利用煙氣余熱的污泥無(wú)害化與資源化處理新技術(shù) ——以廢治廢、節(jié)能減排、“泥”“霾”共治
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浙江大學(xué) 翁煥新 教授/博導(dǎo)(Email：gswenghx@zju.edu.cn)
主持人(同濟(jì)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 楊長(zhǎng)明教授)：各位專(zhuān)家各位代表，早上好!第一位匯報(bào)人是來(lái)自浙江大學(xué)教授博導(dǎo)翁煥新，主題是利用煙氣余熱的污泥無(wú)害化與資源化處理新技術(shù)——以廢治廢、節(jié)能減排、“泥”“霾”共治。
浙江大學(xué) 翁煥新：今天來(lái)自全國(guó)各地的專(zhuān)家都聚集在一起，真是一個(gè)盛會(huì)，下面就坐的很多都是年輕人，這說(shuō)明我們中國(guó)的污泥處理事業(yè)是大有希望的。今天要和大家交流的是我們20多年來(lái)的研究成果，“利用煙氣余熱的污泥無(wú)害化與資源化處理新技術(shù)”，副標(biāo)題是以廢治廢、節(jié)能減排、“泥”“霾”共治。
以廢治廢、節(jié)能減排
大家可以理解，但對(duì)于“泥”“霾”共治可能會(huì)有些疑慮，那么下面我就向大家介紹這個(gè)技術(shù)的根本原理。為了更好地理解技術(shù)背景，我想先簡(jiǎn)單地談一談中國(guó)污泥處理領(lǐng)域的市場(chǎng)情況。
根據(jù)官方資料，我國(guó)現(xiàn)在已建成的城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)5000多座。這張圖顯示了我國(guó)污水的排放量和處理量隨年度的變化，從圖中我們可以看到，在1991年，我國(guó)的污水處理率不到15%，而到了2016年，污水處理率已經(jīng)超過(guò)了93%，不久的將來(lái)，污水排放量和污水處理量這兩條曲線(xiàn)就會(huì)碰在一起，表明污水將得到100%的處理，現(xiàn)在我國(guó)的污水處理量已達(dá)到1.88億立方/日，到那時(shí)污水處理量就更大，相伴而產(chǎn)生的污泥量也將是一個(gè)天文數(shù)字。
我們對(duì)于現(xiàn)在中國(guó)污泥在區(qū)域上的分布作了基本統(tǒng)計(jì)，東部沿海地區(qū)約占了70%，但是污泥的增長(zhǎng)率，中部和西部地區(qū)大于東部沿海地區(qū)，這就意味幾年以后，整個(gè)中國(guó)都將面臨污泥處理的環(huán)境問(wèn)題。我們要想徹底解決中國(guó)的污泥問(wèn)題，我想首先要了解中國(guó)的國(guó)情和目前我國(guó)污泥處理的現(xiàn)狀。
中國(guó)污泥的基本國(guó)情有三點(diǎn)：
一，是污泥量多、體積大，工業(yè)污泥加上生活污泥每年的產(chǎn)生量已超過(guò)一億噸(含水率80%);二是沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)投入到污泥處理中，現(xiàn)在全國(guó)平均污泥處理費(fèi)大約在200元/噸;三是由于生活污水與工業(yè)廢水合并處理，使得污泥的成分復(fù)雜。這三個(gè)國(guó)情告訴我們，在中國(guó)處理污泥比其他西方發(fā)達(dá)國(guó)家更加困難，為什么?因?yàn)槲覀円貌欢嗟腻X(qián)去處理巨量的污泥，而且污泥的成分又這么復(fù)雜。
那么我國(guó)污泥處理現(xiàn)狀究竟如何?與會(huì)的專(zhuān)家一定很關(guān)心，然而可以非常不樂(lè)觀(guān)的告訴大家，盡管我們的污水處理技術(shù)已經(jīng)接近了世界先進(jìn)水平，但是我們的污泥處理程度仍然處在非常低的水平上。根據(jù)官方的數(shù)據(jù)，真正得到處理的污泥大約只有20%，80%的污泥仍然處于無(wú)序的臨時(shí)堆放或簡(jiǎn)單填埋狀態(tài)，這對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，我想各位專(zhuān)家心里都是非常清楚的。這就給我們一個(gè)警示，我國(guó)污泥處理進(jìn)行了這么多年，還處在這樣低的水平上，一方面表明我國(guó)污泥處理的關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有突破;另一方面說(shuō)明了，我們?cè)谝郧暗奈勰嗵幚韺?dǎo)向上存在問(wèn)題，所以，我們對(duì)中國(guó)污泥處理的導(dǎo)向需要重新慎思!
