2016 行业动态 污泥处理处置技术知识分享 研发部月刊2月 行业动态 一、技术动态-城市生活污泥处理新技术及其资源化 二、标杆企业-湖南华清泰污泥处理科技有限公司 三、新技术新装备-智能高温好氧发酵设备 四、推荐阅读-污泥处置的新途径 一、技术动态-城市生活污泥处理新技术及其资源化 随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水处理规模逐渐变大,污水处理能 力逐渐增加,污水处理所产生的污泥量也随之增加。由于污泥产量较大,性状粘稠, 含有重金属和病原微生物等有害物质,如处理处置不当,会给环境带来严重的二次污 染。 据报道,2010年污泥产量达到3665万吨(以含水率80%计),用于对污泥处理投入 达到350亿。我国目前污泥处置的现状是70%以上弃置,20%填埋,其次是不到10%的 污泥进行堆肥农用,少量进行污泥干化焚烧。污泥作为一种固体废弃物,已经成为继 城市垃圾污染的第二大固体废物污染源。传统的污泥的主要处置方式有填埋、焚 烧、排海、农用等。但是传统的处理方法也存在一些弊端,无法对污泥进行资源化 利用,因此对污泥处理资源化利用新技术的研发具有重要的现实意义。 1 传统污泥处理技术 传统的污泥处理方法主要包括污泥堆肥、 污泥干化、 污泥焚烧和污泥填埋。 但是,由于污泥组分复杂、重金属含量高、病原微生物含量多等特点,传统的污泥处 理技术已经表现出其本身的局限性,随着国家对污泥处理处置技术的标准越来越高, 传统技术已经不再适应社会发展的要求。其主要表现在以下几个方面。 1.1 污泥填埋 污泥填埋指的是污泥经过长期的物理、化学和生物作用使其达到稳定状态。 污泥填埋分为单独填埋和混合填埋,在欧洲脱水污泥与城市垃圾混合填埋比较多,而 在美国多数采用单独填埋。在我国主要是以混合填埋为主。实践表明,污泥填埋具有 以下的缺点:(1)对污泥土力学性质要求比较高;(2)需要占用大面积的场地;(3)地基需做 防渗处理以免污染地下水;(4)不可资源化利用。 填埋目前仍然是我国污泥处置的重 要方法之一。但是从长远看,污泥填埋是一种不可循环的最终处置方式,其应用比 例将会逐渐减少,应用前景存在局限。 1.2 污泥焚烧 污泥焚烧指的是将污泥置入焚烧炉内,在过量空气加入的情况下进行完全焚 烧, 使有机物全部碳化,最大限度地减小了污泥体积使污泥最终处置极为便利。 焚 烧法有以下几个突出的优点:(1)可大幅度减少污泥的体积和重量,同时焚烧灰可制 成有用的产品;（2）处理速度快,不需长期堆积和储存;(3)污泥可就地焚烧,不需长 距运输,节约运费;(4)可以回收能量用于发电和供热。 但是污泥焚烧有其致命的缺 点:(1)焚烧炉投资巨大、设备运转费用高;(2)装置复杂;(3)焚烧过程不容易控制,产 生二恶英类剧毒物质。由于焚烧过程产生的剧毒位置难以控制,需要对烟气进行 特殊处理,因此限制了使用和发展。 1.3 污泥土地利用技术 污泥土地利用主要是将污泥用于堆肥农用、 用于园艺绿化施肥、 用于废弃 矿场等地的土地改良等。 堆肥主要是利用微生物的作用将不稳定的有机质降解, 转化为较稳定的有机质,并使挥发性物质含量降低,减少臭气的产生,污泥物理性状 明显改善,便于储存、运输和使用。 该技术主要考虑到污泥中含有丰富的的有机 物和N、 P等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、 Mg、 Cu、 Zn、 Fe等, 能够改良土壤结构,增加土壤肥力,促进作物的生长。 但处理后的污泥产品含大量 病原体、 寄生虫、 多氯联苯和二恶英,且产品的高含水率(30%40%)可使病原体 复活,同时污泥中也含有毒有害物质,直接应用于农业会造成土壤以及水体的二次 污染。故堆肥法不足以保证安全性。 针对污泥土地利用这种方式的不良后果,欧 美各国根据各自具体情况制定了严格的无害化技术标准及污泥农用重金属浓度标 准,我国制定了农用污泥中污染物控制标准 (GB4284-84)。 