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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

城市污水处理厂污泥热值及影响因素分析(上)  

2017-12-03 06:47:57|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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陈萌1,2,韩大伟1,吉芳英1,韩万玉1

(1、重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045; 2、重庆市市政管理委员会,重庆401121)

(原载于给水排水第34卷第4期37至40页)

 

摘要:以重庆市主城区城市污水处理厂污泥为研究对象,测定了污泥的热值并分析了影响污泥热值的主要因素,探讨了水分对热值利用的影响。结果表明:元素分析法和量热仪法测定的污泥热值较吻合;污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺通过影响污泥挥发分的含量而影响污泥热值,建议消化污泥和合流制区域污水处理厂污泥不宜采用焚烧处理。污水处理厂污泥具有自持燃烧特性时的最高含水率为68%;通过元素分析发现,不同污水处理厂污泥挥发分元素的计量组成基本一致,可用计量化学式CH1.72O0.55N0.12S0.03粗略地表示重庆市主城区污水处理厂污泥挥发分的组成。

关键词:污水处理厂;污泥;热值;焚烧;挥发分;污泥处置

 

On sludge heat value examination and its influencing factors of municipal wastewater treatment plants

Chen Meng1,2, Han Dawei1, Ji Fangying1, Han Wanyu1

(1.Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region’s Eco-environment, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. Chongqing Municipal Administration Committee , Chongqing 401121, China)

Abstract: The sludge heat value of municipal wastewater treatment plants in central district of Chongqing was investigated. Combining the volatile content, ash and element of sludge, factors that affected sludge heat value was investigated, and then the influence of moisture on sludge heat value utilization was also discussed. The experiment showed that the results of element analysis and calorimeter are accordant. The sludge volatile content examination was influenced by the wastewater quality, drainage system, wastewater treating process and sludge feature, and then effected the sludge heat value. It was suggested that the sludge coming from wastewater treatment plants of combined drainage system and digested sludge were not fit for combustion. Study results further indicated that when the sewage sludge could be incinerated by itself, the moisture should not be higher than 68%. From the analyses of sludge element, we find that although the sludge volatile content of each plant are different, but the stoichiometric form of element is basically consistent, we can roughly denote the stoichiometric formula of sewage sludge volatile content CH1.72O0.55N0.12S0.03.

Keywords: WWTPs; Sewage sludge; Heat value; Combustion; Volatile content; Sludge disposal

 

0 概况

随着《三峡库区及其上游水污染防治规划》的实施,目前重庆市辖区内已建成并运行的城市污水处理厂有30多座,伴生的污水处理厂污泥已高达1,185 t/d[1],污泥的妥善处理与处置已成为污水处理厂乃至城市发展面临的一个棘手问题[1,2]

目前,国内外常见的污泥处置方法有填埋、土地利用、焚烧及综合利用等[3?6]。和其他各种方法相比,焚烧法具有占地面积小、处理速度快、减量化程度高及可以回收能量等突出优点[3,7,8]。但是,在实际工程中发现污泥的来源不同,含水率不同,污泥的可利用热值差异较大,一定程度上影响了污泥的焚烧效能。本文借鉴不同领域常用的热值分析方法,分别测定了重庆市主城区代表性污水处理厂污泥的热值,通过对比分析,提出了较适宜污水处理厂污泥热值测定方法;进一步分析了污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺对污泥热值的影响,以及水分对污泥潜热利用的影响。

1 试验方法、仪器和试验污泥

1.1 试验方法及仪器

按照《工业固体废物采样制样技术规范》(HJ/T20—1998)的要求采集和制备污泥样品;参照《煤的工业分析方法》(GB/T212— 2001)测定污泥的水分、灰分、挥发分和固定碳含量;用vario EL III元素仪(德国)测定污泥的元素组成;用IKA C5000控制型量热仪(德国)测定污泥的热值。

1.2 试验污泥来源

目前,三峡库区重庆范围内运行的污水处理厂大约有30座,污水处理工艺主要为普通活性污泥法、氧化沟、A2/O等;污泥处理工艺多为浓缩脱水一体化技术,少数污水处理厂有污泥消化。在兼顾污水处理厂运行稳定性、污泥样品的运输和保存、以及污泥样品代表性的情况下,选择了5个污水处理厂污泥作为研究对象,这5 个污水处理厂的受纳污水排水体制、进水水质、污水和污泥处理工艺等情况详见表1。

城市污水处理厂污泥热值及影响因素分析(上) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

2 污泥热值测定结果及分析

2.1 量热仪测定结果

将105℃烘干的污泥样品粉碎成粒径为2 mm左右碎粒称取0.6 g左右利用IKA C5000控制型量热仪直接测定污泥的高位发热量每个样品测3次取平均值),然后根据污泥的挥发分含量计算污泥无灰基高位发热量结果见表2。

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从表2可以看出,挥发分含量对污泥高位热值的影响更加明显,经过厌氧消化处理的污泥具有相对较低的热值。

2.2 工业分析法测定结果

工业分析法是以污泥中挥发分的含量来计算热值的,计算公式见式(1)。

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参照《煤的工业分析方法》GB/T212—2001),测定了污泥挥发分含量以及污泥灰分、固定碳的含量。其中固定碳的含量决定了物料完全燃烧的温度以及灰烬的含量是燃烧过程值得关注的一个重要参数[9]。工业分析结果及工业分析法热值计算结果见表3。

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从表3可以看出污水处理厂污泥的固定碳含量极低可以认为污水处理厂污泥的固定碳含量对燃烧过程以及灰烬的影响可以忽略不计污泥的消化处理不仅削减了污泥中有机质的含量同时也消耗了污泥的潜在热值。

值得关注的是,没有经过消化处理的巴南污水处理厂混合污泥同时也具有较低的热值。究其原因可能是由于该污水处理厂服务范围地处城乡交界地带,地面的铺装率低,同时合流制的排水体制增加了污水中泥沙等无机物含量,致使单位污泥具有较低的热值。

2.3 元素分析法测定结果

元素分析法是依据物料中C、H、O、S这4种元素的含量来计算热值的。计算公式见式(2)。

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试验污泥元素组成测定结果及元素分析法热值计算结果见表4。

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