5.污泥处理过程中的物质和能量流分析

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1、Word文档下载可编辑污泥处理过程中的物质与能量流分析张健　　摘要：介绍污泥处理单元与处理处置途径，对不同工艺组合的物质流和能量流加以分析并结合中国目前情况加以讨论　　关键词：污泥处理能量流物质流优化MassandEnergyFlowAnalysisofSludgeTreatmentProcessAbstract:Thetreatmentanddisposaloptionsformunicipalsludgearedescribed.Themassandenergyflowofvariousprocesscombinationsareanalyzedwithdiscussi

2、onaboutthecurrentsituationinChinaKeywords:sludge,treatmentanddisposal,massandenergyflowoptimization1背景　　关于污泥处理处置不同对策的讨论与争议通常远比对污水处理工艺的探讨要激烈和复杂得多。除了商家利益和设计、决策者所处的部门局限等主观因素外，污泥处理处置不仅涉及多个环节而且在短期和长期规划、最终去向等方面与很多边界条件和政策导向相关。　　通过对不同处理手段的组合、相应的物质和能量流分析，并对投资和运行费用进行比较，常可将问题和讨论更客观化。　　本文根据一些实际工程经验的总结

3、对不同工艺组合的物质流和能量流加以分析并结合中国目前情况加以讨论。2工艺组合　　图1简单综合了欧洲较为常用的污泥处理、处置或利用的途径。专业技术资料Word文档下载可编辑3单元操作3.1生物稳定化   通过稳定化处理，污泥被进一步无机化、减量化，而且脱水性能得到改善。处理后的污泥，由于降低了产气潜能从而可以更好地贮运。出于简化工艺，欧洲小型处理厂（500～20,000人口规模）有较多采用好氧工艺，而大一些的污水处理厂考虑能量回收和运行费用的优化则采用厌氧工艺。   采用焚烧处理手段时，消化作为一个中间单元操作来说所要达到的目的就简化为减量、便于中间储存和改善机械脱水性能，至

4、于消化的其它功能，比如污泥中有机物含量是否对焚烧有利，以及建造消化系统的投资对污泥处理系统总的影响，则要与其它单元操作综合起来统一考虑。　　在厌氧消化污泥的过程中，一部分干物质转化成沼气，可用于发电、制备热水或低压蒸气、作为燃料供给发酵系统保温或作为污泥干燥和污泥焚烧时的辅助燃料。　　厌氧消化过程所需要的能量主要是污泥输送和搅拌的电能，以及污泥升温及消化池的保温。目前中国对消化设施运行数据的总结和报道尚较少。图2是根据德国较典型的设计、运行数据归纳的结果（Zhang,1999）。计算中假设处理前干污泥中灼烧挥发份占65%，挥发份的热值是22000KJ/kg，消化后灼烧挥发份

5、减少50%。重力浓缩污泥的浓度、消化温度均会对相关数据产生影响。专业技术资料Word文档下载可编辑3.2机械脱水与干燥   机械脱水的效率在没有仔细考虑污泥处置和片面强调一次性投资的节省时常常被忽视，但在绝大多数情况下，机械脱水脱水率的增加对后续处理处置费用的减小至关重要。　　污泥可被部分干燥或全部干燥。干物质含量超过92%的污泥可视为无生物活性，并可长期储存。　　特别是对于规模较大的污水处理厂，干燥所需能量的来源常常是干燥应用的最大制约。德国上世纪90年代约有120多家污泥干燥厂，这些装置大约可处理市政污水处理设施污泥产生量的10%，单体处理规模远小于中国污水处理厂平均规

6、模。由于严格的排放标准限制，实际常采用间接热交换工艺。　　图3给出污泥干物质中不同挥发性固体物含量与污泥干物质含量及污泥低位热值的相关关系。计算中假设灼烧挥发份的热值为22,000KJ/Kg，图中还标出了污泥干燥时不同初始干物质含量及干燥后干物质含量与干燥所需最小理论热量。专业技术资料Word文档下载可编辑　　污泥的机械脱水是进一步处理的重要前提。如果将焚烧或其它热处理作为最终处理手段，则要求机械脱水效率尽可能高，因为机械脱水每处理一吨含水污泥需要1—2kwh的能量（电能），而干燥时不仅需要一部分电能，而且需要大量的热能用于水的蒸发。图4概括了污泥脱水、干燥的基本能量流。　

7、　特别需要注意的是干燥过程中被蒸发出来的水分含有较高浓度的氨氮。通常的做法是将冷凝下来的水排到污水处理厂进行处理，从而在不同程度上增加了氨氮负荷。专业技术资料Word文档下载可编辑3.4杀菌与固化　　利用氧化钙和添加其他材料或工业废物，如水泥、粘土、石粉、飞灰和烟气净化的粉尘等对脱水污泥进行杀菌和固化处理西方国家在上世纪七、八十年代作了较多的应用研究，包括处理后的填埋性能与工艺。虽然近20多年来这一处理手段在专家学者的视野中几乎消失，但不能忘记的是即使在西欧的发达国家如德国，几年前仍有近60%的污泥以填埋作为最终处