污泥資源化與能源化

污泥資源化與能源化

處理概述姓名：彭蕓學(xué)號：S130988班級：13環(huán)境工程污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物，含有大量的有機(jī)物、豐富的氮磷等營養(yǎng)物、重金屬以及致病菌和病原菌等，如果不加處理任其排放，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染?，F(xiàn)今中國存在“重水輕泥〞的現(xiàn)象。前言三二四污泥資源化、能源化途徑污泥產(chǎn)量及處理現(xiàn)狀案例分析——天津裕川化污泥為蛋白匯報(bào)大綱一污泥處理技術(shù)一.污泥產(chǎn)量及處理現(xiàn)狀2023年底，城鎮(zhèn)污水處理廠已建2500多座，污水處理能力已到達(dá)1.22億立方米我國城市每年污泥產(chǎn)生量預(yù)計(jì)近3000萬噸〔以含水率80%計(jì)〕“重水輕泥〞嚴(yán)重，80%污水處理廠建有污泥的濃縮脫水設(shè)施；但80%污泥沒有得到穩(wěn)定化處理處置。1.1我國污泥產(chǎn)量中國污水處理廠數(shù)量1.2我國污泥處理現(xiàn)狀土地填埋、露天堆放和外運(yùn)的污泥絕大局部屬于隨意處置，真正實(shí)現(xiàn)平安處置的比例不超過20%1.3國外處理現(xiàn)狀——荷蘭

