威立雅水务污泥处理解决方案

在近日由中国水网主办的2007水业高级技术论坛上，威立雅水务工程公司亚洲地区技术总监陈晓华结合案例分析，介绍了热水解、热氧化、焚烧技术等几种污泥处理解决方案。以下内容根据其发言整理（未经本人审核）。

　　尊敬的各位女士、先生们，各位专家，大家下午好！首先感谢组委会和大会的组织者给我们提供了很好的机会。
　　今天要介绍的几个工艺，是热水解工艺，污泥的焚烧、混烧，最后是污泥的湿式氧化。这些工艺都需要组合，组合起来的效果比单一处理更好。后面有两个案例，一个在布鲁塞尔，另一个在青岛麦岛。
　　现在污泥的问题非常大，全世界范围内，大概每年以4%的体积在增加。这主要是因为污水的处理量增加了，还有对水质的要求提高了。在世界范围内对于污泥的要求也越来越高，还有公众对于污泥处置持反对的态度，不想在土地里面应用，害怕有臭气和疯牛症。也不想有温室效应，也不想做填埋，因为害怕有臭气和地下水的污染问题。还有增加污泥处置限制以后，会给污水处理厂带来运营的问题，成本也提高了，而且要求有更高的技术。
　　在欧洲，污水处理厂经常引进大量人口排放的污水，一人一天排200升的污水，量会非常大。它的减量是怎么一步一步实现的？它是通过浓缩之后产生5升的原泥，然后一步一步地使污泥减量。

污泥的热处理工艺

　　我用表格汇总了大部分的污泥处置工艺。高温消化对于减量没有太多的作用，但是在消毒方面有很好的效果。中温消化对于减量有一定的效果，但是对于消毒没有很好的效果。
热水解＋消化
　　在污水处理厂的运行过程当中，把污泥进行浓缩，浓缩到含水率85%左右，没有达到干化的程度。然后让污泥进入反应器里，通过高温和一定的压力，让它的进行水解。之后污泥通过热交换，进入消化池里面。
　　这是热水解加消化的例子，这两种工艺的组合，会产生比较好的协作作用。主要有三个目的，第一是增加产气量，在消化的过程中比不热水解的产气量大25%左右。第二个是减少污泥量，这是通过两个办法实现的，一是通过热水解消化以后本身污泥量就减少了，同时含固率也提高了，这两个结合起来就把污泥大大减量化至少50%以上。最后热水解的质量还是很高的，在170、180度的情况下运行着。
　　在运行当中分两个阶段，第一个阶段叫热水解过程，它的反应的温度大概在140到170度左右。停留时间是20分钟到60分钟之间。原理是把污泥在高压锅里面煮完之后，污泥得到了降解，有机物从长链变成了短链。第三个好处是水解性大大提高了，提高15%的含固率的污泥。第二个是厌氧消化，理论上要做高温消化，55度也可以达到同样的目的。在法国有一个实例，我们对三种方案做比较，最后选择了水解加中温消化，现在正常运行着，觉得这个方法是最好的。这座水厂比较小，水解加中温消化与水解加高温消化原泥是一样的，进泥浓度中温消化加水解是130，中温消化是50，高温消化也是50，消化池体积中温消化与加水解是435立方米，中温消化是1608立方米就够了，而高温消化是919立方米。所以水解加中温消化是最好的。
　　热氧化
　　这种工艺可以避免重金属在自然界的累积。在热氧化技术方面有专门的焚烧炉，我们现在做得最大的是每小时3.7吨的，是一个非常大的焚烧炉了。我们现在还要推荐小型污水处理厂适合的另外一种排毒式的污泥焚烧炉。接下来我们可以推荐混烧的注射装置，就是把脱水污泥注射到城市级焚烧炉里。因为在一些欧洲的城市，比如说布鲁塞尔，所有的居民都反对污泥式焚烧炉，所以以热氧化焚烧炉中的标。还有很多的水泥厂对于水泥干燥炉感兴趣。
　　下面介绍一个流化床焚烧炉，它遵守了“3T”规定，其结构没有任何的转动部分。从下到上首先是风室，在里面注入流化气体，这个流化气体已经预热过了。接下去有一块汞板把燃烧室和下面分开，在上面布置了很多的喷头，上面有一层沙子，大概有一米厚。在运行当中这个沙子大概有1.5米到2米之间。在锥体之间有很多的接口，污泥也从这里面打进去，上面是一个炉膛，这里面要求燃烧时间是2秒钟。最后燃烧以后，尽量不产生炉渣，把产生大量的灰和废气，一直被送到下游的处理构筑物，下游的热构筑物是一些交换器。
　　接下来还有几张热交换机的照片，热交换之后要进行废气处理。第一个阶段是除尘，必须把大量焚烧以后的灰尘去掉。有两种办法，一个是湿式处理，二是干式处理。除尘在大型的污水处理厂，我们采用静电除尘器比较多，如果是小型的，我们采用静电分流器就可以了。这个是废气处理的湿式处理范例，通过两级的湿式处理，然后把温度提高上去，进行排放。
　　这个是干式处理，这个原理比较简单，在两级除尘过程当中，要加两种药品，第一种是碳酸氢纳还有二氧化硫，这是为了提高气体的质量。
　　污泥焚烧的过程中还可以发电，在污泥进入总的热量的5%就是电量。现在在俄罗斯圣彼得堡北部有三座污水处理厂的焚烧炉正在调试。这座污水处理厂的焚烧炉可以提供3000千瓦的电量。
　　结论就是说污泥焚烧投资是一个保值的投资。

