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郝晓地:干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向

本文摘要:报告人:北京建筑大学北京未来城市高精尖创意中心中荷未来污水处理技术研发中心郝晓地 教授郝晓地:各位来宾下午好!刚主持人也讲解了我讲话的题目。这两天我注意到大家大部分谈论的是技术,2020-03-09 我谈理念和思路。 因为在我看来理念比技术最重要,思路比方案高超。我是这样指出的。 2020-03-09 我讲话的大约的内容主要就是这么多。谈及污泥处置处理,必不可少的牵涉到到污水处理的问题。 大家告诉,剩下污泥是污水处理的一种所附产物。

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报告人:北京建筑大学北京未来城市高精尖创意中心中荷未来污水处理技术研发中心郝晓地 教授郝晓地:各位来宾下午好!刚主持人也讲解了我讲话的题目。这两天我注意到大家大部分谈论的是技术,2020-03-09 我谈理念和思路。

因为在我看来理念比技术最重要,思路比方案高超。我是这样指出的。

2020-03-09 我讲话的大约的内容主要就是这么多。谈及污泥处置处理,必不可少的牵涉到到污水处理的问题。

大家告诉,剩下污泥是污水处理的一种所附产物。有关污水处理未来发展或技术方向,我早已多次文章还有各种有所不同会议阐述。我曾多次总结过,用“一个中心两个基本点”把未来污水处理技术展开了总结。

“一个中心”就是可持续,这是一个永恒的话题。两个“基本点”就是磷重复使用与碳中和(或者叫碳均衡)。2020-03-09 我的讲话既与碳中和有关也跟磷重复使用有关。

那么,关于碳中和谈得是污水处理的耗电过程,有机物及氮磷除去要消耗能量,碳中和即必须从污水处理厂或污水里寻找能量去填补能耗。回应,大家更好不会想起剩下污泥里有大量含能有机物,这也是我们做污水处理人所注目的,所以,污泥厌氧消化从传统到现在,以至于有更加多的人前赴后继对厌氧消化展开优化提升其能量转化成效率,还包括前处置,比如说,高碑店现在的热水解,就是期望最大化把污泥中的有机能源转化成出来。但是,我们做污水处理的人忽略了一个问题,就是说除了有机物构成的化学能以外,还有大量污水中的余燥能。

请求大家看这个图,有机物中的化学能与污水中余燥能比起,很少、很少。理论上一个75%,一个25%。

也就是说污泥中有机物的化学能只占到整个污水中创造力的25%,75%是热能。我们给大家再行看这样一个概念,也就是说我们所注目的厌氧消化转化成的能源占到整个污水中的创造力,理论值是25%。那么这25%的有机能源又能转化成多少呢?似乎这是个理论值,不有可能100%转化成。

我们来看这个三环、四环污水创造力计算出来图。刚提及的25%有机物化学能,经过线性规划的厌氧消化以及热电联产后,电、热一起用(线性规划的),即,现在技术手段、设备所能超过的,不能转化成将近15%。我们测算了一个厂,只有13%。

这个是化学能,我们根据是污水处理厂COD=400mg/L。因为COD就是能源,大家看这个大黄圈就回应理论化学能,我们给它换算成电能,理论化学能COD是400的话,每立方米污水中所含1.54度电,当然这是理论值。经过厌氧消化、热电联产后实际需要确实转化成的能量只有13%,折算0.2度电。

而我们测算的实际污水处理厂的能耗是0.37度。也就是说,你要想要超过碳中和还有47%的缺口,也就是说化学能过于用!过于用,于是我们就想要,过于的能源,即,这个赤字的能源从哪来呢?我们就想起水源热泵。这是一个水源热泵经过测算的数据结果,如果说水源热泵按4度温差萃取热量的话,在冬季供热的时候,理论能量大约是4.64度电,这是理论的,也就是污水余温含的热量。

