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污泥碳化的基本工藝
加入時間:2013/8/16 0:52:26 瀏覽次數:2877 【 字號:


 

Step 1: 污泥預處理,將含水率80%左右的脫水污泥切碎,攪拌。

Step 2: 污泥加壓,將污泥加壓送入碳化系統。

Step 3: 污泥加熱,通過外部熱源為污泥加熱。

Step 4: 污泥裂解反應,在高溫高壓狀態下,污泥被裂解成液態。

Step 5: 冷凝/熱交換,將加熱的污泥水冷卻,能量經熱交換器回收。

Step 6: 污泥液脫水,脫水后的泥餅的含水率為50%以下。

Step 7: 上清液回收,使用膜過濾技術處理后的水返回污水處理廠。

Step 8: 干化,造粒,根據用戶需要可以對碳化物進一步干化造粒,或保持原狀。

 

 

污泥碳化的主要參數

 

進泥含水率: 80%左右(干物質20,水80)

碳化物含水率: 50%以下(干物質20,水20)

實際脫水: 75%以上 [(80-20)/80 ]

 

反應時間: 12分鐘

反應溫度: <300℃

反應壓力: <10MPa

 

炭化物的燃質: 4200大卡/公斤干物質(美國),3300大卡/公斤干物質(中國)

濾出液處理: 膜生物反應器(MBR),達到國家污水排放標準。

蒸發氣處理: 廢氣燃燒+旋風、過濾器,達到國家廢氣排放標準。

 

1. 污泥碳化的成本計算

 

為了將原來含水率為80%的污泥處理成含水率基本為零,采用碳化+干化方法的能源消耗比純干化的方法將降低50%(其原理計算詳見計算書)。 目前我國的污泥干化成本均在200元人民幣/噸泥左右。

 

2. 污泥碳化的投資

 

目前,世界范圍污泥碳化工程的實例尚不多,根據目前正在建設中的美國加州Rialto的污泥碳化廠的預算,在中國建設一座日處理量為100噸的污泥處置廠,包括污泥碳化,碳化后干化,污泥水處理,除臭等全部設備,投資約3000萬元人民幣左右。

 

3. 污泥碳化的發展

 

世界上污泥碳化技術的發展分為以下三個階段。

(1) 理論研究階段(1980-1990年)。這個階段的研究集中在污泥碳化機理的研究上。這個階段一個突出特點就是大量的專利申請。Fassbender, A.G等人的STORS專利,Dickinson N.L污泥碳化專利都是在這期間申請和批準的。

 

(2) 小規模生產試驗階段(1990-2000年)。隨著污泥碳化理論研究的深入,隨著化驗室試驗的成功,人們開始思考將污泥碳化技術轉變成為真正商業化污泥處理的裝置。在大規模商業化之前,為了減少投資風險,需要對該技術進行小規模生產性試驗(Pilot Trial)。通過這些試驗,污泥碳化技術開始從實驗室走向工廠。這期間設計和制造了許多專用設備,解決了大量實際工廠化的技術問題。這個階段的特點如下。

l 規模小。例如1997年日本三菱在宇部的污泥碳化廠規模為20噸/天;1992年,日本ORGANO公司在東京郊區建了一個污泥碳化試驗廠;1997年Thermo Energy 在加利福尼亞州Colton市建立了一個污泥碳化實驗廠規模為每天處理5噸干泥。

l 試驗資金來自大公司和政府,而不是商業用戶。例如,在日本的試驗均來自大公司,在加州的試驗資金是來自美國EPA。

l 試驗均取得了一定的成果,可以產出一部分碳化物。但試驗也暴露了該項技術存在的一些問題。首批試驗工廠并沒有導致直接的商業訂單。

 

(3) 大規模的商業推廣階段(2000-)。除了污泥碳化技術逐漸成熟的因素以外,導致污泥碳化技術大規模商業推廣還有其他因素。

 

在日本,80%的污泥的最終處置方法是焚燒。但由于近年來發現焚燒存在二惡英污染的隱患,所以日本環保部門對焚燒排除的氣體提出了更加嚴格的要求,使得本來成本就很高的焚燒工藝的成本更加提高。

 

為了取代焚燒工藝,目前,日本已經有多家公司生產和銷售碳化裝置。比較著名的有荏原公司的碳化爐,三菱公司橫濱制作所的污泥碳化裝置,巴工業公司每天處理10噸,30噸的污泥碳化裝置。2005年日本東京下水道技術展覽會上,日本日環特殊株式會社甚至推出了標準的污泥碳化減量車。該車可以隨時到任何有污泥的場所對污泥進行碳化。這些發展表明,碳化技術已趨于成熟。

 

在美國,很多州的污泥過去都采用填埋。由于發現污泥中包含的有害物質對地下水的污染,未處理污泥填埋后造成填埋場對環境的危害,美國EPA頒布了新的填埋標準。過去的未達標的污泥(Class B污泥)將不再允許填埋,只有達標污泥(Class A污泥)才允許填埋。這項標準的頒布,使得現有的污水處理廠只有投入巨大的污泥處置成本,才能對其污泥進行處置。另外,現有的填埋場已經接近飽和,開辟新的填埋廠越來越困難。

 

為了達到EPA新的污泥處置標準和解決填埋場逐漸用盡的問題,2000年以后,在美國各個州,各個縣(County)的政府內都建立了專門的污泥處置研究機構,對可能的解決方案進行可行性研究。在研究了一些傳統的污泥處置方案(如焚燒,堆肥,干化)的同時,新的污泥碳化技術開始進入了政府的考慮范圍。

 

例如在南加州大洛杉磯地區,經過近2年的考察,比較,已經決定要建立一個每天處理675噸污泥的碳化廠,由能源技術公司(Enertech Environmental Co.)建設,運行。



 

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