題 目：助力污泥資源化之路-- 高效環(huán)保的絞壓式脫水機(jī)工藝組合介紹
報(bào)告人：蘇伊士新創(chuàng)建有限公司 顏瑩瑩 污泥市場(chǎng)經(jīng)理
顏瑩瑩：大家下午好，我今天匯報(bào)的題目是“助力污泥資源化之路，高效環(huán)保的絞壓式脫水機(jī)工藝組合介紹”。今天介紹的內(nèi)容包括四個(gè)部分，首先是背景介紹。第二部分介紹絞壓式高干污泥脫水機(jī)的工作原理和特點(diǎn)。第三、第四部分，介紹一下兩個(gè)組合工藝，第一個(gè)是熱調(diào)質(zhì)之后的污泥深度脫水。第二個(gè)組合工藝是深度脫水后的污泥干化焚燒。
第一部分是背景介紹。首先借此機(jī)會(huì)介紹一下蘇伊士集團(tuán)最近的一個(gè)變化。2017年3月份法國(guó)蘇伊士集團(tuán)將其在大中華區(qū)的業(yè)務(wù)和香港新創(chuàng)建集團(tuán)進(jìn)行整合，成立了蘇伊士新創(chuàng)建有限公司。蘇伊士占其中58%的股份。我們未來(lái)將以“蘇伊士新創(chuàng)建”為單一品牌，以統(tǒng)一模式管理新公司在中國(guó)大陸、香港、臺(tái)灣和澳門(mén)的業(yè)務(wù)。
接下來(lái)是我本次介紹內(nèi)容的背景信息。在十三五規(guī)劃中，針對(duì)污泥的處理處置，提出要鼓勵(lì)采用能源化、資源化的技術(shù)手段，盡可能回收利用污泥中的能源和資源。這使我們聯(lián)想到，在中國(guó)，從過(guò)去跟現(xiàn)在更多的是把污泥作為廢物，所以我們的關(guān)注點(diǎn)是在減量的同時(shí)盡量減少能源和資源的消耗，以及減少環(huán)境的代價(jià)。在未來(lái)，根據(jù)十三五規(guī)劃給我們指明的方向，要更多地進(jìn)行污泥資源化利用，包括兩個(gè)方面，第一個(gè)是廠內(nèi)的資源化利用，不單是污泥，在整個(gè)污水處理廠流程設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)能量和資源的回收利用。以污泥部分為例，推廣沼氣發(fā)電和磷回收等工藝路線。廠外的資源化利用，主要是指污泥的土地利用或者焚燒綜合利用，例如制水泥、發(fā)電、以及建材利用等方式。實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用的關(guān)鍵在于系統(tǒng)整體的高效性，這源于整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)工藝流程的高效、低能耗。為了滿足污泥資源化利用的需求，機(jī)械脫水作為其中的重要工藝環(huán)節(jié)，需要滿足新形勢(shì)下的要求，首先是脫水之后干度要高，這實(shí)現(xiàn)最大程度的減量，并可以最大化污泥的熱值。第二是低藥劑投加量，實(shí)現(xiàn)真正意義上最大程度的減量，并可以最小化對(duì)后續(xù)利用的不利影響。
基于以上的要求，蘇伊士推出創(chuàng)新工藝，絞壓式高干脫水機(jī)TWIST。TWIST是一種創(chuàng)新工藝，是基于活塞壓濾工藝的高效污泥脫水技術(shù)。最初的設(shè)計(jì)是應(yīng)用于食品飲料行業(yè)的固液分離。其實(shí)榨取果汁跟污泥脫水是原理相通的，只是需求是相反的。榨取果汁是把汁留下，把渣去掉。而污泥脫水是把泥餅留下，把濾液去掉。這項(xiàng)技術(shù)特別適用于給水污泥或者不同類(lèi)型的污水污泥的深度脫水，可以達(dá)到機(jī)械脫水的極限。蘇伊士自2011年開(kāi)始在全球推廣這項(xiàng)技術(shù)。
第二部分產(chǎn)品介紹。TWIST采用活塞壓濾的工作原理，采用活塞壓濾的工作原理，通過(guò)一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的活塞使高壓作用于處于活塞缸套中的污泥上，被擠出的間隙水經(jīng)由安裝在缸套和活塞間的半剛性的排水束管排出，從而達(dá)到高效污泥脫水的目的。與傳統(tǒng)壓濾技術(shù)相比，其不同點(diǎn)主要在于兩個(gè)方面。第一是腔體是旋轉(zhuǎn)的，旋轉(zhuǎn)速度約為5~6轉(zhuǎn)每分鐘，這使得排水塑管之間相互碰撞并帶來(lái)紊流，泥餅在腔體內(nèi)不停的破碎和重組，同時(shí)，與濾布的接觸面在不停的切換，提高了脫水的效率。第二是加壓和泄壓交替，舉個(gè)生活中的例子——擰毛巾。如果要把毛巾擰干，我們通常的做法是擰一下松一下，多擰幾次，而不是持續(xù)用力，一次性將毛巾擰干。第一種方式可以達(dá)到更高的干度，時(shí)間更短，效率更高。此外，加壓卸壓交替的過(guò)程可以使空氣沿著水排出的方向，反方向進(jìn)入，對(duì)濾布進(jìn)行泥餅的吹脫，是濾布自清潔的過(guò)程，使抗堵塞性大大的提高。因此，絞壓式高干脫水是一種創(chuàng)新的工藝，具有高效、自清潔的特點(diǎn)，可以達(dá)到機(jī)械脫水干度的極限。
