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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向(下)  

2018-06-27 15:51:54|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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单独焚烧,含水率40%~0%。不可与水泥窑混烧,但可与有机垃圾混烧。焚烧有热量损失,焚烧炉输出的热量,比如说炉内壁挂损失、焚烧炉散热损失等等,所有损失加在一起,以鼓泡流化床为例,大概就是7%,即占焚烧产生热量的7%,这都是有文献可查的。污泥焚烧也产生热量,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,我们计算时取污泥有机质含量中间值53%,北京大概是60%。计算污泥燃烧热为1.2GJ/kgDS。这是不同国家污泥燃烧值,中国大概在个范围,平均是11850kJ/kgDS。我们的计算跟这个1.185GJ/kgDS基本接近,这都是从文献来的数据。这样经过计算以后,污泥脱水+干化+焚烧,脱水要输入能量,干化要输入能量,焚烧产生能量;最后的结果会发现总耗能是3091度电每吨干固体。总产能11.1GJ,利用热电联产转换为电当量为2467度电。也就是说整个工艺的能量输入为624度电。下面是详细的计算表,不讲了。

干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向(下) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

我们再看一下工艺成本,包括投资成本、运行费用。我们以活性污泥法为例,以处理量为50万吨/日的厂举例进行匡算。机械脱水污泥产量为400吨/日(80%含水率),干污泥为80吨/日。投资成本有基建成本、设备成本,运行费用里面有电、水、药剂、工资福利、折旧大修等等。最后计算结果是,投资成本大概是每吨干污泥是374万元,运行成本每吨干污泥是2663元。

工艺比较。我们知道,用重力浓缩可以把污泥含水率降地两、三个百分点。有什么好处呢,能降体积!比如说,从含水率99%降到97%,体积便可减少2/3!这样的话对机械脱水、污泥干化、单独焚烧设备体积可大为减少,后面的投资、运行费也都少了。实际上,重力浓缩能耗相对以上能耗来说是非常少的,可以忽略不计,能耗节省没有太大的意思。虽然体积的减少导致后面设备基建、运行费用的节省,但前面重力浓缩池仍需要投资、维护。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,运行成本是2755元。可与上面进行一个比较。

第二个比较就是跟传统厌氧消化进行比较。传统厌氧消化前面有重力浓缩,含水率99%~97%,然后厌氧消化,含水率再略微增加一点点。因为厌氧消化之后至少还有60%左右的有机物残留,你还得脱水、干化。干化后污泥焚烧是跑不掉的。大家看一下,我们厌氧消化以后含水率按97.5%计,剩余污泥有机物含量是53%,熟污泥VSS/TSS是37%。

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各个单元能量消耗,以及厌氧消化产生能量,污泥焚烧产生能量计算,净结果是,这条工艺总能耗是3730度电,总产能是12.95GJ,利用热电联产转换为电当量为2878度电,能量赤字852度电;我们净输入的能量每吨干污泥为852度电。跟刚才推荐的工艺624度电能输入大很多。下面是个详细的计算表。

最后,把我们推荐工艺与重力浓缩后再机械脱水、干化焚烧工艺,以及传统厌氧消化后干化焚烧工艺进行一下比较。直接干化焚烧能量消耗是最小的。从投资和运行成本来看,无论是投资成本、运行费用,在这三个比较中都是最低的。

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最后得到这样一个结论,我们所推荐的工艺,机械脱水、热媒干化、单独焚烧,它在输入能量节省、投资成本、运行费用方面都是最低的,特别是能量赤字可以减少27%,基建投资减少41%。这是大家最关心的,直接烧是不是成本高、能耗高?大家看看能耗还低了228度电。关键是能量输入减少了27%,基建投资减少了41%。这个是非常可观的。如果采用水源热泵提供热量,那么这个节省将更大,这个效益将是更加明显。现在主要是靠烧煤、烧油提供化石能量。前天早上我看到一个消息,美国纽约一个著名律师、生态活动家在纽约一公园焚烧自杀了,什么原因?他就是以他的死来抗议人类过多依赖使用化石燃料对生态造成严重破坏,以他的死来警告人类。所以我们在座的也应该明白为什么。

干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向(下) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

最后的结论,机械脱水、热媒干化、单独焚烧必将是污泥处置的终极方向。谢谢大家!

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主持人:谢谢郝老师!不愧为北京未来城市创新研究中心的教授,他提出污泥焚烧新的技术观点,认为是直接脱水+热媒干化+单独焚烧。做了一些详细的能耗分析。本来是半小时,讲了25分钟,咱们提两个问题。

本来是半小时,讲了25分钟,咱们提两个问题。

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提问

污泥焚烧之后的灰分,是当危险品处置还是什么?

郝晓地

灰分应该不是危险品,它是一种资源。刚刚提到了把磷从灰分里面提取以后,甚至还有其他有用的元素,然后做建材,它当然不是危险品。哪来的危险品?无非就是担心烧完以后重金属,我们可以同样去提取重金属,而不应当危险品处置。

提问

我们参观过污泥单独焚烧项目,都把它作为危险物定义了。

郝晓地

那是定义人的眼光有限、知识有限。

提问

为您鼓掌。

主持人:下一个问题。

您说污泥单独焚烧产生的热能跟干化自身湿污泥的这个热能匹配,是基本匹配还是什么?

郝晓地

我们倡导、推荐的污泥处置路线是机械脱水+热媒干化+单独焚烧。这个总的输入能量和产出能量有略微的差异,差在哪呢?你要输入624度电。也就是说有624度电的赤字,而厌氧消化+干化焚烧是852度电。大家没想到吧!都说厌氧消化以后应该产能啊,它怎么耗能更大呢?因为厌氧消化产能,它本身也需要耗能,再者,污泥消化产能后,焚烧热能便低了。我说的厌氧消化还没有算热水解能耗和投资,如果加上热水解则会更大。大家没有想到吧,在我讲之前很多人都认为这个厌氧消化应该是净能耗较少。实际上不是的,它是个耗能过程。

提问

焚烧产生的热跟机械压滤加干化这两者之间差624度电。

郝晓地

脱水+干化+焚烧。三个单元加一起。

提问

如果脱水去掉呢。

郝晓地

你的意思是说从99%直接干化到40%?

提问

一般给你的污泥是80%的含水率。

郝晓地

那是机械脱水之后。

提问

对。我就是说机械之后的,80%到40%所需要的热能跟40%含水率污泥烧了产生的热能。

郝晓地

刚刚我的片子里全有,我现在记不清了。回头我们下面可以继续交流。

主持人:好!由于时间关系,有问题下面再跟郝老师交流。谢谢郝老师!

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