　　接下来有几个案例，一个是法国的土伦市地面污水处理厂的直径，它的直径是6米，处理每小时5吨的干泥。 第二个是法国巴黎郊区的哥伦布污水处理厂，设在市中心，是巴黎的郊区一座卫星城市。外面做过一些美化，废气处理是处理程度比较高的，每小时有2吨干泥。这个是丹麦的一座焚烧炉，每小时200公斤；这是法国的鲁昂2座污泥焚烧炉，每小时1.5吨干泥；这个是西班牙的萨拉科萨，每小时2吨的干泥。这个是我们和圣彼得市堡合作的，合作非常愉快，这样他们北部有三座污泥焚烧炉也委托我们建造，三座最大的污泥焚烧炉是每小时3吨的干泥。最后一个是法国的图卢兹，一开始用的是污泥的干化，最后发现在按照程度上不是特别好，而且能耗非常大，配置的操作人员非常多，最后市政府决定不添加干化机，要添加污泥焚烧炉，这样热能够达到平衡，直接焚烧，操作起来也非常方便。

污泥混烧介绍

　　接下来给大家讲污泥的混烧。这是一个典型的垃圾焚烧炉的流程。这是一吨垃圾被烧掉以后，产生了250到350公斤的炉渣。同时，在废气处理当中，加15到40公斤的石灰。最后产生了30到50公斤的灰。
　　混烧有两种混烧，一个是干化污泥的混烧；第二种是脱水污泥的混烧。我们建议用脱水污泥直接焚烧比较好，因为干化污泥焚烧首先要添干化机，是一笔不小的投资。而且我们发现干化污泥混烧的时候，垃圾的处理能力要降低，而通过脱水污泥喷洒进去之后，炉子的能力是不变的。
　　它的喷洒系统非常简单，是通过泥斗储存污泥，然后打进去。这个照片是每小时1吨污泥，如果需要2吨，就需要两个注射器。现在比较现代化的垃圾焚烧炉是逆向流的，这样不能从上面安装，要在炉子的两边安装。一般来说是要安两台注射器的。
　　在瑞士的一个案例，投入率15%，对于尾气和炉渣、炉灰还有结论等等都没有影响。混烧和混烧的结论是适合污泥的最终处置手段，对大型污泥处置非常适合，而且投加率是15%，所以我们觉得混烧比焚烧更适用。其运行条件是240度，完好混合反应器，最后是800的纯氧。

