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水看世界|日本污泥处理技术应用

 郭东俊 2019-10-20

《净水技术》

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随着城镇污水处理规模的扩大,污泥作为副产物也大量产生。目前我国共有城镇污水处理厂4000余座,年均污泥产量5000余t。然而污泥处理在我国仍然相对滞后,亟待发展。2016年,全国污泥处理率仅达到33%。十三五期间,我国将更加重视建设资源型及生态环保型社会,根据《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》的颁布规定,计划到2020年底前,我国地级及以上城市污泥无害化处理处置率应达到90%。污泥产业面临前所未有的机遇与挑战。日本在污泥处理处置方面起步较早,经验较为丰富,可为我国污泥处理处置提供借鉴。

日本污泥处理技术研发/应用情况

目前,日本污泥处理的典型技术包括焚烧、熔融、碳化等,其中焚烧为主,碳化的利用率在逐年增大。日本不断尝试新技术,对污泥进行减量化、无害化、稳定化处理,并包括转化为沼气和固体燃料等能源,进行建材利用、制作肥料等资源化的利用,在提高能源利用、防止全球变暖方面做出贡献。以下为日本的主要污泥处理技术及应用情况。

1.污泥碳化

通过加温和加压释放污泥中的水分,同时最大限度地保留污泥中的碳质,碳化产物可以用于土壤改良剂、肥料、燃料添加物和炼钢加炭材料,从而实现资源化利用。目前该技术在日本多地应用。

2.污泥熔融

将污泥高温熔化,再冷却固化,这样处理后的污泥熔渣性质稳定,重金属和有毒物质不会溶出,属于污泥稳定化技术。

3.油温减压型干燥技术

利用热媒介油减压干化污泥。将脱水污泥和预先加热废食用油混合,在减压状态下进行加热干燥。该技术脱去水分的同时有效地将有机废弃物转化为饲料、肥料、辅助燃料等有机可再生资源。具有占地小、利用效率高的有点,但处理费用较高。

4.发电机余热污泥干燥技术

利用发电机的烟气余热作为污泥干化的热源,同时利用污泥焚烧产生的蒸汽推动蒸汽发电机组发电,实现能源梯级利用,减少大气污染物的排放。干燥后污泥可以用作肥料。

5.生物天然气化装置

消化气体在在0.9 Mpa左右的中压环境下和循环水接触,消化气体中硫化氢被水吸收,形成纯度97%以上的甲烷气体,可作为城市天然气使用。该项技术在神户和上田等地已经建设投入使用。

6.电渗透脱水机

厌氧消化产生的污泥施加直流电压的同时压榨脱水,使含水率78%~ 82%的一次脱水污泥含水率下降到60%左右。

7.差动旋转式高效螺旋压力机

差动旋转式高效螺旋压力机是将污泥和高分子混凝剂混合后,通过螺旋机进行脱水,螺旋机内筒和外筒差速旋转。

8.表面凝固型污泥干燥器

表面固化污泥干燥装置是将脱水污泥成形到棒状,利用200℃左右的暖风,使污泥干燥到含水率25%以下的污泥干燥装置。本装置属于低温干燥,可有效控制挥发性有机物,同时降低粉尘发生量,抑制恶臭。

9.SA方法的固体燃料生产技术

污泥经过45天发酵干燥处理后与废旧塑料混合形成固体燃料的技术。目前该技术已在福井县应用。

日本污泥处理中心案例

01

大阪舞洲污泥处理中心

大阪舞洲污泥处理中心污泥中心由奥地利环保艺术家设计,外观像童话的城堡,每年都吸引众多的游客参观,成为大阪市的地标性建筑之一。污泥处理工艺:污泥浓缩→消化→脱水→熔化或碳化。消化气体中含有大量甲烷,可作为发电和加热的燃料。碳化形成固体燃料,并火力发电的燃料;熔融后形成黑色颗粒状熔渣,可用作混凝土骨料等建筑材料,也可作为筑路的填充材料。

占地面积:大约33 900 m2;

污泥熔化设备:目前750 t/日;

污泥脱水设施:目前300 m3/h;

烟囱:高度约为120 m,直径约为14 m。

02

东京东部污泥处理厂

东京东部污泥厂处理污泥处理工艺:浓缩→脱水→焚烧或碳化,工厂内设置蒸汽发电设施,可以利用污泥焚烧炉的余热加热蒸汽发电进行区域供热和制冷。

占地面积:129,465 m2;