我國(guó)目前主要的污泥處理方法可以歸納為三大類(lèi)：第一，添加石灰或者水泥等物質(zhì)去適應(yīng)填埋。這種做法的結(jié)果使污泥增量，加了石灰以后的污泥最后只能去填埋，而且填埋所占有的地方空間很難可以再被利用，所以后果是非常嚴(yán)重的;
第二，蒸汽干化+焚燒。蒸汽是優(yōu)質(zhì)能源，這種方法不僅耗能，而且污泥焚燒將會(huì)產(chǎn)生大氣污染，特別是會(huì)產(chǎn)生二噁英，因受污泥處理費(fèi)的限制，現(xiàn)在實(shí)施的污泥焚燒工程實(shí)際上沒(méi)有充分考慮大氣污染問(wèn)題，所以這個(gè)后果也是很?chē)?yán)重的，將來(lái)終有一天污泥焚燒要求非常高的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，這樣的項(xiàng)目就很難維持下去;
第三，就是污泥發(fā)酵土地應(yīng)用，這種做法的后果就是生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。以上這三類(lèi)主要方法實(shí)際上是跟隨了國(guó)外的污泥處理處置技術(shù)，即源于國(guó)外通常采用的污泥衛(wèi)生填埋、焚燒和土地利用等方法。各位專(zhuān)家都知道，我們?cè)趯?shí)踐這些方法的時(shí)候，總會(huì)覺(jué)得有問(wèn)題，這就說(shuō)明了國(guó)外的污泥處理處置方法在中國(guó)難以仿效，因此，這就促進(jìn)我們必須要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。
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如何促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新?我的體會(huì)是，首先必需要把污泥的本質(zhì)搞清楚，好在浙江大學(xué)在過(guò)去的20多年里，持續(xù)不斷地對(duì)各類(lèi)污泥的理化性質(zhì)開(kāi)展了深入的研究和了解，由于時(shí)間關(guān)系，我就把最主要的研究結(jié)果告訴大家。首先大家關(guān)心的就是污泥的化學(xué)成分，我們來(lái)看這張數(shù)據(jù)表，這是我們對(duì)中國(guó)典型的城市污水處理廠(chǎng)污泥的化學(xué)成分進(jìn)行了連續(xù)三年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)告訴我們，污泥里面的主要化學(xué)成分是非常穩(wěn)定的，它所提供的一個(gè)非常重要的信息是，污泥中的氮、磷、鉀含量是很低的，雖然有機(jī)質(zhì)含量在35%左右，但這個(gè)有機(jī)質(zhì)是由非常復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)所組成。這個(gè)數(shù)據(jù)告訴我們，我國(guó)的城市污水處理廠(chǎng)污泥完全不適合于土地利用，如果在做或想做污泥肥料的話(huà)，那我就勸大家，這一步是很難走下去的。我們?cè)倏粗亟饘俚暮�，這是五年的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，我們可以看到，污泥中每一個(gè)重金屬含量的變化都是非常大的，它們的平均值也是很高的。這就告訴我們，中國(guó)的污泥氮、磷、鉀很低，有機(jī)質(zhì)非常復(fù)雜，并不是農(nóng)業(yè)上所需要的有機(jī)質(zhì)，重金屬又很高，根本不具有作為土地利用的基本條件。
然后，我們對(duì)于污泥的熱值進(jìn)行了分析研究，分析結(jié)果表明，由于污泥含有穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)含量，所以它具有一定的熱值，這個(gè)熱值恰恰就是污泥唯一具有利用價(jià)值的潛在資源。我們來(lái)看這張圖，這是污泥中有機(jī)質(zhì)和熱值之間的相關(guān)性分析，從中我們可以看到我國(guó)污泥的熱值范圍大約在1500-2500大卡之間，然而污泥熱值是否具有利用價(jià)值與含水率是緊密相關(guān)的，根據(jù)前人的研究結(jié)果，如果污泥含水率80%，它不具有熱值，只有當(dāng)污泥含水率降到30%以下，污泥熱值才具有可利用的價(jià)值。這就告訴我們，我國(guó)污泥具有可利用的熱值資源，但是，熱值資源可被利用的先決條件是要把污泥的含水率降至30%以下。
這是一張污泥的粒度分布圖。經(jīng)過(guò)我們對(duì)所有污泥類(lèi)型的分析，污泥的兩種最主要粒級(jí)是細(xì)粉沙和粘土，通過(guò)X光衍射和紅外光譜分析，構(gòu)成它們的主要礦物有石英、長(zhǎng)石和伊利石等粘土礦物，這是污泥中無(wú)機(jī)成分的基本物質(zhì)組成，這個(gè)基本物質(zhì)組成告訴我們，污泥可以作為建筑材料的原料，因?yàn)樗哂薪ㄖ牧纤枰幕镜V物質(zhì)構(gòu)成。
通過(guò)對(duì)中國(guó)污泥特性的研究，我們對(duì)污泥的最終處理就可以作出基本的科學(xué)判斷。
