污泥处理处置关键新技术研究和科技项目

先进污泥处理处置技术
污泥高效厌氧消化技术
高含固厌氧消化技术 污泥热碱处理发酵产沼气 污泥厌氧消化产氢 沼液氨氧化技术
污泥磷回收技术 污泥热解 超临界水解 重金属去除技术 污泥提取蛋白技术
污泥处理处置新装备
污泥干化焚烧
喷雾干化焚烧 污泥带式干化焚烧一体机 污泥转盘，桨叶干化 污泥板框真空脱水机 污泥高干离心浓缩机
有机物
30%-70% （通常50%） 国外平均
65%-75%
比例与进
水含砂量
无机物
和污泥泥
龄有关
8 8
城市污泥中重金属的分布
中德两国污泥中重金属含量的对比
元素 中国(2006) 平均值 德国(2006) 平均值
Cd Cu 2.01 219 1.0 300
Pb 72.3 37
Zn 1058 714
脱水
脱水污泥:
27%COD
5-10% N
水处理过9程0% 中P 相当部分污染物转移
到污泥中
污泥不得到妥善处理，节能减排目
标大打折扣
7
城市污泥的性质
营养物质：污泥类型
* 占污泥干基的%
总氮 TN
磷P
钾K
有机物组成：
中国污泥 2.7±1.4 1.4±1.2 0.7±0.3
德国污泥 4-5 2-3.5 0.2-0.3
碳减排12% (Woolf et al., 2010)
蛋白能最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008)
若污水中的氮全部利用，可占氮肥产量 的30% (WERF, 2011) 日本测算，若将污水中的磷（每年5万 吨）回收，解决本国磷矿石进口量的 20%。
科技创新和资源循环是核心
物质流 能量流 区域系统
物能 质量 流流
污染物（水、固体、气体）
能物 量质 流流
能量流 碳、氮、磷 …
二．中国污泥泥质和国外的差异
6
污水生物处理过程主要污染物物质流
100%COD 100%N 100%P
化学药剂 N2: 50-70%N O2，能量 CO2: 35%COD （0.9-1.0
污泥污染物利用的潜能
C资源化利用
N资源化利用 P资源化利用
作为污水除磷脱氮补充碳源 产甲烷 产氢 制PHA
开发微生物燃料电池（MFC） 制生物柴油 制生物碳土 提取蛋白 制氮肥 制磷肥
总氮和磷去除率平均提高约30% (Xiang Li et al., 2011)
1g COD理论上能转化成0.35m3甲烷，即 12530kJ/g COD (Daigger, 2009)
Cr 93.1 37
Ni 48.7 25
Hg 2.13 0.6
德国污泥重金属变化
ຫໍສະໝຸດ Baidu
*1977 = 100%
元素/年份 1977
Pb
220
Cd
21
Cr
630
Cu
378
Ni
131
Hg
4.8
Zn
2140
1982
190 4.1 80 370 48 2.3 1480
19861990 113 2.5 62 322 34 2.3 1045
污泥稳定化 （厌氧、好氧、焚烧） 污泥减量化 （浓縮、脱水、干化、焚烧） 污泥无害化 （卫生填埋，焚烧） 污泥资源化 （厌氧沼气回收，焚烧热能回
收，土地有机质利用，建材无机质利用）
以处理处置为前提的国际传统通用技术
先进污泥处理处置技术
污泥处理处置技术发展与进步： 主要因素：全球气候变化、能源资源短缺、粮食安全 主要目标： 能源高效回收 降低环境风险，安全处置 资源循环利用利用
污泥热水解装备 污泥热解装备 污泥提蛋白装备 污泥电渗析脱水装备 沼气提纯装备
强化厌氧消化手段—高含固厌氧消化技术
污泥处理处置关键技术研究及
科技项目介绍
戴晓虎 教授 Prof. Dr.-Ing. Xiaohu DAI
同济大学环境科学与工程学院 College of Environmental Science and Engineering, Tongji University
国家城市污染控制工程研究中心 National Engineering Research Center for Urban Pollution Control
1998
63 1.4 49 289 27 1.0 835
2006
37 1.0 37 300 25 0.6 714
1977-2006减量比 例（%）*
17
4
6
79
19
13
33
9
城市污泥中砂的粒径分布
颗粒累积密度分布/（%）
合肥城市污泥中砂的粒度累积密度分布
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
内容
一、未来先进污染控制技术的特征 二、中国污泥泥质和国外的差异 三、污泥处理处置科技创新 四、污泥处理处置科技项目
2
一．未来先进污染控制技术的特征
3
现状 矛盾？ 目标
经济高速发展 城镇化发展 全球气候变化 能源资源短缺 污染复合性 生物多样性丧失 环境要求的提高
污染控制 健康安全 资源保障 可续性发展
kWh/kgCOD）
初沉池
二沉池
<10% COD 5-15% N 10% P
35%COD 10-15%N 10-15%P
转入污泥的COD约30-50% 转入污泥的N约30-45% 转入污泥的P约90%
20%COD 20-30%N 75-80%P
CH4: 28%COD
沼液+上清液: 0.1%COD 15-20%N
最大能达到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008)
转换效率高达36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006)
理论上1kg COD能转化成4 kWh电能 (Halim, 2012) 研究表明美国的污水厂每年可产生大约 1.4*106 m3的生物柴油，相当于全美柴油 需求量的1% (Dufreche et al., 2007)
0
50
100
150
200
粒度/（μm）
王小郢 望塘 小仓房 十五里河 塘西河 经开区 朱砖井
各污水厂砂 中值粒度小 于50μm， 粒度小于 200μm颗粒 均在90%以 上。
完善排水系统的国家，污泥中砂的粒径一般都大于200μm
10
三．污泥处理处置科技创新
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污泥处理处置技术现状
污泥处理处置技术