但是,实际水源热泵也不有可能100%把理论值全部转化成,经过实际计算出来,还包括线性规划的水源热泵,我们找到只有38%可以转化成为能用的热能。也就是说,这38%意味著每立方米污水中大约有1.77度电(当量)可以转化成。加热器时它的能量效率不会较低一些,大约1.18度电,但也较为低。

因此说道,刚才谈了化学能需要符合53%的能耗,其余47%我们要用非常少的水量热量互相交换,比如说供热的时候9.8%,将近10%,加热器的时候14.7%,还将近15%,就可以符合碳中和47%能量赤字。从这个图上的结果来看,我们从污水中重复使用能量更加不应注目热能,而不是传统上理解的有机物化学能,也就是所谓的厌氧消化。

因此,从能量角度上说道,我们指出污泥处理路线应当策略性的转变,这就是我2020-03-09 要给大家谈的理念。接下来我们再行详尽融合工艺展开能量衡算、投资成本、运营费用分析。

污泥终极处置是这样一条路线。在此之前我再行说道一下,很多人这次会议还有以前的会议回答过我,郝老师,你实在污泥处置有什么好办法吗?你常常写文章,对国际上的事情理解的多一些。

我说道用两个字或者是两个极端可以总结:“扔到”、“火烧”。扔到最简单、最低廉的办法,但是不会被捉的,所以,“扔到”这个极端似乎回头必经。那么,再行看另外一个极端。

如果无法扔到了,无论是填平、回田,这条路就杀了,欧洲情况就是这样。如果这条路是杀的,下一个极端就是火烧了。正处于中间阶段的好氧肥料和厌氧消化都有可能是权宜之计。

我首先把结论说道出来。一个是“扔到”,似乎“扔到”认同是敢的。有人说道做肥料,首先环保部、农业部、卫生部不想肥料进田,就是说污泥肥料回田有病原菌,有这个重金属那个重金属。

我说道,就是这些部门不设置容许,农民也会要你的污泥。为什么?大家想一想,农民现在连自己的粪尿都不必了,要你的污泥!农民要的是肥效,要能长庄稼、打粮食的化肥,污泥肥效颇高粪尿,做园林还为了让(但也无法长用!),肥效是缓释的。

所以,我说道污泥抵田是条死路。很多人污泥可以说道做绿化,我说道可以,对人体没有损害。

但不要忘了污泥里还有大量的无机物,一年两年还行,三年五年行,十年二十年,最后肥堆的比树都低了,草没有了、树根也被显露了,所以,这也是一个死路。我说道新疆有可能可以乱扔,但昨天有人说道了,我们在新疆做到项目乱扔也不会被捉的。新疆也不想扔到,所以,污泥乱扔预见是一条死路。

因此,最后只有去“火烧”!但是,“火烧”必需要经过机械水解,含水率99%的污泥首先降到80%;然后,再行冷干化到40%以下。到40%就可以谦和自燃了。火烧,但污泥烧毁千万无法放到水泥窑中同水泥一块火烧。

这样不对。不会把磷就全部相同在水泥里,磷再也不能回用了!所以,要分开火烧。

最多可以跟有机垃圾一块火烧。烧完以后,大量的磷都在灰分里面,必须萃取。当然了,大家告诉,水解、冷干化、分开烧毁都是要输出能量的,当烧毁之后也不会产生能量。现在我们有一个问题,就是输出能量和产生的能量能否超过均衡?我们必须计算出来一下,如果能打个平手那就是很真是的事了。

接下来我们看一下计算结果。大家告诉,机械水解有各种各样的方法,99%~80%,这里佩了很多技术与设备,我也不一一汇报了。少见的是带式压滤机,能超过80%含水率的拒绝,所以,我们就以带式压滤机为事例展开计算出来,大约耗电折算成干液体每吨是60千瓦小时,即,60度电。