TWIST采用序批式工作方式，根據(jù)不同污泥的脫水性能，每個(gè)批次的時(shí)間約為70-120分鐘，每天大概可進(jìn)行10-12個(gè)批次。每個(gè)批次包括三個(gè)步驟，分別是進(jìn)料，壓榨和卸料，其中進(jìn)料過(guò)程約為一個(gè)小時(shí)，壓榨約為一個(gè)小時(shí)，卸料約為五分鐘。在進(jìn)料和壓榨的過(guò)程中，整個(gè)腔體是封閉的，之后卸料的過(guò)程腔體打開(kāi)，所以系統(tǒng)的臭氣量非常低。
通過(guò)視頻大家可以直觀的了解TWIST的工作原理。TWIST的3個(gè)工作步驟可以分解為4個(gè)模塊，分別是填充，壓縮，卸壓和卸料。其中，進(jìn)料過(guò)程是重復(fù)進(jìn)行填充和壓縮，壓榨過(guò)程是重復(fù)進(jìn)行壓縮和卸壓，卸壓過(guò)程僅包含卸壓模塊。
為何TWIST能夠達(dá)到機(jī)械脫水干度的極限？傳統(tǒng)的壓濾方式，泥餅和濾布之間的接觸面不變，所以會(huì)導(dǎo)致泥餅在靠近濾布的區(qū)域干度較高，而靠近中間的區(qū)域干度較低，甚至?xí)兴莸拇嬖�。�?/span>TWIST的運(yùn)行過(guò)程中，泥餅不停的破碎和重組，并且與濾布的接觸面不停地進(jìn)行切換，所以污泥顆粒很小，同時(shí)干度非常均勻，并且脫水之后的污泥形狀非常接近松散的土壤，這有利于后續(xù)資源化利用或者是提高后續(xù)干化的效率。
TWIST的工藝特性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，TWIST結(jié)合了板框脫水機(jī)高干度的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合了離心脫水機(jī)高度自動(dòng)化的特點(diǎn)。展開(kāi)來(lái)講，首先TWIST的脫水污泥含固率比較高，跟傳統(tǒng)的脫水技術(shù)相比，污泥體積可以減量30%以上。第二是自動(dòng)化程度非常高，可以做到100%無(wú)人值守，包括卸料。第三是可靠性非常高，可以7×24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，全年運(yùn)行時(shí)間可超過(guò)八千小時(shí)。第四是高效脫水，不需要添加任何的石灰，通常只需要投加PAM就可以實(shí)現(xiàn)深度脫水。第五是占地小，與板框相比，占地面積小20%。第六是系統(tǒng)便于操作。最后是環(huán)境友好，臭氣量非常低，噪音也很小。
目前TWIST一共有4個(gè)產(chǎn)品型號(hào)，分別是HPS3007、HPS6007、 HPS7507和HPS12007。最大的型號(hào)單臺(tái)處理量可以達(dá)到19.2噸絕干泥每天，大概合五萬(wàn)噸每天的污水處理廠用一臺(tái)就夠了。單臺(tái)最大尺寸約為10×3×3米。
TWIST的安裝需要一層半的結(jié)構(gòu)，上面是設(shè)備安裝層，下面是脫水污泥的輸送層。它的控制非常簡(jiǎn)單，通過(guò)一塊液晶屏進(jìn)行控制，進(jìn)行簡(jiǎn)單參數(shù)的輸入后，就可以實(shí)現(xiàn)100%的自動(dòng)運(yùn)行。
蘇伊士從2013年開(kāi)始在中國(guó)推廣這項(xiàng)技術(shù)，也進(jìn)行了大量的中試。其中，在污水廠的污泥脫水，TWIST的試驗(yàn)結(jié)果是：脫水干度從30%到49%。對(duì)比原來(lái)的技術(shù)，通常是離心和板框，都有顯著的提高。同時(shí)藥劑投加量比較低，只需要投加PAM，投加量在千分之三到百分一的范圍。在給水廠排泥水脫水的應(yīng)用中脫水性能更好，可以達(dá)到60%干度，并且PAM投加量更低，大約為千分之三到千分之六的范圍。脫水之后污泥的性狀特別接近松散的如讓。我們中試的設(shè)備目前在國(guó)內(nèi)，是通過(guò)集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸，尺寸大約是6×2.5×2.5米，處理量約為最小型號(hào)的1/10。如果現(xiàn)場(chǎng)有人對(duì)我們的設(shè)備感興趣，可以聯(lián)系我，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直觀的感受TWIST的脫水性能。
