污泥资源化与能源化

此外，还从污水中提取塑料、重金属、造纸用的纤维等 有用物质。
1.3国外处理现状——日本
日本生物质循环利用 率由2006年的23%,提 高到2012年的39%。
生物质循环利用率— —下水道污泥中的有 机物被有效用于气体 发电等能源利用和绿 农地利用的比例。
1.3国外处理现状——美、英法、德
美国
美国16000座污水处理厂年产710万吨污泥（干重），约 60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体用做农田肥 料，17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖 英国和法国每年产生的污泥为120万吨和85万吨，大多数 污水厂有厌氧稳定处理，回收生质能，污泥处置采用土 地利用的比例为60% 德国每年产生的污泥为（干重）220万吨，大于5000吨污 水厂均有厌氧消化处理，污水厂电耗40-60%由沼气提 供。40%的污泥采用土地利用处置方式
制取 沼气
热解 制油
制取 氢气
合成 燃料
3.2.5其它资源化途径
转化为吸附剂
制备活性炭 提取到聚羟基烷酸 （PHA）
蛋白质泡 沫灭火器
作为碳源 等营养源
树脂、 纤维板
各类环保 材料
四.案例——天津裕川化污泥为蛋白
（1）技术原理
通过理化作用对污泥微生物进行破壁处理，释 放其中的水分和蛋白质，含水率通过常规压滤装置 降低到50%-60%。 固液分离后的含蛋白液体制成不同浓度、用途 的蛋白产品；固体残渣含水率低、富含氮磷钾和小 分子多肽等营养元素，病原菌因破壁作用失活，可 作为“富蛋白型”营养种植土，或建筑材料等利 用。
污泥资源化与能源化 处理概述
姓名：彭芸 学号：S130988 班级：13环境工程
前言
污泥是指处理污水 所产生的固态、半 固态及液态的废弃 物，含有大量的有
机物 、丰富的氮磷 等营养物、重金属 以及致病菌和病原 菌等 ，如果不加处
理任其排放，会对 环境造成严重的污 染。现今中国存在 “重水轻泥 ” 的 现象。
气化法
湿式氧化 法
热解法
2.3微波辐射法 2.3.1 微波及微波加热
微波：是指波长在1mm-1m的电磁波，微波作为一种能源可 用于加热干燥物体和激发等离子体等方面。 微波加热：是通过改变介质离子的迁移和偶极子的转动情 况，使介质分子热运动加剧，相邻分子间产生摩擦作用， 从而使分子获得能量，达到使受热物体升温的效果 微波加热三特点： 瞬时性 选择性 穿透性
英法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
德国
二.污泥处理技术
2.1常规污泥处理方法
卫生 填埋 焚烧 投海 弃置 堆放 添加标 题
简单易行，但是会带来占用土地 、 污染 地下水或海洋环境、填埋场渗 水等 问题 ，并未从根本上解决环境 问题 ，给生态环境埋下安全隐患
2.2新兴污泥处理技术
热液处 理法
厌氧消 化法 微波法
超临界 水氧化 法
（4）技术用用模式及社会、环境效益 与堆肥、干化及焚烧处理方式比较： 处理周期（3-4小时）、占地省、节约土地资源 30吨/日处理设备/300-2000m2(堆肥的5-20%) 100吨/日处理设备/700-5000m2(堆肥的5-17%) 投资成本低：20万元/吨能力（堆肥20-50万元/吨、 焚烧50-100万元/吨）
Fig2 Difference between conventional heating and MW heating
Heat is uniformly distributed throughout the material
2.3.1微波辐射在污泥处理中的优势
使污泥高效加热、水解，脱水性能和厌氧消化性能得 到改善；
Fig. 1.Annually published research articles on the application of MW irradiation in sludge treatment
MW penetrate(穿透)the material and create the rapidly changing field Dipole(water molecule) continuously react attempting to align(使成 一行)in the field, which generates heat
（2）工艺流程 泡沫灭火剂 高效 浓缩 泡沫混凝土 其他产品 绿化土
活性 水 污泥 解
水解液 （微生物 细胞壁）
固液
蛋白 液
分离
污泥 残渣
自然 干化
建筑材料
含水率低于50%，有机 质降解40%，病原菌失 活、满足污泥稳定化处 理各项指标
有机肥
（3）技术的产业化示范工程 运行：2013年3月 处理能力：30吨/日、年处理1万吨 生产设备：裕川自主研发设计的“CSPM技术成套设备” （以设计50吨/日、100吨/日的工艺及设备设计） 设备生产能力：微生物蛋白液800吨/年 污泥残渣（48%含水率）：4000吨/年 验证了工程规模上的经济可行性和技术可靠性！