冷干化,也就就是指80%~40%,我告诉做干化设备的人有很多,到40%以后基本上就可以谦和自燃了。干化的时候输出热能展开冷却,所须要热量一个是用作污泥中水分加剧继而冷却的热量,还有就是污泥加剧的热量。

干化又分两种,一个是高温干化,一个是低温干化。高温干化可以用高温烟气、短路蒸汽,甚至燃油等。

这是高温干化热量的一个计算公式。还有低温干化,在20~80oC范围均可构建。

当然,晒太阳也是干化,这是大自然干化。温度越高,干化反应时间就越高。昨天我跟做干化设备的人讲过,他们说道我们必须低于的水温是85oC才能构成热蒸汽。

关于低温干化,刚才也谈到了污水余温,水源热泵。水源热泵输入的水温是40~80oC,恰好跟低温干化所须要温度十分相似,所以,可以以备利用水源热泵。分开烧毁,含水率40%~0%。

不能与水泥窑混烧,但可与有机垃圾混烧。烧毁有热量损失,焚烧炉输入的热量,比如说炉内壁挂损失、焚烧炉风扇损失等等,所有损失加在一起,以鼓泡流化床为事例,大约就是7%,即占到烧毁产生热量的7%,这都是有文献可考的。污泥烧毁也产生热量,这个热量主要跟有机质有关,这个是计算公式。

我们国家有机质含量比较低,在30%~60%的范围,我们计算出来时所取污泥有机质含量中间值53%,北京大约是60%。计算出来污泥燃烧热为1.2GJ/kgDS。这是有所不同国家污泥燃烧值,中国大约在个范围,平均值是11850kJ/kgDS。

我们的计算出来跟这个1.185GJ/kgDS基本相似,这都就是指文献来的数据。这样经过计算出来以后,污泥水解+干化+烧毁,水解要输出能量,干化要输出能量,烧毁产生能量;最后的结果不会找到总耗电是3091度电每吨腊液体。

总生产能力11.1GJ,利用热电联产切换为电当量为2467度电。也就是说整个工艺的能量输出为624度电。下面是详尽的计算出来表格,不谈了。我们再行看一下工艺成本,还包括投资成本、运营费用。

我们以活性污泥法为事例,以处理量为50万吨/日的厂举例展开匡算。机械水解污泥产量为400吨/日(80%含水率),腊污泥为80吨/日。投资成本有基础设施成本、设备成本,运营费用里面有电、水、药剂、工资福利、保险费大修等等。最后计算结果是,投资成本大约是每吨腊污泥是374万元,运营成本每吨腊污泥是2663元。

工艺较为。我们告诉,用重力稀释可以把污泥含水率降地两、三个百分点。有什么益处呢,能叛体积!比如说,从含水率99%降至97%,体积之后可增加2/3!这样的话对机械水解、污泥干化、分开烧毁设备体积可深感增加,后面的投资、运营酬劳也都较少了。实质上,重力稀释能耗比较以上能耗来说是非常少的,可以忽略不计,能耗节省没过于大的意思。

虽然体积的增加造成后面设备基础设施、运营费用的节省,但前面重力稀释池仍必须投资、确保。这样的话,我们综合计算结果是,这样一条工艺投资成本是456万元,运营成本是2755元。

可与上面展开一个较为。第二个较为就是跟传统厌氧消化展开较为。传统厌氧消化前面有重力稀释,含水率99%~97%,然后厌氧消化,含水率再行稍微减少一点点。

因为厌氧消化之后最少还有60%左右的有机物残余,你还得水解、干化。干化后污泥烧毁是跑不掉的。

大家看一下,我们厌氧消化以后含水率按97.5%计,剩下污泥有机物含量是53%,煮污泥VSS/TSS是37%。各个单元能量消耗,以及厌氧消化产生能量,污泥烧毁产生能量计算出来,清净结果是,这条工艺总能耗是3730度电,总生产能力是12.95GJ,利用热电联产切换为电当量为2878度电,能量赤字852度电;我们清净输出的能量每吨腊污泥为852度电。

