威立雅水務(wù)技術(shù) 高級(jí)工程師 宮曼麗 博士

下面我們有請(qǐng)威立雅水務(wù)技術(shù)高級(jí)工程師宮曼麗做報(bào)告。她的報(bào)告題目是威立雅先進(jìn)的污泥處理解決方案及新案例介紹。

宮曼麗：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，嘉賓，以及在座的各位同仁，大家上午好。今天要和大家一同探討的是威立雅的污泥處理技術(shù)，包含基于與消化工藝相關(guān)的（熱電聯(lián)產(chǎn)，熱水解，協(xié)同厭氧消化技術(shù)）和污泥焚燒技術(shù)以及相關(guān)的案例。 

這張圖是我們威立雅公司的污泥戰(zhàn)略圖，其中囊括了所有威立雅的污泥處理技術(shù)，大家可以看到，這些技它主要是以消化為中心展開(kāi)的。這里根據(jù)沼氣的利用，最終污泥的回用用途以及污泥中N、P元素的回收情況，可以將這些污泥處理技術(shù)大致分為三種類(lèi)型，即能源利用型，產(chǎn)品回用型和原料回收型。 

第一種要和大家分享的基于消化工藝的先進(jìn)的污泥處理技術(shù)是消化和熱電聯(lián)產(chǎn)。威立雅在中國(guó)有兩個(gè)消化和熱電聯(lián)產(chǎn)的案例，目前運(yùn)行的都不錯(cuò)。第一個(gè)業(yè)績(jī)是烏魯木齊河?xùn)|污水處理廠污泥消化和熱電聯(lián)產(chǎn)工程，該項(xiàng)目的處理規(guī)模是40萬(wàn)噸污水/天。污泥消化工程包括兩期：一期4座消化池的改造和二期2座消化池的新建。一共6座消化池。配備有3臺(tái)500kw的沼氣發(fā)電機(jī)，2臺(tái)500kw的沼氣鼓風(fēng)機(jī)。 

這座污水處理廠每天共產(chǎn)生約120噸干泥。實(shí)際沼氣產(chǎn)量為32400Nm3/d（該廠現(xiàn)階段未滿負(fù)荷運(yùn)行）。產(chǎn)生的沼氣約有 40%進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，20%拖動(dòng)沼氣鼓風(fēng)機(jī)，30%用于沼氣鍋爐。最終，該廠實(shí)現(xiàn)了熱能的100%回用，電能自給率65%。

第二個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)的業(yè)績(jī)是青島麥島污水處理廠污泥消化和熱電聯(lián)產(chǎn)工程。這個(gè)業(yè)績(jī)已經(jīng)在多次會(huì)議上討論過(guò)，該廠的日處理規(guī)模為14萬(wàn)噸污水。設(shè)有有兩座消化池，單座容積12000立方米。日設(shè)計(jì)進(jìn)泥量48噸干泥，沼氣日產(chǎn)量15000立方米。沼氣全部供給4臺(tái)400kw的國(guó)產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，發(fā)電余熱用來(lái)給消化池保溫。通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)電能覆蓋到全廠用電量接近70%的目標(biāo)。 

第二種基于消化應(yīng)運(yùn)而生的污泥處理技術(shù)是污泥熱水解技術(shù)。它一般是作為消化的一種預(yù)處理工藝出現(xiàn)的。熱水解就是利用高溫高壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥蒸和煮的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，污泥細(xì)胞破壁，胞內(nèi)物質(zhì)溶出，成為了可以利用的一部分基質(zhì)。這樣一來(lái)，沼氣產(chǎn)量得到了提高；污泥粘度降低，使得消化池可以接收含固率更高的污泥；對(duì)污泥進(jìn)行高溫蒸煮也是一個(gè)細(xì)菌滅活的過(guò)程，因此污泥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)也將得到改善；最后，消化后脫水工藝可以實(shí)現(xiàn)更高的污泥含固率；減少后續(xù)處理或處置的設(shè)備或污泥體積。 

熱水解工藝的運(yùn)行參數(shù)是運(yùn)行溫度165度，停留時(shí)間30-45分鐘，運(yùn)行壓力7巴，用11巴壓力的飽和蒸氣對(duì)污泥進(jìn)行加熱，進(jìn)泥濃度在16%DS以上。經(jīng)過(guò)多年的研究和工程經(jīng)驗(yàn)反饋，目前威立雅的熱水解工藝分為間歇式和連續(xù)式兩種。