由于未解决好污泥土地 利用可能带来的重金属污染问题,所以污泥土地利用目前仍存在一定风险,在相关技术未 成熟的情况下污泥土地利用还是有其局限性。 2 污泥处理处置新技术 污泥所散发出的臭气、污泥所带病原菌、重金属、有毒物质等都严重威胁人类的 健康。因此,迫切需要寻求新的、有效的污泥处置方法。现介绍几种新发展的污泥处置 技术： 2.1 污泥低温热解制油技术 污泥低温热解制油技术指的是在300500、 常压(或高压) 和缺氧条件下,借助污 泥中所含的硅酸铝和重金属(尤其是铜)的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢 化合物,最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。 该技术的环境效益和资源化效益均 是很可观的,主要表现在:(1)能有效控制重金属排放,特别是Hg、Ti,在灰烬和炭中来自污 泥的重金属被钝化;(2)可回收易利用、易储藏的液体燃油,回收的液体燃油可提供 700kW/t的净能量;(3)可破坏有机氯化物的生成，反应器中燃烧温度应维持尽可能低 (800),可减少蒸汽中金属的排放,气体净化简单而廉价;(4)占地面积小、运输费减少、 运行成本较低。 2.2 污泥熔化技术 针对污泥焚烧过程中存在的二次污染,科研工作者开发出了污泥熔化技术,该技术使 污泥处于焚烧灰熔点温度(通常为13001800)上燃烧,不仅可完全分解污泥中的有机 物、 杀灭病菌,同时所形成熔渣密度比焚烧灰的高2/3,达到了灰渣大幅度减容的效果。 污泥的重金属因被固定在玻璃态的熔渣中而具有不熔出的活性,所以泥熔化后的熔渣可 用作建材。 2.3 污泥电弧等离子体处理技术 所谓污泥电弧等离子技术指的是在一个密闭的空间里,通过强的电弧使空气电 离产生等离子体,然后在另外一个缺氧密闭空间面对垃圾进行加热,其温度可到 16000,在无氧的条件下,垃圾的无机物很快被玻璃化,最后产生的无害熔渣可作为 建筑材料。泥中的有机物被高温分解。 在有氧条件下,分解能产生大量的二氧化碳 ;若在无氧的条件下,固体废料中的有机物就会转化为氢气和一氧化碳的混和物,这 种混合物,可以像天燃气一样作为一般汽轮引擎的能源,其中的氢气进一步纯化分离 ,则可以作为单独的燃料。 对这种气体混合物作进一步的处理,降低其中污染物质 的含量,氮化物和二氧(杂)芑等直接进入涡轮机或释放到大气层中。 由于技术能把 污泥转化为能源同时降低污染物的含量,因此有很大的发展前景。 2.4 污泥超声波处理技术 超声波可以分解生物固体, 改善膨胀活性污泥絮体沉降性, 提高脱水能力。经过 超声处理的污泥消化时间减少,比容积消化率提高，生物产气量增加，并且超声反应 器可以与其它污泥处理工艺任意组合,具有广阔的应用前景。 2.5 污泥水解热干化技术 污泥水解热干化技术通过将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机 物水解,破坏污泥的胶体结构,可以同时改善脱水性能和厌氧消化性能。 随水热反应 温度和压力的增加,颗粒间的碰撞增大导致了胶体结构的破坏,使束缚水和固体颗粒分 离。 经过水热处理的污泥在不添加絮凝剂的情况下机械脱水的含水率大幅度降低。 污泥的水解宏观上表现为挥发性悬浮固体浓度减少，COD、 BOD以及氨氮等浓度增 加。 水解热干化技术采用浆化反应器,通过闪蒸蒸汽返混预热浆化、 蒸汽与机械协 同搅拌,提高了系统的处理效率;在水热反应器中,采用蒸汽逆向流直接混合加热的方 式,强化了传质传热过程,可以避免局部过热结焦碳化;在连续闪蒸反应器中,实现了系 统能量的有效回收。 2.6 污泥制活性炭技术 活性炭是以含碳物质为原料,经过高温碳化活化后制成的。污泥具备制造活性炭 的客观条件,制备活性炭的路径是先对污泥炭化,然后活化。所以污泥制活性炭的主要 研究问题是最佳炭化、活化条件以及提高质量、降低成本等。目前,污泥炭化方式除 了传统的高温炭化外,也有用工业废弃的硫酸来催化炭化的,污泥活化方式以高温水蒸 气物理活化和ZnCl2化学活化为主。