威立雅關于污水、污泥處理的解決方案
威立雅水務工程公司亞洲地區技術總監陳曉華結合案例分析，介紹了熱水解、熱氧化、焚燒技術等幾種污泥處理解決方案。
尊敬的各位女士、先生們，各位專家，大家下午好！首先感謝組委會和大會的組織者給我們提供了很好的機會。
今天要介紹的幾個工藝，是熱水解工藝，污泥的焚燒、混燒，最后是污泥的濕式氧化。這些工藝都需要組合，組合起來的效果比單一處理更好。后面有兩個案例，一個在布魯塞爾，另一個在青島麥島。
現在污泥的問題非常大，全世界范圍內，大概每年以4%的體積在增加。這主要是因為污水的處理量增加了，還有對水質的要求提高了。在世界范圍內對于污泥的要求也越來越高，還有公眾對于污泥處置持反對的態度，不想在土地里面應用，害怕有臭氣和瘋牛癥。也不想有溫室效應，也不想做填埋，因為害怕有臭氣和地下水的污染問題。還有增加污泥處置限制以后，會給污水處理廠帶來運營的問題，成本也提高了，而且要求有更高的技術。
在歐洲，污水處理廠經常引進大量人口排放的污水，一人一天排200升的污水，量會非常大。它的減量是怎么一步一步實現的？它是通過濃縮之后產生5升的原泥，然后一步一步地使污泥減量。
污泥的熱處理工藝
我用表格匯總了大部分的污泥處置工藝。高溫消化對于減量沒有太多的作用，但是在消毒方面有很好的效果。中溫消化對于減量有一定的效果，但是對于消毒沒有很好的效果。
熱水解＋消化
在污水處理廠的運行過程當中，把污泥進行濃縮，濃縮到含水率85%左右，沒有達到干化的程度。然后讓污泥進入反應器里，通過高溫和一定的壓力，讓它的進行水解。之后污泥通過熱交換，進入消化池里面。
這是熱水解加消化的例子，這兩種工藝的組合，會產生比較好的協作作用。主要有三個目的，第一是增加產氣量，在消化的過程中比不熱水解的產氣量大25%左右。第二個是減少污泥量，這是通過兩個辦法實現的，一是通過熱水解消化以后本身污泥量就減少了，同時含固率也提高了，這兩個結合起來就把污泥大大減量化至少50%以上。最后熱水解的質量還是很高的，在170、180度的情況下運行著。
在運行當中分兩個階段，第一個階段叫熱水解過程，它的反應的溫度大概在140到170度左右。停留時間是20分鐘到60分鐘之間。原理是把污泥在高壓鍋里面煮完之后，污泥得到了降解，有機物從長鏈變成了短鏈。第三個好處是水解性大大提高了，提高15%的含固率的污泥。第二個是厭氧消化，理論上要做高溫消化，55度也可以達到同樣的目的。在法國有一個實例，我們對三種方案做比較，最后選擇了水解加中溫消化，現在正常運行著，覺得這個方法是最好的。這座水廠比較小，水解加中溫消化與水解加高溫消化原泥是一樣的，進泥濃度中溫消化加水解是130，中溫消化是50，高溫消化也是50，消化池體積中溫消化與加水解是435立方米，中溫消化是1608立方米就夠了，而高溫消化是919立方米。所以水解加中溫消化是最好的。
熱氧化
這種工藝可以避免重金屬在自然界的累積。在熱氧化技術方面有專門的焚燒爐，我們現在做得最大的是每小時3.7噸的，是一個非常大的焚燒爐了。我們現在還要推薦小型污水處理廠適合的另外一種排毒式的污泥焚燒爐。接下來我們可以推薦混燒的注射裝置，就是把脫水污泥注射到城市級焚燒爐里。因為在一些歐洲的城市，比如說布魯塞爾，所有的居民都反對污泥式焚燒爐，所以以熱氧化焚燒爐中的標。還有很多的水泥廠對于水泥干燥爐感興趣。