荷蘭年提取磷酸鹽12000噸，而荷蘭農(nóng)業(yè)磷酸鹽的使用量一年才7000噸。

預(yù)計(jì)全世界的磷礦將在50多年后用完，而污水中含有豐富的磷酸鹽，90%會留在污泥中。荷蘭用污泥進(jìn)行沼氣發(fā)電，可以節(jié)約45%的污水處理能耗。荷蘭幾家大型污水處理廠已方案10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)全部自供用電。此外，還從污水中提取塑料、重金屬、造紙用的纖維等有用物質(zhì)。1.3國外處理現(xiàn)狀——日本日本生物質(zhì)循環(huán)利用率由2006年的23%,提高到2023年的39%。生物質(zhì)循環(huán)利用率——下水道污泥中的有機(jī)物被有效用于氣體發(fā)電等能源利用和綠農(nóng)地利用的比例。美國16000座污水處理廠年產(chǎn)710萬噸污泥〔干重〕，約60%經(jīng)厭氧消化或好氧發(fā)酵處理成生物固體用做農(nóng)田肥料，17%填埋，20%燃燒，3%用于礦山恢復(fù)的覆蓋1.3國外處理現(xiàn)狀——美、英法、德德國每年產(chǎn)生的污泥為〔干重〕220萬噸，大于5000噸污水廠均有厭氧消化處理，污水廠電耗40-60%由沼氣提供。40%的污泥采用土地利用處置方式英國和法國每年產(chǎn)生的污泥為120萬噸和85萬噸，大多數(shù)污水廠有厭氧穩(wěn)定處理，回收生質(zhì)能，污泥處置采用土地利用的比例為60%美國英法德國二.污泥處理技術(shù)2.1常規(guī)污泥處理方法焚燒投海添加標(biāo)題棄置堆放衛(wèi)生填埋簡單易行，但是會帶來占用土地、污染地下水或海洋環(huán)境、填埋場滲水等問題，并未從根本上解決環(huán)境問題，給生態(tài)環(huán)境埋下平安隱患2.2新興污泥處理技術(shù)厭氧消化法微波法氣化法熱解法濕式氧化法超臨界水氧化法熱液處理法微波：是指波長在1mm-1m的電磁波，微波作為一種能源可用于加熱枯燥物體和激發(fā)等離子體等方面。微波加熱：是通過改變介質(zhì)離子的遷移和偶極子的轉(zhuǎn)動情況，使介質(zhì)分子熱運(yùn)動加劇，相鄰分子間產(chǎn)生摩擦作用，從而使分子獲得能量，到達(dá)使受熱物體升溫的效果微波加熱三特點(diǎn)：瞬時(shí)性選擇性穿透性2.3.1微涉及微波加熱Fig.1.AnnuallypublishedresearcharticlesontheapplicationofMWirradiationinsludgetreatment2.3微波輻射法Fig2DifferencebetweenconventionalheatingandMWheatingMWpenetrate(穿透)thematerialandcreatetherapidlychangingfieldDipole(watermolecule)continuouslyreactattemptingtoalign(使成一行)inthefield,whichgeneratesheatHeatisuniformlydistributedthroughoutthematerial微波輻射在污泥處理中的優(yōu)勢使污泥高效加熱、水解，脫水性能和厭氧消化性能得到改善；微波處理技術(shù)不需要投加任何化學(xué)藥劑，不會向污泥中帶入新的污染或?qū)ξ⑸镉卸镜奈镔|(zhì)，使后續(xù)處理效率更高直接利用微波在隔絕空氣條件下熱解污泥，獲取氣態(tài)、液態(tài)燃料產(chǎn)品利用微波的高效加熱作用，可破解污泥胞外物質(zhì)和細(xì)胞壁，改善污泥可生化性能，促進(jìn)污泥厭氧消化?？蓪⑽⒉ㄅc其他物理、化學(xué)方法聯(lián)合運(yùn)用處理污泥微波輻射實(shí)驗(yàn)探究微波加雙氧水高級氧化法處理二沉池污泥的效果,結(jié)果說明,在80℃甚至更高溫度下,微波加雙氧水高級氧化法處理的污泥,COD完全溶解,污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)(氮、磷和金屬元素)也同時(shí)被溶解,然后可以用類似礦石結(jié)晶法的手段將這些營養(yǎng)物質(zhì)提取出來,并將其加以利用。與此同時(shí),還可以起到對污泥殺菌和滅活的作用。0102SiC和固體殘留物的污泥微波高溫?zé)峤庖簯B(tài)產(chǎn)物的熱值可以到達(dá)37MJ/kg以上,PAHs含量低于5.37%;氣態(tài)產(chǎn)物中H2和CO的體積分?jǐn)?shù)在54%以上,熱值到達(dá)9420kJ/m3;這些產(chǎn)物的特性為其用作燃料提供可能。此外,與傳統(tǒng)熱解相比,微波熱解污泥過程中揮發(fā)作用產(chǎn)生的CO2可以促進(jìn)熱解碳渣發(fā)生自揮發(fā)反響，從而使其產(chǎn)品中CO2濃度降低。污泥建材化利用污泥堆肥提取營養(yǎng)物質(zhì)其它用途污泥能源化污泥資源化能源化3.1污泥資源和能源化主要途徑三.污泥的資源化與能源化途徑污泥用作飼料污泥當(dāng)中的粗蛋白主要以氨基酸的狀態(tài)存在，并且這些氨基酸都是家畜必需的。污泥經(jīng)過滅菌等過程，制成飼料，將成為養(yǎng)殖業(yè)的豐富的飼料來源。將污泥制作成動物飼料，是一件切實(shí)可行的事情。這樣一方面可以大量消化污泥，同時(shí)還可以節(jié)省大量的資金。3.2資源與能源化3.2.1用作飼料生態(tài)水泥污泥粘土其他建材污泥中含有的硅、鋁、鐵、鈣等無機(jī)物與許多建筑材料常用的原料成分相近，可作為替代原料制造建筑材料。黏土是燒結(jié)磚的傳統(tǒng)原料，研究結(jié)果顯示，生活污泥與黏土的組成根本接近，對污泥燃燒產(chǎn)物作適當(dāng)調(diào)整，混合必要的添加劑，便可生產(chǎn)出質(zhì)量完全符合標(biāo)準(zhǔn)的建筑用磚。日本從1994年起就開始了以污泥、垃圾燃燒灰作為原料生產(chǎn)“生態(tài)水泥〞的研究，2001年在千葉縣建成世界上第一條生態(tài)水泥生產(chǎn)線。近年來上海新型建材研究開發(fā)中心共處理污泥500多t，生產(chǎn)水泥4000多t。制作建材熱解制油合成燃料制取氫氣制取沼氣能源化在無氧或低于理論氧氣量的條件下，將污泥加熱到一定溫度〔600-1000℃〕，利用溫度驅(qū)動污泥有機(jī)質(zhì)熱裂解和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反響，使固體物質(zhì)分解為油、不凝性氣體和炭3種可燃物，局部產(chǎn)物作為前置枯燥與熱解的能源，其余當(dāng)能源回收。在污泥中含大量有機(jī)物，熱值較高，將污泥按一定比例與煤粉和其它添加劑混合制成污泥型煤，既可以作為型煤的粘結(jié)劑，又可以充分利用污泥的熱值。在污泥厭氧消化過程中，通過條件控制，從污泥中可獲取碳源和氫。將污泥添加到超臨界水氧化反響器中，在650℃/25MPa的條件下反響，生成以H2和CO2為主的氣體。通過設(shè)在反響器內(nèi)的H2別離器將生成的H2別離并輸出收集。污泥中含有大量的厭氧菌群，可以在無氧環(huán)境下將污泥進(jìn)行消化分解并最終生產(chǎn)沼氣，同時(shí)還可以殺死各種病原菌以及寄生蟲卵。我國北京市的高碑店污水處理廠等就是采用比較完善的污泥厭氧消化處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的沼氣用于消化池?cái)嚢韬桶l(fā)電，實(shí)現(xiàn)了熱電聯(lián)供和資源的綜合利用各類環(huán)保材料樹脂、纖維板作為碳源等營養(yǎng)源蛋白質(zhì)泡沫滅火器其它資源化途徑轉(zhuǎn)化為吸附劑制備活性炭提取到聚羥基烷酸〔PHA〕〔1〕技術(shù)原理