污泥處理目標(biāo)就是“三化”：無(wú)害化、減量化、資源化。以前還講穩(wěn)定化，沒(méi)有穩(wěn)定化，穩(wěn)定化的概念就是暫時(shí)處理一下，不行，國(guó)際上就講這“三化”。我們把污泥含水率從80%降到30%，首先減少污泥的體積，這是污泥得到最終處理的關(guān)鍵。“熱干化”是污泥減量最有效的方法，它可以殺滅污泥中的病菌，使污泥中的有害物質(zhì)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化。我們來(lái)看這張圖，如果將含水率75%的污泥的體積看作100%，當(dāng)含水率降到60%時(shí)，其體積已經(jīng)降至40%，當(dāng)含水率降到40%時(shí)，其體積已降至原體積的20%左右。所以，熱干化可以使污泥非常有效地實(shí)現(xiàn)減量化。
現(xiàn)在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展污泥熱干化技術(shù)，有一個(gè)標(biāo)志性文件的發(fā)表說(shuō)明這點(diǎn)，這就是美國(guó)環(huán)境保護(hù)局2006年發(fā)布了《污泥熱干化技術(shù)情況說(shuō)明書(shū)》。我們的研究和實(shí)踐證明，熱干化對(duì)于污泥減量化是非常重要和非常有效的，而“低溫干化”是熱干化技術(shù)核心中的核心。
什么是污泥低溫干化技術(shù)?利用低于絕干污泥燃點(diǎn)的熱量(<250℃)，使污泥中的水分蒸發(fā)達(dá)到有效減量的過(guò)程。這張圖顯示了污泥初步減量的途徑，污水處理廠(chǎng)污泥初步減量的途徑包括濃縮、消化和機(jī)械脫水，但這里我要談一下污泥消化的問(wèn)題。補(bǔ)充說(shuō)明一下，我今天做的發(fā)言純屬學(xué)術(shù)上的，在學(xué)術(shù)討論過(guò)程中我會(huì)對(duì)一些技術(shù)談一些自己的看法，如果對(duì)于某些技術(shù)有不利的方面不要在意，因?yàn)橥耆羌夹g(shù)性的。消化是最早國(guó)外污水處理中一個(gè)組成的部分，這張圖片是杭州第一個(gè)污水處理廠(chǎng)，由德國(guó)資助建造，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的消化池，但是正式投產(chǎn)后沒(méi)有正常使用，為什么?因?yàn)樗度氲倪h(yuǎn)大于產(chǎn)出，所以以后建設(shè)的污水處理廠(chǎng)省略了這個(gè)過(guò)程。當(dāng)然現(xiàn)在有一批專(zhuān)家在推這個(gè)，然而從經(jīng)濟(jì)和實(shí)際效果來(lái)講，我認(rèn)為在中國(guó)是不合適的，因?yàn)槲覈?guó)的污泥通過(guò)消化不僅所產(chǎn)出的效率實(shí)在是太低了，而且污泥減量也很有限，原因在于我國(guó)的生活污泥有機(jī)質(zhì)含量偏低，所以，污泥消化在中國(guó)并不適合推廣。
污泥在污水處理廠(chǎng)經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水以后含水率一般在80%左右，這是污水處理廠(chǎng)可以接受的平衡含水率，它是由污泥產(chǎn)生量、污泥處理速度和污泥處理成本等綜合因素決定的。污泥中80%的水，有間隙水(約占70%)、毛細(xì)水(約占20)、吸附水和結(jié)構(gòu)水(約占10%)。污水處理廠(chǎng)通過(guò)污泥濃縮后，污泥含水率約為95%，然后經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水，可以脫掉一部分間隙水，從理論上講機(jī)械脫水可以使污泥含水率降至70%，但是要達(dá)到這個(gè)含水率需要付出很大的代價(jià)�，F(xiàn)在有的說(shuō)機(jī)械脫水可以使污泥含水率降至60%以下，甚至50%以下，這在實(shí)際中做不到，要達(dá)到那個(gè)含水率水平就是在污泥中添加了固體物質(zhì)，如石灰等。我們處理污泥的首要原則是減量，絕對(duì)不允許在污泥里面添加任何固體物質(zhì)。
我做過(guò)初步統(tǒng)計(jì)，如果污泥里面添加5-10%的固體物質(zhì)，板塊壓濾后污泥含水率達(dá)到60%，這時(shí)污泥的體積和含水率80%的污泥體積是基本一樣的，甚至更大，不但沒(méi)有減量而且增量了，因?yàn)閺谋砻嫔峡春室呀?jīng)是60%，但實(shí)際上水分并沒(méi)有從污泥中跑出來(lái)，只是部分間隙水變成了結(jié)構(gòu)水，這一結(jié)果不僅造成污泥增量外，而且由此造成污泥熱值降低，也無(wú)法作為建筑材料的原料，只能去填埋，這點(diǎn)大家必需要有清晰的認(rèn)識(shí)。低溫干化可以使污泥中的全部間隙水、毛細(xì)水和吸附水去掉。
污泥低溫干化有什么優(yōu)點(diǎn)?第一，水分蒸發(fā)有效減量;第二，有機(jī)質(zhì)不被破壞，有害氣體少量釋放，同時(shí)保存了95%以上的原始熱值。這個(gè)圖是污泥干化速率曲線(xiàn)，開(kāi)始的時(shí)候干化速率迅速升高，到B點(diǎn)就不變了，這個(gè)B點(diǎn)就是污泥開(kāi)始脫水的時(shí)候，然后到了C點(diǎn)干化速率又下降了，C點(diǎn)是臨界含水率。這個(gè)圖所反映的過(guò)程，在不同條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)都得到了驗(yàn)證。