間歇式的工藝包含預(yù)熱罐，反應(yīng)罐，緩沖罐，污泥和新鮮蒸汽混合用的動(dòng)態(tài)混合器組成。污泥在預(yù)熱罐中完成預(yù)熱過(guò)程，熱源來(lái)自于緩沖罐產(chǎn)生的廢熱蒸汽；在反應(yīng)罐中依次完成注泥、反應(yīng)和卸泥的過(guò)程；污泥在緩沖罐中臨時(shí)儲(chǔ)存，并釋放廢熱蒸汽。

連續(xù)式污泥熱水解工藝可以處理含固率大于25%的污泥。污泥和蒸汽在蒸汽混合器中混合，再進(jìn)入到管式反應(yīng)器中反應(yīng)。在反應(yīng)器中保持污泥的停留時(shí)間大于30分鐘。接下來(lái)經(jīng)過(guò)兩級(jí)換熱，回收熱量，提高系統(tǒng)熱效率。高溫?zé)嵊脕?lái)產(chǎn)蒸汽，共熱水解自身利用；低溫蒸汽可以用來(lái)給其他消化池保溫或者建筑加熱。

圖示是威立雅在英國(guó)Esholt污水處理廠的間歇式熱水解工藝現(xiàn)場(chǎng)照片。該熱水解工藝的污泥日處理量為82.5噸干泥。采用6座熱水解反應(yīng)器，單座容積23立方米。 

這是我公司在法國(guó)里爾馬凱特污水處理廠采用的連續(xù)式熱水解的現(xiàn)場(chǎng)照片。這個(gè)項(xiàng)目的日處理能力是60噸干泥。熱水解采用12米長(zhǎng)的管式反應(yīng)器，外殼包有保溫層。這座污水處理廠環(huán)河而建，威立雅為其進(jìn)行了水廠處理工藝的升級(jí)改造，采用了緊湊型工藝，增設(shè)了三級(jí)處理工藝。泥區(qū)主要采用熱水解+消化+干化的處理工藝。

第三種和消化相關(guān)的工藝是聯(lián)合厭氧消化，Biomet®。這個(gè)工藝與普通協(xié)同厭氧消化相比，前面增加了水解段。這樣做的目的是可以促進(jìn)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生，給產(chǎn)甲烷菌提供更多的可利用的底物，從而使得產(chǎn)甲烷的反應(yīng)向正方向進(jìn)行。

這是威立雅在南布達(dá)佩斯污水廠的聯(lián)合厭氧消化的業(yè)績(jī)。增加聯(lián)合厭氧消化之后，沼氣產(chǎn)量提高了4倍，熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)電提高的3倍，能源自給率達(dá)到80%。

跟消化相關(guān)的技術(shù)，都會(huì)有沼氣產(chǎn)生。因此，威立雅也開(kāi)發(fā)了基于膜工藝的沼氣提純技術(shù)。采用中空纖維膜，利用二氧化碳和甲烷在膜中不同的透過(guò)速度，實(shí)現(xiàn)甲烷的分離和提純。 

第二類(lèi)在這里想和大家分享的污泥處理技術(shù)是污泥焚燒。威立雅的污泥焚燒技術(shù)主體工藝采用的是鼓泡式流化床焚燒爐。它是由風(fēng)室、拱頂、砂床、燃燒室、爐頂和煙道組成。污泥在爐內(nèi)燃燒，遵循“3T”規(guī)則，煙氣經(jīng)過(guò)換熱和煙氣處理工段，最后處理后的潔凈煙氣達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)排放。由于焚燒爐是用耐火磚砌筑而成，內(nèi)部沒(méi)有移動(dòng)部件，所以運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用低。

污泥焚燒后煙氣進(jìn)入的下一設(shè)備是煙氣換熱器。換熱器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：第一個(gè)功能是給流化空氣預(yù)熱；另一個(gè)功能是回收煙氣中的熱量，提高系統(tǒng)的熱效率。若焚燒之前有干化工藝存在，那么這部分回收的熱量可以轉(zhuǎn)換成飽和蒸汽，供給干化機(jī)使用。

經(jīng)過(guò)換熱之后的煙氣，它的溫度已經(jīng)降低到200度左右，可以進(jìn)入煙氣處理工段。目前，煙氣處理的主流工藝是干法處理工藝。即在線投加碳酸氫鈉和粉末活性炭，去除污染物質(zhì)，反應(yīng)產(chǎn)物被后續(xù)的布袋除塵器截留。