烟囱:高度约为150 m;

污泥焚烧炉(流化床型):300 t/日;

污泥碳化炉(回转窑型):100 t/日;

余热锅炉(水管式):10.3 t/h;

汽轮发电机:2500 kW

03

大阪平野污泥处理

平野污水处理厂的污泥处理工艺为浓缩→消化→脱水→熔化或碳化。污泥固体燃料化设施采用200~350℃的低温碳化技术,制成的固体燃料具有发热量高、低臭气的特点。每天可处理脱水污泥150 t,制成的燃料送往火力发电站,与煤炭混合燃烧用于发电。

污泥消化脱水的过程中产生高浓度氨氮的脱水分离液,平野污水厂采用厌氧氨氧化(Anammox)进行处理,可以有效除氮,同时降低电力成本和化学成本。

04

福冈西部污泥处理

福冈西部污水处理厂采用AO工艺,污泥处理工艺:浓缩→消化→脱水→焚烧,污泥的焚烧灰可以用作水泥原料、道路铺装材料、透水砖等,脱水液中添加镁形成MAP颗粒(30%的磷酸、5%的氮、15%的镁),可以作为化学肥料使用。

对我国的启示

01

推进技术开发

日本非常重视技术的创新,在污泥处理处置行业研发和应用多项创新技术,例如东京都在排水系统方面先后制定了“经营计划2004”、“经营计划2010”和“经营计划2016”主要是进行技术创新研发。

02

追求可持续性发展

日本政府在循环可持续战略的指引下,推进资源节约和环境影响小的可持续性发展的措施,包括采用温室气体削减技术、可再生能源技术,在污泥处理处置方面重视能源的阶梯利用和资源的重复利用。东京都政府于2010年制定了防止全球变暖计划“地球计划2010”,计划要求在2030年要实现比2010年减少30%二氧化碳排放的目标;2014年东京都制定了基础能源计划“聪明计划2014”。

03

强化各方合作

为了实现更高效地业务运营,日本很多污泥处理厂采用了PFI(Private Finance Initiative),即私人主动融资,提高管理和技术能力。各部门合作推进困难中国污泥处理与处置困境的症结所在,不同部门间协作困难。而日本部分地区污泥处理处置是直接采取市长负责制,简化了部门间的合作管理。

04

重视宣传教育

日本政府在环保宣传和普及方面投入很大精力,污泥处理厂厂区环境建设得非常怡人,通常设置对外开放的展示厅,加强对市民环保意识的宣传。

参考文献

http://www.metro./chinese/index.html 东京都

http://www.city.yokohama..c.sj.hp./kankyo/ 横滨市环境创造局

http://www.city.fukuoka./doro-gesuido/ 福冈市道路和下水道局

https://www.city.osaka./kensetsu/ 大阪市建设局

https://www.jiwet./archives/research_pub/annual 日本下水道新技术机构

http://www.gesui.metro./ 东京都下水道局

翻译汇编 | Eva

说明:本文素材主要来源于上述日本各政府官网。本文为翻译汇编作品,翻译作品著作权归上海《净水技术》杂志社所有。

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第六届新形势下污泥处理处置及资源化循环利用技术论坛

通   知

为进一步提高我国污泥处理处置水平,加强行业内的交流合作,切实达到污泥无害化、减量化、稳定化、资源化的要求,上海市净水技术学会联合城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心、城市污染控制国家工程研究中心等共同假座上海新国际博览中心于2019年4月15日中国环博会期间举办“第六届新形势下污泥处理处置及资源化循环利用技术论坛”。论坛已成功举办了五届,并已成为环博会期间甚至行业内具有较大影响力的专业论坛。

届时将邀请行业内知名专家学者与会作主题报告,围绕国内外污泥处理处置及其资源化利用的先进技术、创新工艺、工程实践、政策规范展开讨论和交流,为相关单位搭建推介城镇污水厂污泥处理处置与资源化循环利用新技术、新工艺、新设备的平台,推动污泥处理处置产业的规范化发展。会议同时还将邀请全国范围内知名科研院所、设计、施工和运营单位及设备厂家、工程公司的专家、工程技术和管理人员。欢迎各位莅临参会!

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