污泥用 作饲料
3.2.2制作建材
污泥中含有的硅、铝、铁、钙等无机物与许多建筑材料常用的原料 成分相近，可作为替代原料制造建筑材料。
日本从1994年起就开始了 以污泥、垃圾焚烧灰作为 原料生产“生态水泥”的 研究，2001年在千叶县建 成世界上第一条生态水泥 生产线。近年来上海新型 建材研究开发中心共处理 污泥500多t，生产水泥4 000多t。
微波处理技术不需要投加任何化学药剂，不会向污泥 中带入新的污染或对微生物有毒的物质，使后续处理 效率更高 直接利用微波在隔绝空气条件下热解污泥，获取气 态、液态燃料产品 利用微波的高效加热作用，可破解污泥胞外物质和细 胞壁，改善污泥可生化性能，促进污泥厌氧消化。可 将微波与其他物理、化学方法联合运用处理污泥
处理厂建有污泥的浓缩脱水设
施；但80%污泥没有得到稳定化 处理处置。
中国污水处理厂数量
1.2 我国污泥处理现状
16% 2%
土地填埋、露天堆放和外 运的污泥绝大部分属于随 意处置，真正实现安全处 土地填埋 置的比例不超过20%
污泥好氧发酵+农用
5%
63% 14%
污泥自然干化综合利用
污泥焚烧 污泥露天堆放或外运
2.3.2微波辐射实验探究 SiC和固体残留物的污泥微波 高温热解液态产物的热值可 以达到37MJ /kg以上,PAHs含 量低于5.37%;气态产物中H2和 微波加双氧水高级氧化法处理二沉池污泥的 CO的体积分数在54%以上,热 效果,结果表明,在80℃甚至更高温度下,微波 值达到9420 kJ /m3;这些产 加双氧水高级氧化法处理的污泥,COD完全溶 物的特性为其用作燃料提供 解,污泥中的营养物质(氮、磷和金属元素)也 可能。此外,与传统热解相 同时被溶解,然后可以用类似矿石结晶法的手 比,微波热解污泥过程中挥发 段将这些营养物质提取出来,并将其加以利 作用产生的CO2可以促进热解 用。与此同时,还可以起到对污泥杀菌和灭活 碳渣发生自挥发反应，从而 的作用。 使其产品中CO2浓度降低。
1.3国外处理现状——荷兰
荷兰用污泥进行沼气发电，可以节约45%的污水处理 能耗。荷兰几家大型污水处理厂已计划10年内实现全 部自供用电。 预计全世界的磷矿将在50多年后用完，而污水中含有 丰富的磷酸盐，90%会留在污泥中。
荷兰年提取磷酸盐12000吨，而荷兰农业磷酸盐的使 用量一年才7000吨。
运行成本：污泥无害化处理（不考虑资源化）接近堆肥、 远低于焚烧（堆肥100-150元/吨，焚烧200-300元/吨）
资源化产品具有高附加值：污泥蛋白液产品（>3800元/ 吨），有机肥（>600元/吨）
植物蛋白提取液
黏土是烧结砖的传统原 料，研究结果显示，生 活污泥与黏土的组成基 本接近，对污泥燃烧产 物作适当调整，混合必 要的添加剂，便可生产 出质量完全符合标准的 建筑用砖。
3.2.3能源化
污泥中含有大量的厌氧菌群，可以在无 在无氧或低于理论氧气量的条件 在污泥厌氧消化过程中，通过条件 氧环境下将污泥进行消化分解并最终生 下，将污泥加热到一定温度（600控制，从污泥中可获取碳源和氢。 产沼气，同时还可以杀死各种病原菌以 在污泥中含大量有机物，热值较 1000℃），利用温度驱动污泥有机 将污泥添加到超临界水氧化反应器 及寄生虫卵。我国北京市的高碑店污水 高，将污泥按一定比例与煤粉和其 质热裂解和热化学转化反应，使固 中，在650℃ /25MPa的条件下反 处理厂等就是采用比较完善的污泥厌氧 它添加剂混合制成污泥型煤，既可 体物质分解为油、不凝性气体和炭3 应，生成以H2和CO2为主的气体。通 消化处理系统，产生的沼气用于消化池 以作为型煤的粘结剂，又可以充分 种可燃物，部分产物作为前置干燥 过设在反应器内的H 分离器将生成的 搅拌和发电，实现了热电联供和资源的 利用污泥的热值。 2 与热解的能源，其余当能源回收。 H2分离并输出收集。 综合利用
三.污泥的资源化与能源化途径
3.1 污泥资源和能源化主要途径
污泥堆肥
提取 营养物质
污泥建材 化利用 污泥能源化
其它用途
3.2资源与能源化
3.2.1 用作饲料
污泥当中的粗蛋白主要以氨基酸 的状态存在，并且这些氨基酸都 是家畜必需的。污泥经过灭菌等 过程，制成饲料，将成为养殖业 的丰富的饲料来源。将污泥制作 成动物饲料，是一件切实可行的 事情。这样一方面可以大量消化 污泥，同时还可以节省大量的资 金。
汇报大纲
一
二 三 污泥产量及处理现状 污泥处理技术 污泥资源化、能源化途径 案例分析——天津裕川化污泥为蛋白
四
一.污泥产量及处理现状
1.1我国污泥产量
◎ 2010年底，城镇污水处理厂已
建2500多座，污水处理能力已 达到1.22亿立方米
◎ 我国城市每年污泥产生量预计
近3000万吨（以含水率80%计） ◎ “重水轻泥”严重， 80%污水