油问题。原位内热式技术有以下特点:烟气量和大气危害因子少;无或少二噁英生成,无氧环境和高温抑制或分解二噁英;设备和操作简易,热效率高;生物炭资源多样化,燃料、土壤改良剂、污水吸附剂等。

热解工艺作为重大共性技术在五大领域进行应用,分别为污泥处理、油田油泥的无害化处理处置、餐厨垃圾、高盐高浓度废水零排放工艺以及生物质热解与乡镇区域性热-电-气-炭联产模式等领域。

附:项目合作需求

未来污泥处理处置技术合作方向:1)污泥热解(碳化)示范工程合作;2)污泥热解产物改性活性炭(园区污水一级A);3)农村生物质利用研发中心。

编辑:徐冰冰

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