生物質廢物無害化與資源化技術路線選擇與優(yōu)化
生物質廢物無害化與資源化技術路線選擇與優(yōu)化
靳志軍(四川深藍環(huán)?萍脊煞萦邢薰荆
生物質廢物的處理與處置要解決的環(huán)保問題:衛(wèi)生安全問題;腐敗、臭味問題;處理過程中產(chǎn)生的廢氣;處理過程中產(chǎn)生的廢水;處理后殘留物的去向(處置)。
生物質廢物的處理與處置目標:一個是減量化、無害化、資源化,這就涉及到哪個優(yōu)先的問題,平衡的問題。從環(huán)保的角度出發(fā),無害化目標應該排在第一位;引入資本的話,投資人往往追求資源化(收益)。兩者協(xié)調最好:資源化和無害化兩個目標達成平衡。處理目標和最終出路(包括殘渣和資源化產(chǎn)品的出路),以及可用場地,共同決定了技術路線的選擇范圍。最終出路應因地制宜、多種途徑。一座城市不可能用一種方法處理掉污水。你可以填埋也可以焚燒等等。
資源化途徑,一種是能源化的途徑,生物柴油不在我們的考慮之內,主要是燃氣、甲烷,做成生物質燃料。肥料化、飼料化就是碳氮磷。能源化是最好的方式。
無害化途徑,比較多,但無害化只是一個脫離,還不是最終的處置行動。
生物質廢物的處理與處置技術路線---可用技術
生物處理是效率最高、最經(jīng)濟的處理方式——節(jié)省能量、副產(chǎn)物少。
純粹的物理化學處理方法往往不夠經(jīng)濟,且二次污染物過多。
在選擇生物質廢物的處理方式的時候,應該盡可能把生物處理方式包括在內。
單純的生物處理方式往往耗時過長、占地過大。
厭氧消化是各個國家,尤其是歐洲,是解決細胞物質方面最常用的,也是最有效的一種方法,它還能產(chǎn)生清潔的能源甲烷,如果有條件可以考慮,但是厭氧消化又有它的一些局限性。恰好現(xiàn)在的熱水解又彌補了厭氧消化的一些缺陷,它的效率低,硫化氫濃度高,可以解決一些不好的地方,這兩個組合起來是一個非常好的技術路線。下面這個技術就是熱水解加上厭氧消化,加上水熱改性,只要脫硫劑。但是這個技術有的時候不太適合我們的國情,往往在有些場合厭氧消化產(chǎn)生的沼氣,即便是加了熱水解,最后產(chǎn)氣量增加以后,還不能滿足熱水解所需,還不能滿足水熱改性所需。
為了使他更廣泛地應用在國內,對它進行了一些改進。其中一個改進,就是在污泥里加一點泥沙,因為經(jīng)過水熱改性以后,黏度非常低,泥沙可很輕松分離出來。可以脫砂,大大解決泥沙沉積對厭氧消化的麻煩,加了這樣一個工藝,解決了浮渣問題。
還加了一個蒸汽壓縮,用了兩次閃蒸,這個系統(tǒng)里邊一般是包括兩個鍋爐,水的單位里頭有4個高壓鍋,先燒熱一個,等完全反應之后也要放棄,湯不要出來,水不要出來,把它引到另外一個裝完料的反應器里面去。等這個過程慢下來的時候,這個溫度有130~140℃,一次產(chǎn)程就結束了,又把它泄漏到二次閃蒸器里頭。用了海水淡化的一種辦法,就是這個蒸氣壓,把它抽到負壓大約85℃左右,現(xiàn)在是90℃,因為這個設備用了兩年,還有一些疑慮。把這個壓力出口提高到大氣壓以上,也就是110℃左右,又可以用到前面。經(jīng)過這樣的優(yōu)化,蒸汽的消化量可減少22%。意味著有限的沼氣可以處理更多的污泥。按照測算,如果污泥含固率為35%,這個沼氣就可以解決。一般有5個點的富余。剛才說了沼氣的厭氧消化是不穩(wěn)定的。
下面是物料平衡圖,把它叫做水熱改性+厭氧消化工藝組合,其實這里面還有很多設備,尤其是壓濾脫水機是一個非常重要的設備。這是按200噸的規(guī)模折算成80%的含水率計算的。尤其是泥餅的產(chǎn)量和有機質是有關系的,是45%。這樣200噸污泥進來以后,能夠剩下這么一些東西,大約是42噸泥餅,含水率大部分都在50%以下。另外還產(chǎn)生8000m3的沼氣,燒掉了一半,剩下一半,有可能多有可能少,但是可保證工藝的原料。另外還有一個產(chǎn)品,就是大約180噸濾液,即尾水,這個如果在污水處理廠就好辦一些,在這里需要一些成本來處理。因為我們是做垃圾滲液的處理有一些辦法。我們解決了燃燒的問題,還需要一些水和電。
每處理一噸含水率為80%的污泥,成本根據(jù)規(guī)模而不同,變化的主要是人工和管理費用,大概是100元以下。實際的結果,不包括折舊費,直接成本是80~90塊錢,甚至有時到70塊錢。這個成本有三大部分構成,一個是電費,人工費,設計費,藥劑費占得非常少。
水熱改性技術特點與效果:大大提高了厭氧消化的效率,并顯著增加沼氣產(chǎn)率;水熱反應過程沒有相變,能耗低;通過閃蒸、蒸汽壓縮和熱交換回收大部分熱能;通過對污泥改性顯著改善脫水性能。
其他優(yōu)點:最大限度消除了處理過程中的臭味,固體殘渣絕無病原體,衛(wèi)生安全;為后續(xù)厭氧處理提供更大的靈活性:可以先脫水獲得高干泥餅,然后對濾液進行厭氧消化;也可以經(jīng)除砂后直接進行有機質全量消化;水熱后機械脫水無需使用藥劑:無論是全量消化,還是水熱后直接脫水,采用普通的壓濾脫水都可以獲得含水率~50%左右的泥餅;經(jīng)過水熱改性之后再厭氧消化,沼氣中的硫化氫含量比不經(jīng)過水熱改性降低了一個數(shù)量級。高穩(wěn)定、高干度泥餅為后續(xù)處置創(chuàng)造了非常好的條件,殘渣出路可因地制宜,有多種出路可選。
(根據(jù)中國給水排水雜志2014年中國城鎮(zhèn)污泥處理處置技術與應用高級研討會報告速記內容刪減,未經(jīng)報告人審核。)
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