跟刚才引荐的工艺624度电能输出大很多。下面是个详尽的计算出来表格。最后,把我们引荐工艺与重力稀释后再行机械水解、干化烧毁工艺,以及传统厌氧消化后干化烧毁工艺展开一下较为。

必要干化烧毁能量消耗是大于的。从投资和运营成本来看,无论是投资成本、运营费用,在这三个较为中都是低于的。最后获得这样一个结论,我们所引荐的工艺,机械水解、热媒干化、分开烧毁,它在输出能量节省、投资成本、运营费用方面都是低于的,尤其是能量赤字可以增加27%,基建投资增加41%。这是大家最关心的,必要火烧是不是成本高、能耗低?大家想到能耗还较低了228度电。

关键是能量输出增加了27%,基建投资增加了41%。这个是十分相当可观的。如果使用水源热泵获取热量,那么这个节省将更大,这个效益将是更为显著。

现在主要是靠烧煤、烧油获取化石能量。前天早上我看见一个消息,美国纽约一个知名律师、生态活动家在纽约一公园烧毁自杀身亡了,什么原因?他就是以他的死来抗议人类过多倚赖用于化石燃料对生态导致严重破坏,以他的死来警告人类。

所以我们都说的也应当明白为什么。最后的结论,机械水解、热媒干化、分开烧毁终将是污泥处理的终极方向。谢谢大家!主持人:谢谢郝老师!不愧为北京未来城市创意研究中心的教授,他明确提出污泥烧毁新的技术观点,指出是必要水解+热媒干化+分开烧毁。

做到了一些详尽的能耗分析。本来是半小时,谈了25分钟,咱们托两个问题。本来是半小时,谈了25分钟,咱们托两个问题。

发问污泥烧毁之后的灰分,是当危险品处理还是什么?郝晓地灰分应当不是危险品,它是一种资源。刚提及了把磷从灰分里面萃取以后,甚至还有其他简单的元素,然后做到建材,它当然不是危险品。哪来的危险品?无非就是担忧烧完以后重金属,我们可以某种程度去萃取重金属,而不应该危险品处理。

发问我们参观过污泥分开烧毁项目,都把它作为危险物定义了。郝晓地那是定义人的眼光受限、科学知识受限。

发问为您起立。主持人:下一个问题。发问您说道污泥分开烧毁产生的热能跟干化自身滑污泥的这个热能给定,是基本给定还是什么?郝晓地我们提倡、引荐的污泥处理路线是机械水解+热媒干化+分开烧毁。

这个总的输出能量和生产量能量有稍微的差异,劣在哪呢?你要输出624度电。也就是说有624度电的赤字,而厌氧消化+干化烧毁是852度电。大家没想到吧!都说道厌氧消化以后应当生产能力啊,它怎么耗电更大呢?因为厌氧消化生产能力,它本身也必须耗电,再者,污泥消化生产能力后,烧毁热能之后较低了。我说道的厌氧消化还没算热水解能耗和投资,如果再加热水解则不会更大。

大家没想起吧,在我谈之前很多人都指出这个厌氧消化应当是净能耗较较少。实质上不是的,它是个耗电过程。发问烧毁产生的冷跟机械压滤特干化这两者之间差624度电。

郝晓地水解+干化+烧毁。三个单元特一起。

发问如果水解去除呢。郝晓地你的意思是说道从99%必要干化到40%?发问一般给你的污泥是80%的含水率。

郝晓地那是机械水解之后。发问对。

我就是说机械之后的,80%到40%所必须的热能跟40%含水率污泥火烧了产生的热能。郝晓地刚我的片子里仅有有,我现在记不清了。

走我们下面可以之后交流。主持人:好!由于时间关系,有问题下面再行跟郝老师交流。

谢谢郝老师!。


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