几种污泥处理组合工艺介绍

　　一种是半干化加焚烧，在这个过程当中，焚烧可以提供热量给干化器，根据每个层次的情况不一样，可以提供100%的热量。这个方案非常适合中国的国情的，因为中国的国情是，污泥含水率比较高。有的时候我们做方案的时候觉得这个方案是比较好的，所以从35%到40%的含固率的污泥半干化后再进行焚烧比全干化焚烧更经济。
还有一种是消化加干化，这是得到热平衡的，又可以把污泥干化了，又可以把消化池免费加热了。
　　下面一个组合是消化加焚烧，首先把污泥进行30%的减量化，再输入炉子里面，这样尺寸可以小一点，然后生产沼气把炉子打进去，因为这个是不容易热平衡的。
　　布鲁塞尔污水处理厂有72600吨干泥，现在正在做调试的过程中。
　　最后是青岛的污水处理厂，和上海市政院一起合作的。它的污泥情况这样的，首先是两座消化池，接下来是采用干式的储气柜，通过储气柜下面的发电机供电，供应50%的电。剩下的热水可以为消化池加温。
　　那么污水处理厂有两座消化池作为消化，它的污泥的产量是48吨左右，浓度是38克/升，直径是29.3米，设计当中总的回收量是1933千瓦。
　　这个是两座消化池，这个是泥水热交换器，这个是双燃料炉，这个是双模式的储气柜，还有火炬。这个是发电机，最后设计的发电量是1600千瓦。发电机两个月以后要投入运行，现在正在跟电力部门沟通，还有一些细节，电力部门已经批了。麦岛的经验就是比较高的产气率，可以产14500到15000吨的气。还有一个好处是低硫化氢量是低于20ppm，这对于国内的消化是非常不错的。
最后的结论就是愿意和业主、市政府一起找出一个好的解决方法，现在污泥的处置方面，奇迹般的技术是比较少的，不容易出现，我们需要的是合适的方法。
　　谢谢大家！

　　提问：陈先生你好，你说工艺里面有一个是热水解加中温消化，是不是需要往里面添微生物？还有，这种工艺跟单独的热水解相比具有哪些优势？
　　陈晓华：在启动运行的时候可以把别的污泥连接一下，这样正常运行起来会正常产气，而且产气的量比一般的中温消化高很多。热水解设计当中，我们公司不是第一家研制出来的，以前有一个挪威的公司，它用三个反应器，间歇式的。我们公司研发出来是两个反应器，在里面通蒸汽，可以产生沼气，让它把蒸汽注入到反应器里面，让它停留半个小时。这样通蒸汽的时候压力可以抬到8公斤，这样160克的污泥，变成120克左右。这个污泥热水解以后，160克变成了120克进入到消化池。因为我们做了热交换以后，让这个污泥降温到40度，所以40度的污泥注入消化池以后，就不需要热交换系统了。这个消化池设计起来比较简单。
　　这个是污泥焚烧炉介绍的视频。（播放VCR）这就是污泥焚烧炉的结构，这下面是污泥的投加点，下面是风室，有硫化气体，硫化气体有150度左右。下面有一层沙子，下面是750度，到了上面是850度的温度。污泥从沙子里面投加之后，全部变成了碎片，上面是焚烧炉的炉膛。在炉顶上面可以喷洒一些辅助燃料或者是浮水，把它温度控制在850度以下，烧完以后灰和废气全部被送到下游的购置物。这就是一层沙子在燃烧时候的情况。这个就是储存器，处理一些废气，满足欧洲的排放标准，然后灰可以当成建筑材料。这个灰出来以后要稍微撒一点水的，因为在运输当中防止产生灰。这个是比较好的工艺，可以做到能量回收，而且在废气的排放上面满足要求。
　　谢谢！
（中国水网）

编辑：全新丽