市政污泥濕式氧化處理SEUE-WAO工藝的生產性試驗研究.pdf

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1、市政污泥濕式氧化處理SEUE-WAO工藝的生產性試驗研究清華大學清華大學/清華蘇州環境創新研究院清華蘇州環境創新研究院市政污泥濕式氧化處理及資源化團隊市政污泥濕式氧化處理及資源化團隊孟繼安 研究員31720222023年2月28日2023年中國工業污泥處理處置大會年中國工業污泥處理處置大會目錄研究背景SEUE-WAO工藝技術生產性試驗結論0102030421PART研究背景3清華大學研究背景-行業現狀1、污泥是污水處理中的、污泥是污水處理中的“世界難題世界難題”2、投資占、投資占30%、運行占、運行占50%以上以上3、污泥中含原水、污泥中含原水30-50%有機物、有機物、30-50%TN、95

2、%TP4、含重、含重金屬金屬、病原菌病原菌、持久性有機持久性有機物物5、環保督查：、環保督查：污泥問題十分突出污泥問題十分突出6、污泥處理處置現狀遠遠落后發達、污泥處理處置現狀遠遠落后發達國家、國家、與我國生態文明建設不相符與我國生態文明建設不相符。7、國外技術國外技術“水土不服水土不服”重水輕泥2021年我國污泥產量達7000萬噸(以含水率80%計)，預計2025年將突破9000萬噸數據來源：中投顧問產業研究中心4“污泥”已成為城市發展的痛點問題，“鄰避效應”突出！清華大學研究背景-現有技術現狀水十條：污水處理設施產生的污泥應進行穩定化、無害化和資源化處理處置水十條：污水處理設施產生的污泥應

3、進行穩定化、無害化和資源化處理處置減量化減量化穩定化穩定化無害化無害化污泥處置/資源化5傳統方式成本高、二次污染嚴重，行業正呼喚綠色傳統方式成本高、二次污染嚴重，行業正呼喚綠色創新創新技術。技術。四種主流路線四種主流路線弊端弊端深度脫水深度脫水+填埋技術填埋技術二次污染嚴重、占地大，二次污染嚴重、占地大，正逐漸被大量城市禁止正逐漸被大量城市禁止干化焚燒干化焚燒 +填埋填埋/再利用再利用能耗高、成本高能耗高、成本高，污染轉移，污染轉移，鄰避效應嚴重鄰避效應嚴重好氧發酵好氧發酵+土地利用土地利用占地大、速度慢，實際難以土占地大、速度慢，實際難以土地利用，產物出路仍是問題地利用，產物出路仍是問題厭氧

4、消化厭氧消化+干化干化 +土地利用土地利用清華大學n 濕式氧化法在美國、日本以及歐洲得到了很好應用和發展濕式氧化法在美國、日本以及歐洲得到了很好應用和發展n ZIMPRO工藝工藝 200余例，主要用于余例，主要用于高濃度廢水處理高濃度廢水處理n 中國僅有中國僅有3例（海寧、北京昌平、成都）例（海寧、北京昌平、成都）研究背景-濕式氧化法技術與挑戰濕式氧化工藝原理圖濕式氧化工藝原理圖濕式氧化法是利用濕式氧化法是利用高溫高溫(150370)和一定壓力和一定壓力（0.5-20MPa），以空氣中，以空氣中的氧或純氧作為氧化劑，在液相中將有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小的氧或純氧作為氧化劑，在液相中將

5、有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小分子有機物的化學過程。分子有機物的化學過程。6n污泥濕式氧化的痛點1)適用范圍廣適用范圍廣2)處理效率高處理效率高3)占地少占地少4)無二次污染無二次污染5)投資、運營成本高投資、運營成本高6)安全可靠性有待提高安全可靠性有待提高1)污泥粘性大，成分復雜，容易污泥粘性大，成分復雜，容易結垢堵塞，輸送困難結垢堵塞，輸送困難2)換熱性能差，熱量回收困難，換熱性能差，熱量回收困難，工藝能耗高工藝能耗高3)高溫高壓，含砂量高，容易導高溫高壓，含砂量高，容易導致閥門等部件磨損嚴重致閥門等部件磨損嚴重4)反應釜為高溫高壓壓力容器，反應釜為高溫高壓壓力容器，操作要求高操作

6、要求高n濕式氧化工藝特點：2PARTSEUE-WAO工藝技術7清華大學以以蛋白質、脂肪、糖類蛋白質、脂肪、糖類等易降解組分為核等易降解組分為核心處理對象，去除污泥主要污染物質心處理對象，去除污泥主要污染物質木質木質素和素和纖維素纖維素在固相產品中被保留下來在固相產品中被保留下來“超低能耗高效安全污泥濕式氧化處理處置工藝超低能耗高效安全污泥濕式氧化處理處置工藝（SEUE-WAO)”8n 濕式氧化法是利用濕式氧化法是利用中溫中溫(180230)和一定壓力和一定壓力（1.6-3.2MPa），以空氣中的氧，以空氣中的氧或純氧作為氧化劑，在液相中將有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小分子或純氧作為氧化劑

