污泥處理處置資源化成套裝備的開發(fā)
一、項(xiàng)目的重要性和必要性
建國以來,我國城市排水事業(yè)雖有一定程度的發(fā)展,但在污水處理方面仍十分落后。直到近十幾才有所發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:目前我國已經(jīng)建成城市污水處理廠160余座,日處理能力1300余萬m3,年處理污水47億m3,處理率13.6%。而污水處理中的污泥處理,處置技術(shù)與國外先進(jìn)國家相比尚有很大差距。在全國現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4,處理工藝和配套設(shè)備較為完善的還不到1/10。目前我國每年排放濕污泥約400萬噸(脫水后含水率按80%計(jì)),預(yù)計(jì)到2010年全國污水量400m3/年,處理率達(dá)50%即200億m3/年污水,產(chǎn)生的濕污泥(含水率80%)約1700萬噸/年。目前大量未經(jīng)穩(wěn)定處理的污泥沒有正常出路,不但成為污水處理廠的沉重負(fù)擔(dān),而且污泥的任意排放和堆放對周圍環(huán)境又造成新的污染已經(jīng)觸目驚心,使之建成的污水處理廠不能充分發(fā)揮其徹底消除環(huán)境污染的作用。即使城市污水處理廠建有污泥消化池,處理后的消化污泥,未經(jīng)任何無害化處置,只經(jīng)脫水后就直接用于農(nóng)業(yè),污染程度雖然比上一種情況較輕,但仍不符合農(nóng)用污泥的標(biāo)準(zhǔn)而造成二次污染。
城市污泥會造成污染,但經(jīng)妥善處理處置進(jìn)行綜合利用能達(dá)到污泥資源化。污泥經(jīng)消化處理可利用其有效的生物能源:污泥中的有機(jī)物分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)可以改良土壤避免板結(jié);而污泥中豐富的氮、磷、鉀等則是植物和農(nóng)作物生長不可缺少的營養(yǎng)物;干燥的污泥可產(chǎn)生16.65~20.93兆焦/t的熱能,是一種低熱值的燃料;污泥灰份可能作為建筑材料的原料。
因此,城市污水污泥的處理處置與污泥資源化的相結(jié)合,必將成為城市污水污泥唯一的最終出路。一個(gè)城市污水處理廠,污泥處理處置不當(dāng)就不能充分發(fā)揮它消除污染保護(hù)環(huán)境的作用,也就明顯地削弱了污水處理廠的凈化功能。 因此,城市污水處理廠的污泥處理和資源化利用的成套裝備的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,將成為“十五”期間的戰(zhàn)略性工作。目前迫切需要加大投入,全面啟動。
二、項(xiàng)目的可行性和科學(xué)性
在城市污水處理廠污泥處理和處置利用方面,建設(shè)部組織有關(guān)部門和單位,在“七五”、“八五”、“九五”期間進(jìn)行了廣泛的科研開發(fā)的工程實(shí)踐,其科技攻關(guān)的成果豐碩,污水廠污泥處理工藝技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平的差距已大為縮小,諸如“城市污水廠污泥中溫消化提高產(chǎn)氣率”、“污泥中溫兩相消化”、“污泥消化沼氣綜合利用技術(shù)”、“污泥高溫堆肥和園林綠地應(yīng)用技術(shù)”等等。不少成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平,并經(jīng)過中試、生產(chǎn)性示范工程和工程化實(shí)踐,獲得了大量的生產(chǎn)性規(guī)模的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)。
但我國污水處理廠污泥的處理、處置和利用技術(shù)研究著重于工藝技術(shù)和性能的研究,還缺乏污泥處理、處置成套系統(tǒng)裝備的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,以及土地利用和生物能的開發(fā)利用,其工程化、產(chǎn)業(yè)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。
三、國內(nèi)外動態(tài)
污泥穩(wěn)定化處置以厭氧消化為主,發(fā)達(dá)國家廣泛采用,歐美、日本、獨(dú)聯(lián)體等國家,用厭氧消化處理污泥占污泥量的一半以上,發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)60年代,對污水處理廠污泥處理處置系統(tǒng)的裝備已達(dá)到先進(jìn)的成套產(chǎn)業(yè)化水平,如污泥消化系統(tǒng)設(shè)備、污泥濃縮脫水設(shè)備、污泥干燥焚化設(shè)備、沼氣綜合利用設(shè)備、污泥高溫堆肥系統(tǒng)裝備以及污泥固化工業(yè)利用技術(shù)與設(shè)備,20世紀(jì)80年代末又應(yīng)用濕式氧化技術(shù)處置污泥。我國城市污水處理廠污泥處理起步較晚,20世紀(jì)80年代中期建設(shè)城市大型污水廠,污泥處理也采用中溫厭氧消化,引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也引進(jìn)了設(shè)備,尤其是借助國外貸款建設(shè)項(xiàng)目中,污泥處理系統(tǒng)裝備幾乎全部需要進(jìn)口。近10多年來,我國城市污水廠污泥處理技術(shù)和某些單項(xiàng)專用設(shè)備有較大發(fā)展,積累了中溫厭氧消化技術(shù)的豐富經(jīng)驗(yàn)。而在污泥處置和最終出路方面尚屬試驗(yàn)研究階段。