下面介紹一個流化床焚燒爐，它遵守了“3T”規定，其結構沒有任何的轉動部分。從下到上首先是風室，在里面注入流化氣體，這個流化氣體已經預熱過了。接下去有一塊汞板把燃燒室和下面分開，在上面布置了很多的噴頭，上面有一層沙子，大概有一米厚。在運行當中這個沙子大概有1.5米到2米之間。在錐體之間有很多的接口，污泥也從這里面打進去，上面是一個爐膛，這里面要求燃燒時間是2秒鐘。最后燃燒以后，盡量不產生爐渣，把產生大量的灰和廢氣，一直被送到下游的處理構筑物，下游的熱構筑物是一些交換器。
接下來還有幾張熱交換機的照片，熱交換之后要進行廢氣處理。第一個階段是除塵，必須把大量焚燒以后的灰塵去掉。有兩種辦法，一個是濕式處理，二是干式處理。除塵在大型的污水處理廠，我們采用靜電除塵器比較多，如果是小型的，我們采用靜電分流器就可以了。這個是廢氣處理的濕式處理范例，通過兩級的濕式處理，然后把溫度提高上去，進行排放。
這個是干式處理，這個原理比較簡單，在兩級除塵過程當中，要加兩種藥品，第一種是碳酸氫納還有二氧化硫，這是為了提高氣體的質量。
污泥焚燒的過程中還可以發電，在污泥進入總的熱量的5%就是電量。現在在俄羅斯圣彼得堡北部有三座污水處理廠的焚燒爐正在調試。這座污水處理廠的焚燒爐可以提供3000千瓦的電量。
結論就是說污泥焚燒投資是一個保值的投資。
接下來有幾個案例，一個是法國的土倫市地面污水處理廠的直徑，它的直徑是6米，處理每小時5噸的干泥。第二個是法國巴黎郊區的哥倫布污水處理廠，設在市中心，是巴黎的郊區一座衛星城市。外面做過一些美化，廢氣處理是處理程度比較高的，每小時有2噸干泥。這個是丹麥的一座焚燒爐，每小時200公斤；這是法國的魯昂2座污泥焚燒爐，每小時1.5噸干泥；這個是西班牙的薩拉科薩，每小時2噸的干泥。這個是我們和圣彼得市堡合作的，合作非常愉快，這樣他們北部有三座污泥焚燒爐也委托我們建造，三座最大的污泥焚燒爐是每小時3噸的干泥。最后一個是法國的圖盧茲，一開始用的是污泥的干化，最后發現在按照程度上不是特別好，而且能耗非常大，配置的操作人員非常多，最后市政府決定不添加干化機，要添加污泥焚燒爐，這樣熱能夠達到平衡，直接焚燒，操作起來也非常方便。
污泥混燒介紹
接下來給大家講污泥的混燒。這是一個典型的垃圾焚燒爐的流程。這是一噸垃圾被燒掉以后，產生了250到350公斤的爐渣。同時，在廢氣處理當中，加15到40公斤的石灰。最后產生了30到50公斤的灰。
混燒有兩種混燒，一個是干化污泥的混燒；第二種是脫水污泥的混燒。我們建議用脫水污泥直接焚燒比較好，因為干化污泥焚燒首先要添干化機，是一筆不小的投資。而且我們發現干化污泥混燒的時候，垃圾的處理能力要降低，而通過脫水污泥噴灑進去之后，爐子的能力是不變的。
它的噴灑系統非常簡單，是通過泥斗儲存污泥，然后打進去。這個照片是每小時1噸污泥，如果需要2噸，就需要兩個注射器。現在比較現代化的垃圾焚燒爐是逆向流的，這樣不能從上面安裝，要在爐子的兩邊安裝。一般來說是要安兩臺注射器的。
在瑞士的一個案例，投入率15%，對于尾氣和爐渣、爐灰還有結論等等都沒有影響。混燒和混燒的結論是適合污泥的最終處置手段，對大型污泥處置非常適合，而且投加率是15%，所以我們覺得混燒比焚燒更適用。其運行條件是240度，完好混合反應器，最后是800的純氧。
幾種污泥處理組合工藝介紹