熱干化是能量?jī)粝牡倪^(guò)程，能耗占污泥處理總費(fèi)用的80%以上。但如果我們利用鍋爐、熱電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)或垃圾焚燒廠(chǎng)等排放的煙氣余熱進(jìn)行污泥干化，就徹底克服了“耗能瓶頸”，使污泥處理的運(yùn)行成本大大降低。這些煙氣溫度在120-200℃之間，其中隱藏著巨大的熱能，煙氣中潛在的熱能正是污泥低溫干化最理想的能源。在中國(guó)，利用煙氣余熱資源來(lái)干化所有的污泥，綽綽有余。
為了實(shí)現(xiàn)煙氣余熱干化污泥過(guò)程，我們建立了煙氣量、煙氣溫度和污泥處理量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)這個(gè)模型，我們只要了解煙氣資源有多少，就可以知道能夠處理的污泥數(shù)量，反過(guò)來(lái)我們要處理多少污泥量，就必須要提供多少的煙氣量。
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利用煙氣余熱污泥低溫干化具有以下重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)：第一，以熱煙氣與濕污泥直接接觸的方法使污泥干化效果最大化，由于這樣一個(gè)過(guò)程，就產(chǎn)生了第二個(gè)技術(shù)特點(diǎn)，就是干化過(guò)程中濕污泥可以吸附煙氣中的PM2.5和PM10，這對(duì)保護(hù)大氣環(huán)境意義很大，空氣中的霾主要來(lái)自于PM2.5和PM10，現(xiàn)有的除塵設(shè)備難以將煙氣中的微小顆粒物去除，而在煙氣干化污泥的過(guò)程中恰恰可以把大部分PM2.5去掉，這就體現(xiàn)出了“泥”“霾”共治的效果，與此同時(shí)產(chǎn)生第三個(gè)技術(shù)特點(diǎn)，濕污泥還可以把煙氣中20%-25%的二氧化硫以及硝酸根離子吸附掉，因?yàn)槲勰嗟腜H值基本偏堿性。第四個(gè)特點(diǎn)，污泥低溫干化過(guò)程需要利用了大量的煙氣，而這時(shí)少量釋放的氣體通過(guò)稀釋作用和化學(xué)反應(yīng)，可以保證尾氣高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到排放。第五，整個(gè)干化系統(tǒng)均在全封閉微負(fù)壓的狀態(tài)下運(yùn)行，無(wú)異味、清潔生產(chǎn)，安全穩(wěn)定，絲毫不影響鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第六，投資少(7-9萬(wàn)元/噸)，運(yùn)行成本低(<50元/噸)。
如何完成煙氣余熱干化污泥過(guò)程，我們建立了利用煙氣余熱分段式污泥低溫干化工藝流程。污泥通過(guò)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)污泥儲(chǔ)存庫(kù)，通過(guò)進(jìn)料裝置將污泥送入第一干化成粒裝置，進(jìn)行第一段干化，使污泥的含水率從80%降到60%，然后將污泥送入第二干化成粒裝置，進(jìn)行第二段干化，使污泥的含水率從60%降到40%，污泥在干化過(guò)程中自然形成粒徑為2-8毫米的顆粒，污泥顆粒被送入成品庫(kù)，通過(guò)自然冷卻，最后含水率降至30%以下。干化污泥的能源來(lái)源于煙氣余熱，通過(guò)風(fēng)機(jī)將熱煙氣送入兩個(gè)干化成粒裝置，經(jīng)過(guò)污泥干化后的煙氣通過(guò)除塵除氣裝置后達(dá)標(biāo)排放。所有鍋爐、熱電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)、垃圾焚燒廠(chǎng)都有完善的除塵除氣設(shè)備，由于煙氣通過(guò)前面的污泥干化過(guò)程，煙塵和二氧化硫等污染物的負(fù)荷大大降低，從而使煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量比原先的更高。干化后的污泥顆粒，保存了95%以上的原始熱值，如在熱電廠(chǎng)可以和煤一起摻燒，如在水泥廠(chǎng)可以做燒制的水泥原料，如在垃圾焚燒廠(chǎng)，干化后的污泥可以和垃圾一起焚燒。干化后的污泥也可以燒陶粒，也可以燒制輕質(zhì)節(jié)能磚。
如何能夠使這個(gè)工藝流程順利運(yùn)行?我們來(lái)看模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這是在不同溫度下，污泥含水率和干化時(shí)間的變化曲線(xiàn)圖，放大后可以看到，污泥的含水率從80%降至40%，如果干化溫度300℃，需要30分鐘;如果干化溫度200℃，需要60分鐘，煙氣溫度通常小于200℃，所以實(shí)際需要的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)設(shè)備的時(shí)候，熱煙氣和濕污泥之間相接觸的時(shí)間必須大于60分鐘。很多人知道我們這個(gè)技術(shù)也在模仿，但是他們不知道這些關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，難以達(dá)不到想要的設(shè)計(jì)效果。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粒度越小干化效率就越高，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了干化成粒一體化裝置。
