剩余污泥研究：污泥极速破壁干化系统

查看全部 · 发表于 2021-4-3 16:36:22

污泥脱水处理是污泥处理处置的关键环节，不管是污泥填埋场的污泥还是污水处理厂的污泥，含水率都在 95%以上，需要进行脱水处理，经过脱水处理后，能够为后续的处理环节降低处理难度，由于生化污泥中大量生物细胞的存在，采用机械方法将其中的水分脱出十分困难，该技术将污泥中的细胞裂解，将其中的生物细胞破壁，这时污泥中的固体物质和水分将很容易分离，使污泥中碳含量比例大幅度提高，水分极速流出的过程叫做污泥破壁干化。

1.行业现状

（1）污泥处理处置需求大。截至2018年底，中国污泥总产量为5665万吨，据前瞻产业研究院发布的《中国污泥处理处置深度调研与投资战略规划分析报告》统计数据分析显示，预计2019年我国污泥产生量将达到6325万吨，2020年我国污泥产生量将超7000万吨。2021年我国污泥产生量将突破8000万吨。未来五年(2019-2023)年均复合增长率约为11.49%，并预测在2023年我国污泥产生量将达到9772万吨。

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（2）市场实际处理处置能力远达不到处理需求。过去很长一段时期内，我国大多数污水处理厂普遍存在“重水轻泥”现象，污水得以处理后，超过80%以上的污泥被随意倾倒排放，污染良田和土壤。国家统计数据显示，卫生填埋、制肥、焚烧、建材等无害化处理的污泥不到60%，有近50%的污泥没能做到无害化处理。巨量污泥已经对生态环境造成了巨大压力，一度出现“污泥围城”的境况。污泥富集了污水中的污染物，含有大量的氮、磷等营养物质以及有机物、病毒微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，不经有效处理处置，将对环境产生严重的危害。

（3）近十年中国污泥处理市场规模发展迅速，但技术水平相对较低。在国家环保政策以及污泥处理技术发展的带动下，我国污泥处理市场规模实现了跨越式增长，从2010年的129.8亿元增长至2012年的236.6亿元，分别在2014年、2016年和2017年突破300亿元、400亿元和500亿元。总体增幅维持在10%以上水平。截至2018年底，污泥处理处置企业数量(含集团公司各区域子公司)达到3500家左右，其中仅2017-2018年新增企业数量达到2000家左右。目前，中国污泥处理处置企业小而多，市场集中度较低，产业比较分散。由于起步较晚，虽然经历一段时期的发展，但与发达国家相比仍旧落后，最重要核心处理技术匮乏，没有考虑国内基本情况，甚至生搬硬套国外技术。而且不少处理设备陈旧落后，效果与效率都很差，大大掣肘了我国污泥处理的进度。

（4）政策利好驱动行业快速发展。为了解决污泥处理问题，“水十条”提出将会对污泥处理领域进行相当程度的倾斜。环保“十三五”规划也提出，大力推进污泥稳定化、无害化和资源化处理处置，地级及以上城市污泥无害化处理处置率达到90%，京津冀区域达到95%。早在2009年，住建部与环保部、科学技术部联合印发了有关城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行），明确污水处理费应包括污泥处理处置运营成本；通过污水处理费、财政补贴等途径落实污泥处理处置费用，确保污泥处理处置设施正常稳定运营。目前因污泥地域不同，经济发展水平不同，污泥处理处置补贴跨度较大，与地方相关部门协商的弹性较大。据统计，市政污泥处理处置补贴在250元-450元/吨。

（5）我国污泥处理处置现状。目前我国污泥处置方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，占比分别为 65%、15%、6%、3%，可以看出我国污泥处置方式仍以填埋为主。据调研，污泥厌氧消化技术为目前应用最广的污泥生物处理技术，一般适用于日处理水量大于1×105t的污水处理厂，而我国建立了相应污泥厌氧消化系统的污水处理厂中，污泥厌氧消化系统能正常运行的不到1%；因此，大量污泥没有得到规范化的处理而进入处置阶段，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。