一種是半干化加焚燒，在這個過程當中，焚燒可以提供熱量給干化器，根據每個層次的情況不一樣，可以提供100%的熱量。這個方案非常適合中國的國情的，因為中國的國情是，污泥含水率比較高。有的時候我們做方案的時候覺得這個方案是比較好的，所以從35%到40%的含固率的污泥半干化后再進行焚燒比全干化焚燒更經濟。
還有一種是消化加干化，這是得到熱平衡的，又可以把污泥干化了，又可以把消化池免費加熱了。
下面一個組合是消化加焚燒，首先把污泥進行30%的減量化，再輸入爐子里面，這樣尺寸可以小一點，然后生產沼氣把爐子打進去，因為這個是不容易熱平衡的。
布魯塞爾污水處理廠有72600噸干泥，現在正在做調試的過程中。
最后是青島的污水處理廠，和上海市政院一起合作的。它的污泥情況這樣的，首先是兩座消化池，接下來是采用干式的儲氣柜，通過儲氣柜下面的發電機供電，供應50%的電。剩下的熱水可以為消化池加溫。
那么污水處理廠有兩座消化池作為消化，它的污泥的產量是48噸左右，濃度是38克/升，直徑是29.3米，設計當中總的回收量是1933千瓦。
這個是兩座消化池，這個是泥水熱交換器，這個是雙燃料爐，這個是雙模式的儲氣柜，還有火炬。這個是發電機，最后設計的發電量是1600千瓦。發電機兩個月以后要投入運行，現在正在跟電力部門溝通，還有一些細節，電力部門已經批了。麥島的經驗就是比較高的產氣率，可以產14500到15000噸的氣。還有一個好處是低硫化氫量是低于20ppm，這對于國內的消化是非常不錯的。
最后的結論就是愿意和業主、市政府一起找出一個好的解決方法，現在污泥的處置方面，奇跡般的技術是比較少的，不容易出現，我們需要的是合適的方法。
謝謝大家！
提問：陳先生你好，你說工藝里面有一個是熱水解加中溫消化，是不是需要往里面添微生物？還有，這種工藝跟單獨的熱水解相比具有哪些優勢？
陳曉華：在啟動運行的時候可以把別的污泥連接一下，這樣正常運行起來會正常產氣，而且產氣的量比一般的中溫消化高很多。熱水解設計當中，我們公司不是第一家研制出來的，以前有一個挪威的公司，它用三個反應器，間歇式的。我們公司研發出來是兩個反應器，在里面通蒸汽，可以產生沼氣，讓它把蒸汽注入到反應器里面，讓它停留半個小時。這樣通蒸汽的時候壓力可以抬到8公斤，這樣160克的污泥，變成120克左右。這個污泥熱水解以后，160克變成了120克進入到消化池。因為我們做了熱交換以后，讓這個污泥降溫到40度，所以40度的污泥注入消化池以后，就不需要熱交換系統了。這個消化池設計起來比較簡單。
這個是污泥焚燒爐介紹的視頻。（播放VCR）這就是污泥焚燒爐的結構，這下面是污泥的投加點，下面是風室，有硫化氣體，硫化氣體有150度左右。下面有一層沙子，下面是750度，到了上面是850度的溫度。污泥從沙子里面投加之后，全部變成了碎片，上面是焚燒爐的爐膛。在爐頂上面可以噴灑一些輔助燃料或者是浮水，把它溫度控制在850度以下，燒完以后灰和廢氣全部被送到下游的購置物。這就是一層沙子在燃燒時候的情況。這個就是儲存器，處理一些廢氣，滿足歐洲的排放標準，然后灰可以當成建筑材料。這個灰出來以后要稍微撒一點水的，因為在運輸當中防止產生灰。這個是比較好的工藝，可以做到能量回收，而且在廢氣的排放上面滿足要求。
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