7、，在液相中將有機物分解為二氧化碳、水等無機物或小分子有機物的化學過程。有機物的化學過程。SEUE-WAO工藝技術易降解有機物+O2小分子有機酸+CO2+H2O1.63.2MPa、液相180230清華大學9 節能明顯節能明顯、低成本、低成本 安全高效安全高效可靠性高可靠性高 操作簡單操作簡單、啟停簡便啟停簡便 防垢防堵塞防垢防堵塞 無添加、無三廢無添加、無三廢 現場整潔現場整潔 模塊化設計模塊化設計 全自動化控制全自動化控制 占地節省占地節省u 核心創新技術I-反應泥、反應氣和濾液余壓余熱利用與抗垢工藝技術SEUE-WAO工藝技術清華大學u 核心創新技術II-自清潔高效低阻換熱反應器 高效自清潔

8、污泥高效自清潔污泥-污泥換熱技術污泥換熱技術將污泥氧化反應釋放能量深度回收用于預熱調質將污泥氧化反應釋放能量深度回收用于預熱調質泥。夏季可實現工藝系統自持運行，與傳統技術相比，工藝能耗節約泥。夏季可實現工藝系統自持運行，與傳統技術相比，工藝能耗節約60%以上。以上。三相穿透混合旋流管式高效濕式氧化反應技術三相穿透混合旋流管式高效濕式氧化反應技術(非壓力容器非壓力容器)，使得反應更為高效，使得反應更為高效安全、穩定可靠，避免了常規高溫高壓罐式反應器方案的運行安全風險。安全、穩定可靠，避免了常規高溫高壓罐式反應器方案的運行安全風險。采用自清潔減阻換熱反應技術采用自清潔減阻換熱反應技術，避免了污泥結

9、垢，避免了污泥結垢甚至甚至堵塞和高粘堵塞和高粘污泥污泥多相難輸送多相難輸送等問題等問題，輸送能耗低，安全可靠性高。，輸送能耗低，安全可靠性高。10302.2-2.5MPa180-200200-220501.2MPaSEUE-WAO工藝技術清華大學u 核心創新技術III-污泥處置路徑多樣化本技術主要適用于市政污泥等有機固廢的處理處置。SEUE-WAO富含小分子有機酸，可作為污水處理廠反硝化的補充碳源固相處理產物液相處理產物包裝類紙板的原料添加添加30-50%1陶粒等建材的原料2焚燒34園林綠化11SEUE-WAO工藝技術物流包裝類物流包裝類建材利用建材利用清華大學u主要技術指標 固相含水率35%

10、，減量化75-85%；總工藝耗電 60度/噸泥；不添加任何藥劑；處理時間：1小時；100t/d(含水率80%)污泥處理規模占地1-2畝；投資成本40-50萬元/t，工藝成本50元/t，運營成本100-150元/t。12SEUE-WAO工藝技術清華大學u技術優勢13 環境友好：環境友好：無任何藥劑添加，污泥處理全過程密閉運行，無任何藥劑添加，污泥處理全過程密閉運行，病原菌完全去除病原菌完全去除，無臭無臭氣排放，無煙筒氣排放，無煙筒。無害化、穩定化、減量化效果顯著：無害化、穩定化、減量化效果顯著：有機物氧化可達有機物氧化可達60-80%，泥餅含水率泥餅含水率60%。模塊化設計模塊化設計，便于設計、

11、制造、安裝和運行。，便于設計、制造、安裝和運行。3PART生產性試驗14清華大學u 寧波市政污泥濕式氧化處理中試項目15建設單位：寧波市哈雷換熱設備有限公司處理規模：25t/d（含水率80%）建設地點：建設在污水處理廠內建設用地：600m2處理工藝：SEUE-WAO核心設備：自清潔高效低阻換熱反應器投運時間：2021年7月生產性試驗清華大學16廠房外景固液分離固相產物分離液處理后的水固相產物含水率0.5 COD/TN=8-10*本項工作是由本項工作是由清華大學環境學院環境模擬與污染控制國家重點實驗室清華大學環境學院環境模擬與污染控制國家重點實驗室秦偉秦偉博士后博士后和和中國水環境集團中國水環境

12、集團曹效鑫曹效鑫教高教高負責完成的。負責完成的。清華大學內容原泥（mgkg-1）泥餅（mgkg-1）分離液mg/L銅542953ND鋅5049130.169鎘1.62.6ND鉛60.7102ND鉻1233690.24汞1.22.10610-5鎳84.62330.086砷10.817.70.33721生產性試驗重金屬分布ZhangZ,etal.Variationinmetalsduringwetoxidationofsewagesludge.BioresourceTechnology.2017,245:234-241.4PART結論22清華大學結論23SEUE-WAO工藝具有以下顯著優點：工藝具