截至目前，TWIST在全球有超過(guò)60個(gè)污泥脫水項(xiàng)目業(yè)績(jī)，客戶涵蓋市政和工業(yè)，主要集中在歐洲。在國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)有兩個(gè)業(yè)績(jī)，一個(gè)是香港沙田污水處理廠污泥脫水，另一個(gè)是上�；@區(qū)的給水廠排泥水脫水。香港沙田項(xiàng)目的污泥脫水干度是30%，處理的污泥是以消化污泥為主，脫水污泥直接進(jìn)入污泥焚燒廠進(jìn)行焚燒。上�；@區(qū)的排泥水脫水后達(dá)到50%的干度，采用資源化的處置方式——制磚。
小結(jié)一下，第一，Twist是一種創(chuàng)新的污泥脫水工藝，具有全自動(dòng)化高效先進(jìn)可靠的特點(diǎn)。第二，TWIST工藝的脫水性能夠達(dá)到機(jī)械脫水的極限，優(yōu)于傳統(tǒng)脫水工藝，污泥減量可提高30%以上，顯著降低后續(xù)處理處置成本。第三，TWIST工藝清潔緊湊，環(huán)境良好，并且易于操作維護(hù)。
第三部分是組合工藝介紹，熱調(diào)質(zhì)后的污泥深度脫水。熱調(diào)質(zhì)的方法主要有兩種，第一種是熱水解，這也是今天會(huì)議的熱點(diǎn)。TWIST在英國(guó)有大量的業(yè)績(jī)，驗(yàn)證了TWIST可以使熱水解后的污泥脫水干度達(dá)到40%以上，并且只需要投加PAM，無(wú)需添加石灰和無(wú)機(jī)鹽，益于后續(xù)資源化的利用。第二種是水熱碳化，它比熱水解溫度更高，壓力更高，脫水之后達(dá)到的干度也更高。結(jié)合TWIST，最終脫水干度可以達(dá)到70%以上。干度提高帶來(lái)的好處是污泥熱值的提高。對(duì)比熱水解，假設(shè)熱水解后脫水的污泥干度達(dá)到50%，水熱碳化后脫水干度達(dá)到65%，脫除的水分僅增加了16%，但是泥餅的熱值從6兆焦每千克提高到 9兆焦每千克，熱值提高了50%。因此，水熱碳化后脫水的污泥熱值更高，更適合作為生物質(zhì)燃料使用。熱調(diào)質(zhì)之后深度脫水，因?yàn)楦啥瓤梢赃_(dá)到50%~70%的范圍，因此可以替代部分熱干化，并且所需要消耗的熱量?jī)H是熱干化的50%。所以僅從能耗的角度來(lái)看，相比熱干化，熱調(diào)質(zhì)之后深度脫水的優(yōu)勢(shì)非常明顯。
介紹應(yīng)用案例。介紹一個(gè)英國(guó)的熱水解污泥深度脫水的應(yīng)用，位于倫敦泰晤士水務(wù)旗下的三個(gè)污水處理廠，分別是Beckton, Crossness和Long Reach。其中，Beckton和Crossness這兩個(gè)廠的污泥處理量占英國(guó)全國(guó)污泥處理量的37%。之前的處理方式是將污泥脫水到20%的干度，進(jìn)入污泥焚燒廠進(jìn)行焚燒。由于干度較低，因此需要添加大量的天然氣才能焚燒，為了降低能耗以降低運(yùn)行費(fèi)用，泰晤士水務(wù)在進(jìn)行了多種方案的試驗(yàn)對(duì)比后，決定采用熱水解消化后通過(guò)TWIST脫水的方案，達(dá)到40%以上的污泥干度，實(shí)現(xiàn)污泥的自持焚燒。
這幾個(gè)項(xiàng)目目前的運(yùn)行情況非常良好，隨著污泥量的增加，客戶也因此再加訂單，今年又增加3臺(tái)TWIST。熱水解消化污泥脫水的最終干度可以達(dá)到45%，并且只要投加PAM，投加量大概1-1.2%。脫水污泥的性狀接近松散的土壤，脫水濾液也很清。
