威立雅水務技術 高級工程師 宮曼麗 博士

下面我們有請威立雅水務技術高級工程師宮曼麗做報告。她的報告題目是威立雅先進的污泥處理解決方案及新案例介紹。

宮曼麗：尊敬的各位領導，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，包含基于與消化工藝相關的（熱電聯產，熱水解，協同厭氧消化技術）和污泥焚燒技術以及相關的案例。 

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，大家可以看到，這些技它主要是以消化為中心展開的。這里根據沼氣的利用，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大致分為三種類型，即能源利用型，產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的污泥處理技術是消化和熱電聯產。威立雅在中國有兩個消化和熱電聯產的案例，目前運行的都不錯。第一個業(yè)績是烏魯木齊河東污水處理廠污泥消化和熱電聯產工程，該項目的處理規(guī)模是40萬噸污水/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500kw的沼氣發(fā)電機，2臺500kw的沼氣鼓風機。 

這座污水處理廠每天共產生約120噸干泥。實際沼氣產量為32400Nm3/d（該廠現階段未滿負荷運行）。產生的沼氣約有 40%進行熱電聯產，20%拖動沼氣鼓風機，30%用于沼氣鍋爐。最終，該廠實現了熱能的100%回用，電能自給率65%。

第二個熱電聯產的業(yè)績是青島麥島污水處理廠污泥消化和熱電聯產工程。這個業(yè)績已經在多次會議上討論過，該廠的日處理規(guī)模為14萬噸污水。設有有兩座消化池，單座容積12000立方米。日設計進泥量48噸干泥，沼氣日產量15000立方米。沼氣全部供給4臺400kw的國產沼氣發(fā)電機進行熱電聯產，發(fā)電余熱用來給消化池保溫。通過熱電聯產可以實現電能覆蓋到全廠用電量接近70%的目標。 

第二種基于消化應運而生的污泥處理技術是污泥熱水解技術。它一般是作為消化的一種預處理工藝出現的。熱水解就是利用高溫高壓蒸汽，實現對污泥蒸和煮的過程。在這個過程中，污泥細胞破壁，胞內物質溶出，成為了可以利用的一部分基質。這樣一來，沼氣產量得到了提高；污泥粘度降低，使得消化池可以接收含固率更高的污泥；對污泥進行高溫蒸煮也是一個細菌滅活的過程，因此污泥的衛(wèi)生學指標也將得到改善；最后，消化后脫水工藝可以實現更高的污泥含固率；減少后續(xù)處理或處置的設備或污泥體積。 

熱水解工藝的運行參數是運行溫度165度，停留時間30-45分鐘，運行壓力7巴，用11巴壓力的飽和蒸氣對污泥進行加熱，進泥濃度在16%DS以上。經過多年的研究和工程經驗反饋，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熱罐，反應罐，緩沖罐，污泥和新鮮蒸汽混合用的動態(tài)混合器組成。污泥在預熱罐中完成預熱過程，熱源來自于緩沖罐產生的廢熱蒸汽；在反應罐中依次完成注泥、反應和卸泥的過程；污泥在緩沖罐中臨時儲存，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，再進入到管式反應器中反應。在反應器中保持污泥的停留時間大于30分鐘。接下來經過兩級換熱，回收熱量，提高系統(tǒng)熱效率。高溫熱用來產蒸汽，共熱水解自身利用；低溫蒸汽可以用來給其他消化池保溫或者建筑加熱。

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

這是我公司在法國里爾馬凱特污水處理廠采用的連續(xù)式熱水解的現場照片。這個項目的日處理能力是60噸干泥。熱水解采用12米長的管式反應器，外殼包有保溫層。這座污水處理廠環(huán)河而建，威立雅為其進行了水廠處理工藝的升級改造，采用了緊湊型工藝，增設了三級處理工藝。泥區(qū)主要采用熱水解+消化+干化的處理工藝。

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

這是威立雅在南布達佩斯污水廠的聯合厭氧消化的業(yè)績。增加聯合厭氧消化之后，沼氣產量提高了4倍，熱電聯產產電提高的3倍，能源自給率達到80%。

跟消化相關的技術，都會有沼氣產生。因此，威立雅也開發(fā)了基于膜工藝的沼氣提純技術。采用中空纖維膜，利用二氧化碳和甲烷在膜中不同的透過速度，實現甲烷的分離和提純。 

第二類在這里想和大家分享的污泥處理技術是污泥焚燒。威立雅的污泥焚燒技術主體工藝采用的是鼓泡式流化床焚燒爐。它是由風室、拱頂、砂床、燃燒室、爐頂和煙道組成。污泥在爐內燃燒，遵循“3T”規(guī)則，煙氣經過換熱和煙氣處理工段，最后處理后的潔凈煙氣達到歐盟2000標準排放。由于焚燒爐是用耐火磚砌筑而成，內部沒有移動部件，所以運行穩(wěn)定，維護費用低。

污泥焚燒后煙氣進入的下一設備是煙氣換熱器。換熱器實現兩個功能：第一個功能是給流化空氣預熱；另一個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換成飽和蒸汽，供給干化機使用。

經過換熱之后的煙氣，它的溫度已經降低到200度左右，可以進入煙氣處理工段。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，反應產物被后續(xù)的布袋除塵器截留。 

香港污泥焚燒是目前世界上最大的污泥焚燒項目。日處理量2000噸濕泥，含固率30%以上。該污泥處理廠接收來自于全港11座污水廠產生的污泥。這些污泥通過船運運輸到污泥處理廠所在地——屯門。項目的整體設計已通過香港環(huán)保建筑協會的評估，體現了可持續(xù)發(fā)展的理念。廠區(qū)內部建有海水淡化廠，供工藝用水使用。污水全部回用，不像深圳灣排放。熱量全部內部利用。

該項目位于香港西南部，面向深圳灣。處理廠由兩條處理線完全相同的A廠和B廠組成，里面包含了污泥接收、焚燒、煙氣處理以及汽輪機發(fā)電等工藝。煙囪完美的和行政樓結合在一起。 

這個項目煙氣處理采用的是干法處理工藝，煙氣產生的飛灰和余渣在送到填埋場填埋。廠區(qū)的整體設計與自然完美的融合在一起。在進行項目設計的時候，香港環(huán)保署向我們提出了一個要求。香港的污泥焚燒廠不僅僅要實現污泥焚燒的功能，還要為共眾普及環(huán)保意識提供平臺。因此，我們在設計的時候兼顧考慮了公眾環(huán)境教育中心，展覽長廊，報告廳等設施。

該處理廠還設置了輔助用途，比如設置了泳池、足浴、咖啡廳等。泳池中的溫水就是煙氣余熱換熱來的。

香港污泥焚燒廠是香港政府對減少碳足跡承諾的一座樣板工程，是創(chuàng)立公眾環(huán)保意識的社會資產。這座未來型的建筑物將成為香港的地標。2016年香港T-PARK污泥處理項目獲得香港設計協會DFA亞洲最具影響力設計獎。最后，污泥焚燒是適合中國國情的，針對特大型和大型城市污泥處理處置的切實可行的方法之一。