通過理化作用對污泥微生物進(jìn)行破壁處理，釋放其中的水分和蛋白質(zhì)，含水率通過常規(guī)壓濾裝置降低到50%-60%。固液別離后的含蛋白液體制成不同濃度、用途的蛋白產(chǎn)品；固體殘?jiān)实?、富含氮磷鉀和小分子多肽等營養(yǎng)元素，病原菌因破壁作用失活，可作為“富蛋白型〞營養(yǎng)種植土，或建筑材料等利用。四.案例——天津裕川化污泥為蛋白固液〔2〕工藝流程活性污泥水解水解液〔微生物細(xì)胞壁〕蛋白液污泥殘?jiān)咝饪s自然干化泡沫混凝土綠化土含水率低于50%，有機(jī)質(zhì)降解40%，病原菌失活、滿足污泥穩(wěn)定化處理各項(xiàng)指標(biāo)別離泡沫滅火劑其他產(chǎn)品建筑材料有機(jī)肥運(yùn)行：2023年3月處理能力：30噸/日、年處理1萬噸生產(chǎn)設(shè)備：裕川自主研發(fā)設(shè)計(jì)的“CSPM技術(shù)成套設(shè)備〞〔以設(shè)計(jì)50噸/日、100噸/日的工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)〕設(shè)備生產(chǎn)能力：微生物蛋白液800噸/年污泥殘?jiān)?8%含水率〕：4000噸/年〔3〕技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化示范工程驗(yàn)證了工程規(guī)模上的經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可靠性！與堆肥、干化及燃燒處理方式比較：處理周期〔3-4小時(shí)〕、占地省、節(jié)約土地資源30噸/日處理設(shè)備/300-2000m2(堆肥的5-20%)100噸/日處理設(shè)備/700-5000