由于最佳碳化、 活化条件难以控制,所制作出来 的活性炭不如商品活性炭,但在一些消耗炭的气体净化场合,其应用比传统的活性炭更 经济。而且,污泥活性炭如果不再生,可以考虑烧掉,同时可固化其中的重金属,因此有 一定的应用前景。 2.7 超临界水氧化技术 超临界水氧化( Supercritical Water Oxidation,简称SCWO)技术是在水的温度和 压力均高于其临界温度TC(374.3)和临界压力PC(22.05MPa)时,以超临界水作为反 应介质与溶解于污泥中的有机物发生强烈的氧化反应,使有机物最后被氧化成无毒 小分子化合物的过程。超临界水能与空气、氧气和有机物以任意比混溶形成均一 相,即气液的相界面消失,也就消除了相间的传质阻力,反应速度不再受氧的传质控 制,因此加快了反应速度而缩短了反应时间,大多数有机物在几分钟之内去除率可达 99.99%,有些有机物在1min的时间内去除率就可达99.99%。由于超临界水氧化技术 充分利用了超临界水所具有的特性,所以具有其他有机废水处理技术无可比拟的优 越性：效率高、处理彻底、反应速度快、反应容器小、无二次污染,且当有机物含 量大于2%时就可完全自热,不需外加热量。超临界水氧化技术虽然具有诸多优点, 但是它的反应条件要求苛刻(高温、高压),投资大,且其反应机理、反应动力学等还 有待于深入研究。 3 结语 随着经济的不断发展, 世界各国的污泥产生量快速增长,污泥处置也将成为全 球关注的重大环境问题。污泥的处理处置应从环境污染、卫生安全和经济效益等 多方面综合考虑。具备能源回收利用的污泥处理新技术在污泥处理处置中发挥着 不可替代的作用。虽然这些技术目前还存在一些待解决的问题,但应用前景却十分 光明。 二、标杆企业-湖南华清泰污泥处理科技有限公司 公司简介 湖南华清泰污泥处理科技有限公司（原名长沙洁湘环保工程有限公司、长沙 华清泰污泥处理科技有限公司）针对目前国内外棘手的污泥量大、成分复杂、难处 理、易致二次污染等问题，与湖南大学、中南大学等多位教授和专家一起奋战多年 ，成功研发出污泥高效（effici-ently）杀菌、快速（fast）除臭、深度（indepth）脱 水、有效去除重金属的处理技术，简称EFI污泥深度脱水技术。 该技术采取“液态药剂化学调理+深度脱水+多元化利用”的工艺路线，对污 泥的调理改性不添加强酸强碱及石灰、三氯化铁等强腐蚀性药剂，在污水处理厂内 部“零距离、零污染、零排放”的无缝连接污泥浓缩池，直接对污泥实现深度脱水 、高 度杀菌、快速除臭、有效去除重金属的处理。EFI技术真正实现了污泥减量化、稳 定化和无害化，为污泥综合利用和资源化提供了良好的基础条件，使污泥处理实 质性地达到国家相关标准要求。 华清泰公司从2008年开始研究污泥深度脱水技术，到2010年8月完成项目中 试，2010年12月通过湖南省科技厅组织的专家鉴定获得国内领先的技术评价， 2011年5月在广东东莞石碣镇沙腰污水处理厂建成一座日处理50吨的污泥处理示范 基地，2012年7月在广东东莞市塘厦镇同舟污水处理厂建成日处理120吨污泥的示 范站（以下简称示范站）并已投产运行，2014年初在山东烟台组建山东清泉环保 科技有限公司，在清泉热电建成日处理200吨污泥深度脱水项目，集中处理处置， 对市政及制药污泥深度脱水干化后热电焚烧，2015年初，在东莞清溪厦坭同川污 水处理厂改建成功污泥深度脱水项目，日处理污泥30吨。历经多年，成功完成了 从实验室成果到工业应用的全过程。公司在污泥处理领域现已获得多项国家发明 专利和实用新型专利。其中应用EFI污泥处理技术的东莞塘厦示范站还创造了三个 全国“第一”：第一个与污水处理厂“零距离”对接的污泥处理工程：厂房直接建在 污泥浓缩池旁边对浓缩污泥进行处理，省去污水处理厂将浓缩污泥脱水至含水率 80%的工艺环节；第一个直接将含水率98%的污泥直接脱水到50%以下的污泥处理 工程，相对于污水处理厂将含水率98%的污泥脱水至含水率80%，可以减少2/3的 污泥产量；第一个实现能快速除臭、全面杀菌、深度脱水、有效去