專(zhuān)家更關(guān)心的是污泥干化時(shí)有害氣體的釋放問(wèn)題，那么我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)深入了解這個(gè)問(wèn)題。我們將污泥分別在100℃、200℃、300℃下進(jìn)行恒溫干化，分析測(cè)定釋放氣體中的化學(xué)物質(zhì)，分析結(jié)果顯示，100℃時(shí)污泥釋放的氣體中主要是烴類(lèi)物質(zhì)(見(jiàn)圖);200℃時(shí)，成分稍微復(fù)雜一些，但主要仍以烴類(lèi)物質(zhì)為主;300℃時(shí)污泥釋放氣體的成分就非常復(fù)雜了，這個(gè)結(jié)果告訴我們，污泥干化時(shí)溫度不能太高，因?yàn)樵诟邷叵�，污泥中的有機(jī)物會(huì)發(fā)生熱解，以氣體的形式釋放出來(lái)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。在實(shí)際的污泥干化過(guò)程中，污泥真正脫水的時(shí)候發(fā)生在干化曲線(xiàn)中的B點(diǎn)，這時(shí)B點(diǎn)的溫度稱(chēng)為污泥的“濕球溫度”，如果干化溫度是100℃，污泥的濕球溫度還不到50℃;當(dāng)干化溫度是200℃的時(shí)，污泥的濕球溫度還不到100℃;當(dāng)干化溫度是300℃時(shí)，污泥的濕球溫度是200℃。利用煙氣余熱干化污泥時(shí)，煙氣溫度通常低于200℃，污泥的濕球溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)<100℃，我們可以發(fā)現(xiàn)，在煙氣溫度下，污泥釋放的有害氣體不僅在種類(lèi)上是非常少的，而且釋放的數(shù)量也是非常有限的。接下來(lái)我們對(duì)各種各樣的有害氣體進(jìn)行了分析，分析結(jié)果均顯示，當(dāng)溫度<200℃時(shí)，各種氣體的釋放量都是非常小的，我們把盡可能對(duì)大氣有影響的氣體都進(jìn)行了分析，結(jié)果都是類(lèi)似的。
大家也許會(huì)說(shuō)，這只是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那我們就對(duì)具體的工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)站連續(xù)24小時(shí)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的所有指標(biāo)全部低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是煙塵，排放量?jī)H為4.03毫克，遠(yuǎn)低于國(guó)家20毫克的標(biāo)準(zhǔn)，表明了利用煙氣余熱干化污泥對(duì)除塵具有非常好的效果。
下面介紹幾個(gè)工程實(shí)例。這個(gè)工程是2005年做的，中國(guó)第一個(gè)利用煙氣余熱的污泥低溫干化工程，我經(jīng)常講，將來(lái)我們回顧中國(guó)污泥處理的發(fā)展歷史，這個(gè)利用煙氣余熱的污泥低溫干化工程是中國(guó)，也是世界上第一個(gè)，所以它應(yīng)該寫(xiě)入歷史史冊(cè)。這是三房巷的例子，一個(gè)上市企業(yè)，每天產(chǎn)生約100噸的印染污泥，開(kāi)始他們把污泥直接放到爐子里燒掉，費(fèi)用很高，設(shè)備受損，采用煙氣干化污泥技術(shù)后，不僅徹底解決了污泥問(wèn)題，而且利用污泥熱值還產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，后來(lái)企業(yè)熱電廠(chǎng)移至新的地方，他們又把這套設(shè)備搬到新的地方。這個(gè)是2015年完成的張家港工程，全部是自動(dòng)化控制的，如果有專(zhuān)家感興趣的話(huà)，可以去實(shí)地參觀(guān)。
為了更好的理解本技術(shù)所能產(chǎn)生的效益問(wèn)題，我們來(lái)看這樣一張圖。以1噸含水率80%的污泥為例，進(jìn)行干化，使它的含水率降至30%，水分蒸發(fā)需要吸收熱量，以平均吸收熱量2675.9kJ/kg計(jì)，需要相當(dāng)于79.18kg標(biāo)準(zhǔn)煤(5500大卡)的熱量，含水率30%的污泥去摻燒，如果以污泥具有平均2000大卡的熱值計(jì)，除去30%的水分需要消耗一部分能量外，它可以貢獻(xiàn)相當(dāng)于63.07kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值，回收和貢獻(xiàn)的熱值就相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤142.2kg。這個(gè)理論計(jì)算結(jié)果告訴大家，如果我們采用這樣的方法處理污泥，將會(huì)獲得非常巨大的能源方面的效益。