污泥處理處置方法有土地利用(用于農(nóng)林業(yè))、填埋、焚燒和海洋棄置。據(jù)美國環(huán)保署估計(jì),美國15300個(gè)城市污水處理廠中,年產(chǎn)干固體污泥769萬噸,45%的污泥用于農(nóng)林業(yè),21%進(jìn)行填埋,30%用于投棄海洋。焚燒法由于能耗高,所以只占3%。原西德年產(chǎn)干污泥約200萬噸,農(nóng)田利用占32%,填埋占59%,焚燒占8%。日本55%的污泥進(jìn)行焚燒,35%的污泥進(jìn)行填埋,約9%的污泥進(jìn)行農(nóng)田利用。污泥排海處置,由于對海洋越來越高的要求,許多國家已停止使用。污泥焚燒以日本、德國、奧地利等國占比例高,一般大型污水廠污泥通過焚燒無害化,產(chǎn)生的熱能可回收利用,污泥減容減量化程度很高,但焚燒投資巨大,操作管理復(fù)雜,能耗和運(yùn)行費(fèi)均很高,近期內(nèi)我國還不家全面推廣采用。據(jù)報(bào)導(dǎo),日本擬研究污泥焚燒后殘?jiān)荑T成塊石堆砌的處置方法??傊?,在大多數(shù)國家中,土地利用和填埋仍是污泥處置的主要途徑,而隨著可填埋范圍的日益減少,土地利用將是一個(gè)主要的發(fā)展方向。我國是一個(gè)發(fā)展中的國家,又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,城市污水污泥的土地利用應(yīng)是一項(xiàng)重要的途徑。
污泥高溫堆肥技術(shù),目前世界各國采用的方法有:自然堆肥法,園柱形分格封閉堆肥法,滾筒堆肥法,豎立式多層反應(yīng)堆肥法以及條形靜態(tài)通風(fēng)等堆肥工藝,這些方法都在不斷發(fā)展和完善。美國八十年代初開發(fā)了比較完善的貝爾茨維爾好氧堆肥法,主要利用堆底穿孔管通入空氣,防止臭氣擴(kuò)散,比較安全衛(wèi)生。美國、德國、荷蘭等發(fā)達(dá)國家大多由污水廠出資,國家政府資助交專業(yè)公司承包產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營,堆肥產(chǎn)品作為商品出售。
日本最大的堆肥廠在北海道的札幌市,堆肥倉和生產(chǎn)線及袋裝產(chǎn)品很具規(guī)模,而且機(jī)械化、自動化程度很高。
污泥連續(xù)發(fā)酵工藝?yán)棉掁D(zhuǎn)倉完成中溫、高溫發(fā)酵過程,高效、防臭成品質(zhì)量高,在美國、日本、歐洲廣為采用。例如:丹諾(DANO)發(fā)酵器,是一種歷史較久而現(xiàn)代的好氧發(fā)酵設(shè)備,丹麥DANO公司的發(fā)酵器轉(zhuǎn)筒直徑3.5m,長度36m,德國Reinstal公司的發(fā)酵器,直徑3.75m,長度40m,還有直徑達(dá)4~5m,長度60m以上的,如KM-102A型、KM-101型等。丹諾發(fā)酵倉污泥腐熟周期能達(dá)到3個(gè)晝夜以內(nèi)。
此類污泥迴轉(zhuǎn)式動態(tài)發(fā)酵倉,將是本項(xiàng)目的開發(fā)重點(diǎn)之一。
我國近年北京、天津、唐山、太原、深圳、大連、石家莊等城市進(jìn)行污泥高溫堆肥或干燥制肥,取得工藝技術(shù)方面的初步成果,但仍停留在試驗(yàn)階段,開發(fā)研制系統(tǒng)裝備還在探索,開辟污泥處理處置新途徑、新設(shè)備、合理利用污泥資源使之工程化、系列化、產(chǎn)業(yè)化,仍有十分重要的意義。
四、開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化內(nèi)容
1、污泥中溫消化系統(tǒng)
·污泥氣提式攪拌設(shè)備
2、污泥濃縮脫水系統(tǒng)
·污泥脫水機(jī)(離心脫水機(jī)、板框壓濾機(jī))
·污泥濃縮、脫水一體化設(shè)備
3、沼氣綜合利用系統(tǒng)
·沼氣壓縮機(jī)
·沼氣鍋爐
·沼氣鼓風(fēng)機(jī)
4、污泥高溫堆肥系統(tǒng)
·污泥高效迴轉(zhuǎn)式發(fā)酵倉
·桁架式翻垛機(jī)
5、污泥干燥系統(tǒng)
·污泥高效干燥倉
6、污泥處置尾氣處理系統(tǒng)
·脫臭裝置
項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi):2000萬元
五、市場前景分析
巨大的國內(nèi)市場需求,使本項(xiàng)目有廣闊的開發(fā)前景。到2010年將有1000余座污水處理廠面臨污泥處理和處置(出路)的“老大難”問題,嚴(yán)重的二次污染和束手無策已經(jīng)是迫在眉睫的環(huán)境問題。
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