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日處理10噸地埋式一體化生活污水處理設(shè)備
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污泥碳化的分類:
(1)高溫碳化
碳化時(shí)不加壓,溫度為1,200 – 1,800°F(649-982℃)。先將污泥干化至含水率約30%,然后進(jìn)入炭化爐高溫碳化造粒。碳化顆粒可以作為低級(jí)燃料使用,其熱值約為2000-3000大卡/公斤(在日本或美國(guó))。技術(shù)上較為成熟的公司包括日本的荏原,三菱重工,巴工業(yè)以及美國(guó)的IES等。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于其技術(shù)復(fù)雜,運(yùn)行成本高,產(chǎn)品中的熱值含量低,目前尚未有大規(guī)模的應(yīng)用。大規(guī)模的為30噸濕污泥/天。
(2)中溫碳化
碳化時(shí)不加壓,溫度為800 – 1000°F(426-537℃)。先將污泥干化至含水率約90%,然后進(jìn)入炭化爐分解。工藝中產(chǎn)生油,反應(yīng)水(蒸汽冷凝水),沼氣(未冷凝的空氣)和固體碳化物。該技術(shù)的代表為澳大利亞ESI公司。該公司在澳州建設(shè)了一座100噸/日的處理廠。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化,但由于污泥終的產(chǎn)物過(guò)于多樣化,利用十分困難。另外,該技術(shù)是在干化后對(duì)污泥實(shí)行碳化,其經(jīng)濟(jì)效益不明顯,除澳洲一家處理廠外,目前尚無(wú)其他潛在的用戶。
日處理10噸地埋式一體化生活污水處理設(shè)備低溫碳化
碳化前無(wú)需干化,碳化時(shí)加壓至10MPa左右,碳化溫度為600℉左右(315℃),碳化后的污泥成液態(tài),脫水后的含水率達(dá)50%以下,經(jīng)干化造粒后可以作為低級(jí)燃料使用,其熱值約為3600-4900大卡/公斤(在美國(guó))。
該技術(shù)的特點(diǎn)是,通過(guò)加溫加壓使得污泥中的生物質(zhì)全部裂解,僅通過(guò)機(jī)械方法即可將污泥中75%的水分脫除,極大地節(jié)省了運(yùn)行中的能源消耗。污泥全部裂解保證了污泥的*穩(wěn)定。污泥碳化過(guò)程中保留了絕大部分污泥中熱值,為裂解后的能源再利用創(chuàng)造了條件。
注:該分類為傳統(tǒng)意義上的分類,主要區(qū)別在于溫度控制范圍的不同以及是否增加壓強(qiáng)。
1.4污泥低溫碳化技術(shù)的廠家:
(1)EnerTech(能源技術(shù)):
技術(shù)名稱為SlurrycarbTM,該工藝是連續(xù)式的。其工藝是將污泥加壓至1000-1500 psig(70-100kg/cm2),通過(guò)熱交換器,加溫至400-450°F(204-232℃)。熱化分解反應(yīng)時(shí),污泥中的有機(jī)物被分解,二氧化碳?xì)鈴墓腆w中被分離。
污泥碳化技術(shù)開(kāi)發(fā),制造碳化中試裝置PDU(Process Development Unit);2001年1月,能源技術(shù)公司與美國(guó)太空總署簽訂了2年的合同。能源公司利用污泥碳化技術(shù)開(kāi)發(fā)出在太空倉(cāng)轉(zhuǎn)化太空垃圾的原型裝置;2005年4月,在美國(guó)加州Railto建立一座每天處理625噸污泥的處理廠。工廠占地2.6公頃(6.4 arces),建在Rialto污水處理廠旁,每天約可生產(chǎn)140噸干的碳化顆粒。該工廠已經(jīng)于2006年4月在Rialto破土動(dòng)工,加州共有5個(gè)地區(qū)向該廠提供污泥,已經(jīng)全部與Enertech簽署了協(xié)議書(shū)。該廠已經(jīng)于2009年初完工投產(chǎn)。該廠生產(chǎn)的碳化物全部銷售給據(jù)該廠50英里外的三菱水泥廠。