当前我国污泥处理设施基本实现了“减量化”，但“稳定化”和“无害化”的处理设备运行情况达不到设计理想、污泥最终处置技术路线不明确、资金不到位、以及法律法规监管体系不完善等多方面原因，污泥处理处置并没有真正实现“稳定化”和“无害化”。

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污泥的脱水处理是污泥处理处置的关键环节，不管是污泥填埋场的污泥还是污水处理厂的污泥，含水率都在 95%以上，需要进行脱水处理，经过脱水处理后，能够为后续的处理环节降低处理难度，由于生化污泥中大量生物细胞的存在，采用机械方法将其中的水分脱出十分困难，该技术将污泥中的细胞裂解，将其中的生物细胞破壁，这时污泥中的固体物质和水分将很容易分离，使污泥中碳含量比例大幅度提高，水分极速流出的过程叫做污泥破壁干化。

2.设备部分

污泥储料罐、污泥专用输送泵、螺旋空化系统、高压脉冲系统、污泥专用隔膜泵、板框压滤设备。

3.工艺简介

市政污泥（含水率97-99%、不添加任何物质/添加剂）送至污泥储料罐进行储存；

污泥通过污泥泵输送至螺旋空化系统；

空化后的污泥进入污泥储料罐；

通过污泥泵输送至高压脉冲设备进行细胞破壁；

破壁后的污泥通过隔膜泵打入板框压滤设备进行挤压，过滤液进入管网；

挤压后的污泥滤饼通过皮带输送出料；

挤压后污泥滤饼含水率在30-35%之间(可直接作为环保燃料资源化利用）。

4.工艺流程图

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5.技术优势

a、减量化：含水率80%污泥经极速破壁干化后，污泥干化颗粒的固液分离效果大大改善，经简单的机械压滤即可得到含水率30-35%生物泥饼，污泥实际减量达到80%以上。

b、无害化：连续式封闭生产线，保障处理过程无有害物质排放。

c、资源化：该技术能够回收污泥所含有机质能源的80%左右，经过碳化后可生成有广泛用途的生物炭，最大限度地实现了资源化。

6.技术特性

a、独立性：该技术可在污水处理厂内完全独立实施处理污泥，不需要寻求或依赖外界的合作。

b、经济性：该技术在全封闭状态下处理污泥，含水率80%的污泥仅通过机械方法即可将污泥中90%水分脱除，极大节省了运营中的能源消耗，运营成本与同行其他工艺相比有绝对优势。

c、稳定性：该技术处理污泥不受污泥含水率波动的影响，能保持稳定运行；对周围空气、水源、生态环境不造成任何污染；处理污泥完全能满足国家相关标准的要求，做到减量化、稳定化、无害化。

7. 工艺对比

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8. 开发价值

污泥极速破壁干化工艺有可能是未来高有机质含量固废处理领域的一项革命性技术，将会在未来的市政固废处理（污泥、农废、园林废弃物等）、工业污泥处理、食品行业固废处理等领域，替代传统的厌氧消化和好氧发酵技术，或与传统处置技术形成良好的优势互补。甚至在新能源领域，最大限度保留固废中的生物质能的污泥破壁碳化技术也有着巨大的发展潜力。

本项目的研发成果可成为国内的技术储备、核心专有技术和未来发展方向，可以先在污泥处理领域内进行推广应用，成功后可进一步引领污泥处理产业发展，并探索其他相关领域的长远发展以形成新的产业应用和布局。

9.分析结论

该系统直接产生经济效益，但间接的环保效益对城市更有着深远的影响，使城市的发展不受环境制约。该项目是城市基础设施项目，以服务社会为主要目的。它既是生产部门必不可少的生产条件，又是改善环境的必要条件，对国民经济的贡献主要表现为外部效果，所产生的效益除部分经济效益可以定量计算外，大部分则表现为难以用货币量化的社会效益。因此，本系统建成运行后，将有效地实现污泥和固废的规范化处理处置，改善城市的生态环境，保证城市的可持续发展。