我們這個(gè)技術(shù)可以利用在水泥廠(chǎng)，我認(rèn)為對(duì)水泥廠(chǎng)是最佳的。水泥廠(chǎng)也有污泥協(xié)同處理，但只是把含水率80%的污泥摻到里面去，這是一種最低級(jí)的處理方法。如果利用水泥廠(chǎng)的煙氣，先將污泥進(jìn)行干化，污泥干化過(guò)程吸附煙塵不僅減少大氣污染物排放，而且干化后污泥作為燒制水泥的原料，還能貢獻(xiàn)熱值節(jié)約能源，這在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上均能實(shí)現(xiàn)效益最大化。
垃圾焚燒廠(chǎng)，中國(guó)垃圾最后去向只有焚燒，我們可以利用垃圾焚燒排放的煙氣余熱干化污泥，干化后的污泥再與垃圾一起焚燒，這將是我國(guó)污泥處理的一個(gè)方向。我們知道，垃圾焚燒廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)、熱電廠(chǎng)排放的煙塵和二氧化硫需要花費(fèi)巨大的代價(jià)去處理，現(xiàn)在如果與污泥處理有機(jī)地結(jié)合在一起，是一種最好的除塵脫硫的輔助方法。
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完成這樣一個(gè)工藝流程需要關(guān)鍵技術(shù)和配套設(shè)備的支撐，配套設(shè)備包括：儲(chǔ)存系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、干化成粒系統(tǒng)和氣體控制系統(tǒng)。這是污泥干化與成粒一體化的主體設(shè)備(見(jiàn)圖);這是控制設(shè)備;這是進(jìn)料設(shè)備，定量進(jìn)料設(shè)備很重要，因?yàn)檫M(jìn)料與煙氣要完全相互匹配;這是除塵除氣設(shè)備，所有的這些設(shè)備都是自動(dòng)化控制的，因此工作的現(xiàn)場(chǎng)很清潔，執(zhí)行的人只要在控制室里操作就可以了。
這是完整的技術(shù)示意圖，污泥通過(guò)煙氣余熱，在自動(dòng)控制條件下進(jìn)行干化造粒，在污泥干化過(guò)程中，煙氣中的PM2.5、PM10、二氧化硫被污泥吸附并被包裹在顆粒中，其中二氧化硫已被轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，當(dāng)污泥作為輔助燃料焚燒時(shí)不會(huì)再釋放。干化后污泥顆粒與燃煤摻燒和污泥焚燒是完全不同的概念，污泥焚燒存在二惡英產(chǎn)生的問(wèn)題，污泥與煤摻燒，控制的比例在10%以下，爐膛溫度保持在850℃以上，所以不具備產(chǎn)生二惡英的條件。我們已知道污泥的無(wú)機(jī)成分，與燒制水泥需要添加的粘土輔料的化學(xué)成分相似;干化后的污泥也可以燒制陶粒，陶粒又可以生產(chǎn)出新型的建筑材料;干化后的污泥顆�？梢詿戚p質(zhì)磚，有些地方很早就開(kāi)始用污泥燒磚，但始終無(wú)法達(dá)到理想效果，為什么?只是把污泥簡(jiǎn)單地混合到粘土里，破壞了燒磚粘土的質(zhì)地，這不行，一定先將污泥形成一定粒徑的顆粒，然后均勻混合到燒磚粘土中，這樣燒制而成的是輕質(zhì)節(jié)能磚，不但抗壓強(qiáng)度高于同一窯爐的普通燒結(jié)磚，而且質(zhì)量輕15-20%。
造成中國(guó)霧霾的主要原因是燃煤排放的微小顆粒物(特別是PM2.5)，利用煙氣余熱干化污泥的過(guò)程可以將大量的PM2.5和PM10去掉，這是在顯微鏡下看到的原始煙氣中顆粒物，經(jīng)過(guò)污泥干化過(guò)程后變得很干凈了。根據(jù)對(duì)浙江長(zhǎng)興實(shí)際工程的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，熱煙氣通過(guò)干化濕煙氣以后，原始煙氣中60.19%的PM2.5和43.99%的PM10被去除。
如果我國(guó)污泥(含水率80%)的生產(chǎn)量以8000萬(wàn)噸/年計(jì)，利用煙氣余熱干化污泥，使污泥含水率降至30%，每年可以節(jié)省約相當(dāng)于452萬(wàn)噸的標(biāo)準(zhǔn)煤，干化后污泥作為燃煤的輔助燃料，每年可以提供約相當(dāng)于359萬(wàn)噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。同時(shí)減少污染物排放，向大氣少排PM2.5約17萬(wàn)噸/年，減排的二氧化硫約為7.2萬(wàn)噸/年，減少排放的二氧化碳達(dá)983萬(wàn)噸/年。
這是我們?cè)O(shè)想的中國(guó)污泥最終處理的技術(shù)路線(xiàn)圖，不難理解，它是以廢治廢的、節(jié)能減排的、“泥”“霾”共治的。
經(jīng)過(guò)20多年基礎(chǔ)研究和工程實(shí)踐，我們已經(jīng)取得有關(guān)污泥處理技術(shù)的授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利38項(xiàng)。國(guó)外媒體以英文、法文、西班牙文等介紹了浙江大學(xué)的這項(xiàng)技術(shù)。這是我們?cè)趪?guó)內(nèi)外發(fā)表的一些相關(guān)的學(xué)術(shù)文章，這是我寫(xiě)的一本書(shū)。我的聯(lián)系方式Email：gswenghx@zju.edu.cn，如果大家感興趣的話(huà)可以和我聯(lián)系，我將毫無(wú)保留的與大家進(jìn)行交流。謝謝大家!