(2)ThermoEnergy(熱能):
熱能的工藝與EnerTech的工藝類似,熱能用活塞壓力系統(tǒng),污泥(steam)是注入的而不是泵入的,有熱交換器。要求的溫度是600°F(315℃),壓力是2,000 psig(138kg/cm2)。
熱能的工藝是批處理,每批需20分鐘的反應(yīng)時(shí)間,有兩個(gè)并行的壓力活塞和反應(yīng)罐,這樣可以使整個(gè)工藝連續(xù)。處理后的污泥經(jīng)過(guò)壓力釋放系統(tǒng),然后用離心方式脫水至50%的含固率。這個(gè)工藝產(chǎn)生的碳化物與EnerTech的產(chǎn)生的碳化物相同。該公司曾在美國(guó)加州Colton污水處理廠做了一個(gè)試驗(yàn)廠,目前沒(méi)有推廣的報(bào)導(dǎo)。
“三池”處理系統(tǒng)和其他村莊污水處理工藝的比較
1.一體化設(shè)備
一體化設(shè)備主體工藝采用生物膜法,通常由調(diào)節(jié)池、酸化池、生化池、過(guò)濾池和消毒池五部分組成。一體化設(shè)備的污泥產(chǎn)量較少,過(guò)濾池中的污泥可以回流到酸化池中,具有流程緊湊、污水處理效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn);但其價(jià)格相對(duì)較高,處理水量小,因此不太適宜用于該流域村莊污水的處理。
2.土壤滲濾
土壤滲濾利用土壤毛細(xì)血管浸潤(rùn)擴(kuò)散原理,在滲濾過(guò)程中利用存在于土壤各種微環(huán)境中的不同功能微生物對(duì)污染物進(jìn)行降解和凈化,具有基建及運(yùn)行管理費(fèi)用低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、氮磷去除能力強(qiáng)、處理水質(zhì)好、可用于污水回用等特點(diǎn)。但容易發(fā)生土壤堵塞導(dǎo)致系統(tǒng)散失處理功能,對(duì)地面景觀和衛(wèi)生環(huán)境也有一定影響,還有可能污染地下水。
人工濕地指模擬自然濕地,人工設(shè)計(jì)建造的由填料、植物、動(dòng)物、微生物等組成的統(tǒng)一體,利用濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化作用。人工濕地操作管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、投資少、具有一定的美學(xué)價(jià)值,可充分利用農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的荒地、洼地、沼澤地來(lái)進(jìn)行修建,己得到較為廣泛的應(yīng)用。但人工濕地占地面積較大,易受氣候條件的影響,隨著運(yùn)行,污水中懸浮物被截留下來(lái),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷積累,植物腐爛,加上農(nóng)村技術(shù)管理的欠缺,更容易產(chǎn)生淤積阻塞現(xiàn)象,導(dǎo)致濕地水流不暢,終可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。散戶污水處理工藝。
散戶是指污水不便于統(tǒng)一收集處理的單一或幾戶農(nóng)戶,宜采用分散處理技術(shù),就地處理排放或回用。分散處理可采用設(shè)備或工程設(shè)施。
化糞池+好氧堆肥。工藝流程為:污水、化糞池、好氧堆肥(農(nóng)用)。其技術(shù)比較適合我國(guó)目前農(nóng)村的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。經(jīng)過(guò)化糞池或沼氣池處理后的污水作為農(nóng)用,但化糞池或強(qiáng)化厭氧池出水中污染物濃度高,因此不宜直接排入村落周邊水系。采用本模式處理污水時(shí),應(yīng)防止雨水進(jìn)入化糞池或沼氣池造成池體內(nèi)的污水溢出。