13、有以下顯著優點：符合國家政策，符合生態文明建設、循環經濟和資源化理念。符合國家政策，符合生態文明建設、循環經濟和資源化理念。環境友好：環境友好：全過程密閉運行，現場整潔，全過程密閉運行，現場整潔，病原菌完全去除病原菌完全去除，無煙筒、無臭氣無煙筒、無臭氣排放，排放，規避了鄰避效應。規避了鄰避效應。超低能耗：超低能耗：深度回收工藝熱能，充分利用工藝余熱余能，深度回收工藝熱能，充分利用工藝余熱余能，工藝電耗工藝電耗 60度度/噸泥噸泥?？煽啃愿撸嚎煽啃愿撸翰捎米郧鍧崪p阻換熱反應技術，避免了污泥結垢甚至堵塞和高粘污泥多采用自清潔減阻換熱反應技術，避免了污泥結垢甚至堵塞和高粘污泥多相難輸送等問題，可靠

14、性高，相難輸送等問題，可靠性高，全自動化控制，操作簡單，啟停簡便全自動化控制，操作簡單，啟停簡便。高效安全：高效安全：管式反應器更為高效安全、穩定可靠，壽命長。管式反應器更為高效安全、穩定可靠，壽命長。1小時處理，日產日清小時處理，日產日清。資源化處置技術：資源化處置技術：污泥固相產物可通過園林綠化、陶粒和包裝類紙板原料添加物實污泥固相產物可通過園林綠化、陶粒和包裝類紙板原料添加物實現資源化；液相可作為污水處理廠反硝化的補充碳源?，F資源化；液相可作為污水處理廠反硝化的補充碳源。清華大學24清華大學25原泥（干化）濕式氧化后泥餅90%的顆粒粒徑不超過20.25m中位粒徑約為5.79m，濕式氧化后

15、脫水泥餅濕式氧化后脫水泥餅粒徑分布粒徑分布清華大學26清華大學27內容內容原泥原泥濕式氧化脫水泥餅濕式氧化脫水泥餅kJ/kgkCal/kgkJ/kgkCal/kg干基高位熱值干基高位熱值1.4291043413.881.3821043301.6濕基高位熱值濕基高位熱值2.192103523.679.8761032359.38濕基低位熱值濕基低位熱值24.775.928.7091032080.58氧（氧（%）29.122.8碳（碳（%）33.531.9氫（氫（%）5.763.96氮（氮（%）5.763.72硫（硫（%）1.450.985含水率（含水率（%）84.78.2有機物含量有機物含量(%)

16、62.4937.04調節氧化劑流量可控制泥餅的熱值，低程度的濕式氧化得到高熱值的泥餅。調節氧化劑流量可控制泥餅的熱值，低程度的濕式氧化得到高熱值的泥餅。樣品序號樣品序號有機物含量有機物含量%含水率含水率%收到基低位收到基低位熱值熱值kJ/kg120.620.5774.8218.925.3691.3324.526.4863.5清華大學水質指標水質指標CODCrTNNH4+-NNO3-NNO2-NTP樣品樣品1163201676.8886.872.417.6樣品樣品2202402217.61325.230215.3樣品樣品314769192469330.6115.6樣品樣品415077215178

17、226.2116.528分離液水質特征（濃度，mgL-1）分離液稀釋后色度變化（圖中數字為稀釋倍數）*本項工作是由本項工作是由清華大學環境清華大學環境學院環境模擬與污染控制國學院環境模擬與污染控制國家重點實驗室家重點實驗室秦偉秦偉博士后和博士后和中國水環境集團中國水環境集團曹效鑫曹效鑫教高教高負責完成的。負責完成的。清華大學碳源碳源硝氮濃度硝氮濃度（mgL-1）工藝工藝C/N溫度溫度（）比反硝化速率比反硝化速率（mg N(gh)-1）混合液污泥濃度混合液污泥濃度（MLSS，mgL-1）參考文參考文獻獻乙酸鈉乙酸鈉20.79SBR35253.8350014葡萄糖葡萄糖19.65SBR35250.29350014葡萄糖葡萄糖40批次1022-232.093880（VSS）15乙酸鈉乙酸鈉40批次422-235.73830（VSS）15乙酸鈉乙酸鈉35SBR5.5-6室溫16.3（VSS）2800（VSS）16葡萄糖葡萄糖99.6批次3室溫9.42261017葡萄糖葡萄糖10批次8200.934715本研究乙酸鈉乙酸鈉10批次8202.724715分離液分離液10批次8201.034715分離液分離液20批次8201.14715分離液分離液30批次8201.28471529表4分離液及傳統碳源葡萄糖、乙酸鈉的比反硝化速率一覽表清華大學30