原標(biāo)題:利用煙氣余熱的污泥無(wú)害化與資源化處理新技術(shù) ——以廢治廢、節(jié)能減排、“泥”“霾”共治
中國(guó)給水排水2018年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）成功召開(kāi)
2018年4月15日至18日“2018年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）”成功在河北省保定市 召開(kāi)，此次會(huì)議由《中國(guó)給水排水》雜志社、
中國(guó)給水排水2018年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）成功召開(kāi) ：800多名污泥行業(yè)代表齊聚河北保定市 共商發(fā)展之道 -- 鼎力打造中國(guó)污泥處理處置核心品牌生態(tài)圈
中國(guó)給水排水2018年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）成功召開(kāi)
：800多名污泥行業(yè)代表齊聚河北省保定市 共商發(fā)展之道 -- 鼎力打造中國(guó)污泥處理處置核心品牌生態(tài)圈
2018年4月15日至18日“2018年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）”成功在河北省保定市 召開(kāi)，此次會(huì)議由《中國(guó)給水排水》雜志社、
艾爾旺新能源環(huán)境有限公司
、中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司
聯(lián)合主辦 ；中國(guó)建設(shè)科技集團(tuán)股份有限公司、上海復(fù)潔環(huán)�？萍脊煞萦邢薰尽� 德國(guó)施維英機(jī)械有限公司、威立雅水務(wù)工程（北京）有限公司、國(guó)美(天津)水技術(shù)工程有限公司、天津創(chuàng)業(yè)環(huán)保集團(tuán)股份有限公司、蘇伊士新創(chuàng)建有限公司、中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司西安分公司、普拉克環(huán)保系統(tǒng)(北京)有限公司、上海市離心機(jī)械研究所有限公司、景津環(huán)保股份有限公司、廣州晟啟能源設(shè)備有限公司、上海傲江生態(tài)環(huán)境科技有限公司、北京恩薩工程技術(shù)有限公司、《亞洲環(huán)�！� 濟(jì)南浦華會(huì)展服務(wù)有限公司等單位給予了鼎力協(xié)辦；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、 河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳、保定市城市管理綜合執(zhí)法局、河北省城鎮(zhèn)供排水協(xié)會(huì)、中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)、中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司、保定市排水總公司、污泥安全處置與資源化技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院、國(guó)家污泥處理處置產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國(guó)給水排水戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國(guó)污泥處理處置戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國(guó)給水排水品牌委員會(huì)、北京鴻源龍嘉環(huán)保科技有限公司、青島歐仁環(huán)境科技有限公司、中瑞（天津）環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司、天津壹新環(huán)保工程有限公司、亞琛工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程研究所、北京北排建設(shè)有限公司、中德水環(huán)境與健康研究中心、天津水務(wù)集團(tuán)有限公司、天津市華博水務(wù)有限公司等單位也給予了大力支持。《中國(guó)給水排水》雜志、慧聰水工業(yè)網(wǎng)、中國(guó)水網(wǎng)、中國(guó)水業(yè)網(wǎng)（ www.caom9.com ）、《中國(guó)給水排水》雜志網(wǎng)站、 《亞洲環(huán)�！冯s志、水處理技術(shù)雜志等媒體紛紛進(jìn)行了報(bào)道。在此一并表示最誠(chéng)摯的感謝！近年來(lái)，隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平不斷提高，污水處理設(shè)施建設(shè)得到快速發(fā)展，但污水處理后所產(chǎn)生的剩余污泥也隨之增多。由于污泥中含有大量有害病原菌、寄生蟲(chóng)卵、重金屬等，如果處理不當(dāng)，就會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重二次污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，中國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)所產(chǎn)生的污泥量已突破5000萬(wàn)噸/年，其中有70%的污泥沒(méi)有得到妥善處理。大量濕污泥隨意外運(yùn)、簡(jiǎn)單填埋或堆放，致使許多城市被“毒泥圍城”，由此帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題也日益突出。目前全國(guó)各地的污泥處理設(shè)施尚不健全，已建成設(shè)施的處理水平良莠不齊。部分地區(qū)直接對(duì)污泥進(jìn)行脫水干化后堆肥或填埋，尚未對(duì)污染物、病原體和重金屬進(jìn)行處理，不僅可能造成巨大的生態(tài)污染破壞隱患，還可能在運(yùn)輸填埋過(guò)程中發(fā)生爆炸等事故。因此，假設(shè)對(duì)污泥采取無(wú)害化處理方式，根據(jù)目前平均市場(chǎng)價(jià)格和污水排放量，未來(lái)將產(chǎn)生600億的污泥處置設(shè)施建設(shè)投資。
