污泥作为污水处理的副产物,具有一定的危害性,处置不当会产生二次污染,因此,从污泥的产生、运输到无害化处置,各个环节均应建立相应的监管体系。但从现状来看,“重水轻泥”现象普遍存在。
9月8日-11日,由《中国给水排水》杂志社有限公司、中国市政工程华北设计研究总院有限公司、上海仁创环境科技有限公司等多家单位主办的2024年城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会在广州举办,大会围绕污泥处理处置与资源化等主题,鼎力打造中国污泥处理处置核心品牌生态圈。
作为主办单位之一的仁创环境是污泥处理处置方案解决商,致力于低运营成本的污泥处理处置技术。这一切根基于自主研发+本地生产+国际合作+工程实践:32名技术及研发人员、15名工程项目负责人、45项公示的污泥发明专利、10项授权的污泥发明专利。截至2024年仁创拥有电渗析板框脱水干化、MVS污泥干化、热风太阳能干化等10项污泥发明专利,仁创获得“国家高新技术企业”称号及“创新创业奖”、“专精特新奖”等多项荣誉,同时拥有建筑机电安装工程、环保工程专业承包三级、市政总承包三级设计资质。
“阻碍发展的归根结底还是一本经济账不好算,这种情况下,只能弱化矛盾,转移矛盾。这里的矛盾就是指既要将污泥处理好,又要节约成本。面对这样的矛盾,如何解决矛盾,这就需要我们打通污泥处理处置的任督二脉!”
这是上海仁创环境科技有限公司销售总监苗蕃在会上的发言,他就污泥处理处置中投资和运营成本太高、邻避效应、设备运行不稳定等问题分享了自己的经验,得到了参会专家的一致认可。
方法一:机械脱水将污泥中水分低成本压出
苗蕃首先算了一笔经济账。他对比了不同脱水设备后的污泥干化到40%含水率需要去除的水量(吨干基)。
从上图可以看出,含水率在60%以上时,需要去除的水量是很大的。当含水率降到60%后,挤出水的量已经很小了,是80%的四分之一。换句话说,含水率80%的污泥,降到含水率40%的过程中,含水率降了一半,挤出水的量其实降了一大半(四分之三)。因此,可以得出结论,含水率大的污泥,前期通过机械脱水设备将污泥中水分压出是有必要的。脱水后再干化,就会节约大量成本。
接下来,苗蕃介绍了企业的三种核心技术产品。在污泥的机械脱水干化方面有着各自的优势。
1、UTC滤布行走板框压滤机
苗蕃介绍了仁创环境生产的UTC滤布行走板框压滤机。该类型设备自投入以来稳定运行,在污泥减量化方面始终先行一步,且走在世界前列。
污泥脱水投资和处置费效比
按照20年考虑脱水+干化,折算成80%含水率吨泥干化到40%含水率来计算,离心脱水机+干化及板框脱水机+干化两种方式,设备投资成本差别不大,但板框脱水机+干化设备20年运营成本只是离心脱水机+干化设备的一半。
2、UTC无人化滤布行走压滤机
UTC无人化滤布行走压滤机采用韩国UTC品牌,有着30余年的技术经验,自动化程度高,全过程无人值守,滤布行走式自动快速同步卸泥,出泥含水率60%,不投加石灰,且占地面积小,除臭简单且效果好,除臭指标可做到无量纲20;
出泥泥饼薄(1.5cm左右),出泥含水率更低无“溏心”现象,卸泥过程中滤板一次性打开;
滤布常洗常新,每块滤板下部设置滤布清洗喷头,每天可多次在线清洗、含水率和产能不衰减,滤布使用寿命长。
3、滤布行走真空脱水干化一体式压滤机
该设备是对UTC无人化滤布行走压滤机的改进,即增加了真空脱水的功能。含水率可将至10%-40%。
设备采用能量回收的热泵运行模式,低温低压运行,一体化设计,干化效率高;只需投加少量PAM和铝盐或铁盐;滤布行走式全自动落泥,无需人工辅助产泥;选用耐高温滤板,金属加热板,优质滤布,可保证使用寿命更长。
苗蕃还补充说,该设备可以根据客户的具体需求,自行设置和调节,因此受到了广大客户的欢迎。
方法二:通过能量回收有效降低干化运行成本
苗蕃算了笔能量回收与运行成本的账。
同样是去除一吨水,通过三种方式的成本对比可以看出,干化+能量回收可有效降低运行成本。相比于一般干化,干化+能量回收可省下一半的成本。
苗蕃强调,干化设备作为承上启下的一环,必须要稳定、可靠。
仁创环境的圆盘干化设备在广州四个项目得到了成功的应用。由于传统圆盘干化使用电锅炉,高温高压下,热源代价高。因此,圆盘干化机进一步演化为低温盘片式真空干化机。
苗蕃总结了该设备的优点:
(1)整个干化过程在负压低氧常温的环境下进行,工质温度90-100℃ ,干化温度50℃左右,真空压力-0.9bar;
(2)热能损失小,方便废蒸汽的能量回收,热利用效率高;
(3)热源可以采用水源热泵或者空气源热泵,可以利用污水厂的低品质热源,运行成本低;
(4)整个设备是由圆盘干化机发展而来,本质上是一个金属换热器,耐腐蚀、低速耐磨。
方法三:通过碳化有效降低焚烧运行成本,规避邻避效应
这里,苗蕃算了笔污泥焚烧、碳化投资及运营成本的账。
通过引进奥地利和德国的污泥碳化技术,可以有效降低焚烧的成本。投资成本方面,折算成80%吨泥计算,完全焚烧成本约100万,碳化成本约为70万。运营成本方面,完全焚烧成本约400万,碳化成本约为300万。
仁创的高温螺旋碳化技术设备采用单螺旋式结构,模块化、系统布局紧凑,易于安装,高温运行无焦油困扰,设备占地面积小,吨泥5-10平米,可在污水厂内布置。污泥热解能量自给自足,同时输出富余热量供给污泥干化,可有效降低运行成本,且热解碳化过程几乎无粉尘产生,只产生可燃气体及少量氮氧化物,硫氧化物几乎没有,尾气总量是完全焚烧30-40%,尾气投资和处理成本都大幅降低,规避了邻避效应。
苗蕃还专门介绍了设备的独特之处。余热利用模块可根据需要和应用进行更换。热解气化过程在无氧条件下发生,有机物在500-700℃的温度下热分解。在此过程中通常产生两个主要馏分:固体碳化物和热解可燃气。热解气体为燃烧室提供了可燃气体为碳化提供了高温能量,螺旋热解碳化炉类似燃气锅炉,结构简单巧妙。
方法四:合理平衡投资成本和运行成本
苗蕃又算了一笔投资成本和运行成本的总账。
苗蕃指出,污泥含水率从80%降到60%,再降到40%,再降到0,四种方式20年全生命周期投资及运营成本,可以看出运行成本占了很大比重。如何降低运营成本,就成为项目的关键因素。
通过上面算的几笔账,可以总结:UTC滤布行走板框压滤机打通减量化这一关,能量回收的低温盘片干化打通干化这一关,污泥碳化技术打通最终处置及资源化这一关,设备的稳定性和运营成本是打通污泥处理整体平衡这一关。这样的组合,可以设计出污泥碳化处置路线。
最后,苗蕃总结到,中医上讲阴阳平衡,气血畅通,任督一通,百病不生,污泥之所以难处理,就是因为任督二脉没有打通。但只要坚信一起努力,搞好污泥处理成效与运营成本的“阴阳”平衡,打通污泥处理处置的任督二脉将指日可待!