泰晤士水務(wù)在確定方案前，先進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比。我們截取2013年的7月25-2013年8月13日期間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，污泥脫水干度在43-45%的區(qū)間，藥劑投加量區(qū)間為1-1.2%，波動(dòng)很小。期間進(jìn)行幾十次的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)重復(fù)性非常好，表現(xiàn)非常穩(wěn)定。根據(jù)泰晤士水務(wù)的相關(guān)報(bào)道，采用熱水解消化和TWIST脫水的工藝路線后，三個(gè)污水處理廠的污泥處理處置費(fèi)用每年減少200萬(wàn)英鎊。我搜集整理了不同機(jī)械脫水技術(shù)在熱水解污泥脫水的表現(xiàn)。因?yàn)殡x心脫水的方式不太適用細(xì)小顆粒，因此離心脫水及對(duì)熱水解污泥的表現(xiàn)不好。帶式脫水，應(yīng)用比較多的，可以達(dá)到29-32%的干度。板框脫水在國(guó)外的應(yīng)用比較少，脫水干度可以達(dá)到37%左右。TWIST可以達(dá)到40-45%的干度，并且只需要投加PAM。此外，我們對(duì)國(guó)內(nèi)的熱水解消化污泥進(jìn)行了TWIST的脫水試驗(yàn)。選擇了多種絮凝劑，最終泥餅干度均超過(guò)40%，并且PAM投加量最低只需要4-5千克每噸絕干泥，合每噸干泥的脫水藥劑費(fèi)用不到150元。這也是一個(gè)非常好的表現(xiàn)。
最后介紹另一個(gè)組合工藝，深度脫水后的污泥干化和焚燒。這部分內(nèi)容主要是討論引入TWIST之后，結(jié)合蘇伊士已有的熱干化和焚燒工藝進(jìn)行的優(yōu)化。蘇伊士最廣為人知的熱干化技術(shù)是兩段式干化，技術(shù)路線是離心脫水到20%左右干度進(jìn)入第一段干化（薄層蒸發(fā)器），干化到35%的干度后進(jìn)入第二段干化（帶式干化機(jī)），最終到70-90%的干度。引入TWIST以后，可以用TWIST代替原來(lái)的離心脫水機(jī)以及第一段干化，直接到污泥干度35%，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。同時(shí)，因?yàn)槲覀冊(cè)黾恿藱C(jī)械脫水占整個(gè)污泥處理處置系統(tǒng)的比重，將TWIST作為整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，因此系統(tǒng)能耗降低，運(yùn)行費(fèi)用也降低了。
污泥焚燒。深圳的上洋污泥焚燒廠采用的是蘇伊士的預(yù)干化-高溫流化床焚燒技術(shù)，技術(shù)路線是污泥離心脫水到20%的干度，進(jìn)行半干化到35%左右的干度，再進(jìn)入流化床焚燒。我們同樣也可以把離心脫水+半干化替換成TWIST，通過(guò)TWIST脫水到35%干度直接進(jìn)入到流化床焚燒，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。
如果考慮到能耗，我們假設(shè)一個(gè)案例，對(duì)比兩段式干化和TWIST+一段式干化兩者的差別。假設(shè)十萬(wàn)噸每天的污水處理廠，如果采用兩段式，需要飽和蒸氣大概是86噸每天，如果采用TWIST加一段式干化的工藝，需要飽和蒸氣只需要50噸每天，這樣可以減少40%的飽和蒸汽用量，這樣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用減少約10%。對(duì)于焚燒，我們同樣基于剛才的案例，如果采用離心脫水+半干化+流化床焚燒，需要天然氣2600立方米每天，如果用TWIST脫水后直接進(jìn)入焚燒爐進(jìn)行焚燒則只需要850平方米每天，可減少2/3天然氣使用量，并取消了中間的熱干化，最后污泥焚燒產(chǎn)生的廢熱加熱余熱鍋爐可以產(chǎn)生蒸汽36噸每天，核算下來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的能耗可以降至零。
組合工藝部分總結(jié)，第一，TWIST與熱水解預(yù)處理工藝相結(jié)合，可以提高污泥干度至45%左右，顯著降低后續(xù)處置成本，并且只需要投加APM，有利于污泥的土地利用和焚燒。第二，TWIST與水熱碳化工藝相結(jié)合，可以提高污泥干度至65%左右，與熱干化技術(shù)相比，可以減少系統(tǒng)能耗50%以上，顯著降低運(yùn)行成本。第三，利用TWIST工藝可對(duì)熱干化或焚燒工藝進(jìn)行改進(jìn)，顯著降低系統(tǒng)熱耗，簡(jiǎn)化工藝流程，優(yōu)化處理成本