與會(huì)者就我國(guó)污泥處理處置路線(xiàn)、技術(shù)發(fā)展及瓶頸，城市污泥綜合解決方案，污泥處理市場(chǎng)化設(shè)施建設(shè)與運(yùn)行投融資探討等問(wèn)題進(jìn)行了深入交流。由住建部主管、中國(guó)給水排水雜志主辦的“中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)”，是我國(guó)污泥處理處置行業(yè)技術(shù)含量最高、規(guī)模和影響力最大的全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議，前8屆分別在秦皇島、青島、大連、上海、長(zhǎng)沙、江蘇宜興、天津、北京召開(kāi)。本次污泥會(huì)議，精心篩選了50個(gè)報(bào)告，圍繞著污泥處理處置的政策與市場(chǎng)、技術(shù)及應(yīng)用、最新工程案例等主題展開(kāi)，來(lái)自各部委、機(jī)關(guān)、協(xié)會(huì)等行業(yè)主管部門(mén)，各大科研院所的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，各地供排水公司與下屬污水處理廠(chǎng)的代表，全國(guó)各地的工程公司與設(shè)備廠(chǎng)商代表等800多名代表對(duì)污泥處理處置有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入的交流與探討。
2018年4月16日，河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳 李賢明 副廳長(zhǎng) 等領(lǐng)導(dǎo)蒞臨本次污泥大會(huì)并致辭。
河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳 副廳長(zhǎng) 李賢明
800多名與會(huì)代表在會(huì)議期間緊張且愉快地進(jìn)行了學(xué)習(xí)交流，紛紛表示期盼著中國(guó)給水排水雜志社組織的下次會(huì)議的召開(kāi)。中國(guó)給水排水雜志社于2010年（第一屆：秦皇島）、2011年（第二屆：青島）、2012年（第三屆：大連）、2013年（第四屆：上海）、2014年（第五屆：長(zhǎng)沙）、2015年（第六屆：江蘇宜興）、2016年（第七屆：天津）、2017（第八屆：北京）年分別舉辦了第1—8屆污泥處理處置高級(jí)研討會(huì)，此次是第九屆，在大家的關(guān)心和支持下，它已成為業(yè)內(nèi)影響力和規(guī)模最大的污泥處理處置行業(yè)會(huì)議。
4月18日，300多名與會(huì)代表參觀(guān)了保定市城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理中心工程和雄安新區(qū)千年秀林項(xiàng)目。
4月18日，300多名與會(huì)代表參觀(guān)了保定市城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理中心工程和雄安新區(qū)千年秀林項(xiàng)目。
保定市城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理中心工程簡(jiǎn)介
1. 項(xiàng)目概況：
保定市城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理中心項(xiàng)目是亞行貸款白洋淀生態(tài)建設(shè)與環(huán)境綜合治理項(xiàng)目子項(xiàng)目之一，位于保定市溪源污水處理廠(chǎng)內(nèi)，用于處理保定市魯崗污水處理廠(chǎng)、銀定莊污水處理廠(chǎng)和溪源污水處理廠(chǎng)三座污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的市政污泥。
本項(xiàng)目日處理市政污泥300噸（含水率80%），總投資1.39億元，采用“AAe高濃度高效率厭氧消化+板框脫水+沼氣提純”工藝，由中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)，其核心技術(shù)設(shè)備AAe高濃度中溫厭氧消化成套技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備由艾爾旺新能源環(huán)境有限公司提供并建設(shè)實(shí)施。
本項(xiàng)目于2016年開(kāi)工建設(shè)，2017年主體工程完工，目前正在調(diào)試啟動(dòng)準(zhǔn)備階段，即將投入運(yùn)行。該項(xiàng)目的建成解決了困擾保定市污水廠(chǎng)運(yùn)行的一大難題，杜絕污泥廢棄造成的二次污染隱患，提取了污泥中的生物質(zhì)能并獲得新能源。促進(jìn)保定市“低碳、高端、協(xié)調(diào)、善美”的城市發(fā)展建設(shè)，對(duì)我國(guó)污泥無(wú)害化處理資源化利用將起到良好的示范和推動(dòng)作用。
2. 工藝技術(shù)特點(diǎn)：
本項(xiàng)目采用“AAe高濃度高效率厭氧消化+板框脫水+沼氣提純”工藝。主要建設(shè)內(nèi)容包括污泥預(yù)處理車(chē)間、AAe組合式高濃度厭氧消化反應(yīng)器、排沙泵站、沼氣凈化車(chē)間、沼氣火炬、沼氣鍋爐房、消化液脫水車(chē)間、變電站、水源空調(diào)站、控制中心、化驗(yàn)室、后處理車(chē)間等。
污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的市政污泥300t/d（含水率80%）在接收及預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行混合調(diào)配，使混合后的污泥含水率達(dá)到約90%（約600t/d）。在經(jīng)過(guò)均質(zhì)、增溫等預(yù)處理后滿(mǎn)足厭氧消化系統(tǒng)的進(jìn)料要求。經(jīng)物料泵送至AAe組合式高濃度厭氧消化反應(yīng)器。污泥經(jīng)過(guò)中溫厭氧消化處理后，每天產(chǎn)生沼氣約10000m³，沼氣經(jīng)過(guò)脫硫等凈化處理后送至沼氣利用系統(tǒng)。部分沼氣供給沼氣鍋爐用于厭氧消化系統(tǒng)過(guò)程用能，剩余沼氣提純壓縮為天然氣外運(yùn)銷(xiāo)售。
厭氧消化后的消化液，經(jīng)板框脫水，將污泥含水率降到60%，送至垃圾填埋場(chǎng)作為生態(tài)覆蓋土。污泥脫水后的上清液回流至溪源污水處理廠(chǎng)處理達(dá)標(biāo)后排放。
工藝流程示意圖：
3、工程照片：
保定市城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理中心工程鳥(niǎo)瞰圖
核心設(shè)備：AAe組合式高濃度厭氧消化反應(yīng)器
王領(lǐng)全 4月18日參觀(guān)千年秀林項(xiàng)目
展望2019（第十屆：上海）：內(nèi)容最豐富，規(guī)模最大，影響力最強(qiáng)，最具國(guó)際化的高端研討會(huì)。誠(chéng)邀2019年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)（第九屆）聯(lián)合主辦、協(xié)辦贊助單位！ ( 聯(lián)系人：中國(guó)給水排水雜志社 王領(lǐng)全 13752275003 022-27835639 wanglingquan88@163.com qq:745105304 )
王領(lǐng)全 京畿之門(mén)-保定市 2018年4月19日 晚
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