化糞池+土地處理(或人工濕地)。適合于可利用土地的農(nóng)戶。污水經(jīng)化糞池去除粗顆粒物質(zhì)后利用土地處理,或流入人工濕地進(jìn)行處理。其中,在化糞池的停留時(shí)間應(yīng)大于48h。該工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便,適合于可利用土地的農(nóng)戶。由于化糞池或沼氣池出水濃度較高,宜在生態(tài)單元前增設(shè)厭氧生物處理單元,如厭氧生物膜單元,以降低生態(tài)處理單元的負(fù)荷。生態(tài)處理單元技術(shù)宜采用人工濕地或土地滲濾等。工藝流程為:污水、化糞池、厭氧生物膜單元、生態(tài)處理單元、排放。
(2)生物處理工藝
針對(duì)沒(méi)有可利用土地的散戶或?qū)ε潘|(zhì)要求較高時(shí),可采用生物處理單元處理污水。生物處理單元宜采用生物接觸氧化池的一體化設(shè)備。在丘陵或山地,可利用地形高差,采用跌水曝氣,節(jié)省部分運(yùn)行能耗。其工藝流程為:污水、調(diào)節(jié)池、生物接觸氧化池、排放。其中,生物接觸氧化法可以與分段進(jìn)水技術(shù)結(jié)合,強(qiáng)化脫氮效果,處理后的污水可直接排放或進(jìn)一步生態(tài)處理后排放。己建化糞池可作為生物接觸氧化池前的調(diào)節(jié)池。該工藝的特點(diǎn)是處理效果好,占地面積小,需要定期維護(hù)管理。
什么是污泥碳化
市政污泥中含有可燃物質(zhì),尤其是生化污泥(二沉池排出的剩余污泥),由于其中含有大量的活性污泥細(xì)菌,可燃物質(zhì)量更大。根據(jù)上海、天津等地的污泥發(fā)熱量試驗(yàn),中國(guó)市政污泥中的發(fā)熱量約為2200-3300大卡/噸干物質(zhì)。其中消化后的污泥發(fā)熱量較低,一般僅為未消化污泥的70%左右。夏季污泥的發(fā)熱量比冬季低。
所謂污泥碳化,就是通過(guò)給污泥加溫和加壓,使生化污泥中的細(xì)胞裂解,將其中的水分釋放出來(lái),同時(shí)又大限度地保留了污泥中碳質(zhì)的過(guò)程。污泥碳化的優(yōu)勢(shì)在于,污泥碳化是通過(guò)裂解方式將污泥中的水分脫出,能源消耗少,剩余產(chǎn)物中的碳含量高,發(fā)熱量大,而其它工藝大多數(shù)是通過(guò)加熱,蒸發(fā)的方式去除污泥中的水分,耗能大,灰分中的碳質(zhì)低,利用價(jià)值小。
污泥碳化的發(fā)展世界上污泥碳化技術(shù)的發(fā)展分為以下三個(gè)階段。
小規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)階段。
隨著污泥碳化理論研究的深入和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的成功,人們開(kāi)始思考將污泥碳化技術(shù)轉(zhuǎn)變成為真正商業(yè)化污泥處理的裝置。在大規(guī)模商業(yè)化之前,為了減少投資風(fēng)險(xiǎn),需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)性試驗(yàn)(Pilot Trial)。通過(guò)這些試驗(yàn),污泥碳化技術(shù)開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室走向工廠。這期間設(shè)計(jì)和制造了許多設(shè)備,解決了大量實(shí)際工廠化的技術(shù)問(wèn)題。這個(gè)階段的特點(diǎn)如下:
規(guī)模小。例如1997年日本三菱在宇部的污泥碳化廠規(guī)模為20噸/天;1992年,日本ORGANO公司在東京郊區(qū)建了一個(gè)污泥碳化試驗(yàn)廠;1997年Thermo Energy 在加利福尼亞州Colton市建立了一個(gè)污泥碳化實(shí)驗(yàn)廠規(guī)模為每天處理5噸干泥。
試驗(yàn)資金來(lái)自大公司和政府,而不是商業(yè)用戶。例如,在日本的試驗(yàn)均來(lái)自大公司,在加州的試驗(yàn)資金是來(lái)自美國(guó)EPA。