1、目录目录污泥固碳脱水制煤污泥固碳脱水制煤3污泥固碳循环卫生填埋污泥固碳循环卫生填埋资源化资源化2污泥处理处置方案比选污泥处理处置方案比选11、污泥处理处置方案比选、污泥处理处置方案比选1、污泥处理处置方案比选、污泥处理处置方案比选我国污泥产生情况及现状我国污泥产生情况及现状v 污泥产量：污泥产量： 每吨污水的湿污泥产量约每吨污水的湿污泥产量约1.52.0 ，2010年，我国污泥污泥产量将超年，我国污泥污泥产量将超过过2000万吨万吨 v 污泥特点：污泥特点： 含水率高，有机物含量高，含有病原菌和重金属，有臭味等含水率高，有机物含量高，含有病原菌和重金属，有臭味等 v 处理现状：处理现状： 现有
2、污水处理中有污泥稳定化处置设施的还不到现有污水处理中有污泥稳定化处置设施的还不到1/4，处理工艺和配套，处理工艺和配套设备较为完善的还不到设备较为完善的还不到1/10；处于严重滞后状态；大量污泥堆存，对；处于严重滞后状态；大量污泥堆存，对环境和安全造成很大隐患环境和安全造成很大隐患 污泥处理处置方案比选污泥处理处置方案比选堆肥堆肥循环卫循环卫生填埋生填埋焚烧焚烧发酵发酵可减量减容可减量减容需加大量调需加大量调理剂，增加体理剂，增加体积积含盐高含重含盐高含重金属高，产品金属高，产品农用受限制农用受限制安全可靠，安全可靠，成本低，稳定成本低，稳定化时间短化时间短（0.32年）年）需高效固化需高效固
3、化脱水脱水应循环卫生应循环卫生填埋，实现资填埋，实现资源化源化减量减容大减量减容大安全性差，操安全性差，操作复杂作复杂污泥含砂渣很污泥含砂渣很高，对设备磨高，对设备磨损极大损极大处理成本极高处理成本极高（538688元元/t）可回收能量可回收能量污泥含砂量高，污泥含砂量高，发酵罐和管道发酵罐和管道沉砂渣严重，沉砂渣严重，故障率高故障率高操作复杂，运操作复杂，运行费用高行费用高（280320元元/t）污泥固化污泥固化卫生填埋卫生填埋再利用是经济、安全、环保的污泥处置方法再利用是经济、安全、环保的污泥处置方法其它处理技术的年运行时间不超过其它处理技术的年运行时间不超过300天，仍然需要卫生填埋天，
4、仍然需要卫生填埋2、污泥卫生填埋、污泥卫生填埋资源化资源化2、污泥卫生填埋、污泥卫生填埋资源化资源化 上海典型污水厂污泥性质上海典型污水厂污泥性质性质指标性质指标计算公式计算公式曲阳生物污泥曲阳生物污泥白龙港化学污泥白龙港化学污泥密度密度（g/cm3）0.760.891.031.13比重比重ds1.531.61含水率含水率w（%）水分水分/湿试样总重量湿试样总重量78.681.668.475.4挥发性物质挥发性物质VM（%）65.777.844.961.1孔隙比孔隙比eeds(1+w)w/-16.968.413.344.79孔隙率孔隙率nne/(1+e)0.870.890.770.83饱和度饱
5、和度SrSr = dsw/e0.670.810.860.92气体含量气体含量AAn(1-Sr)0.1670.2960.0660.110液限液限wL（%）197159塑限塑限wp（%）12682污泥物理和力学性质研究污泥物理和力学性质研究 力学性质力学性质渗透性能渗透性能污泥在污泥在50100kPa下渗透系数为下渗透系数为1.2110-7cm/s2.0710-8 cm/s渗透性能极低，几乎不透水。渗透性能极低，几乎不透水。 含水率（含水率（%）73.370.967.665.761.056.447.8抗压强度（抗压强度（kPa）8.331.749.950.083.4166.5333.4无侧限抗压强
6、度无侧限抗压强度 不同含水率污泥的无侧限抗压强度不同含水率污泥的无侧限抗压强度 新鲜脱水污泥抗压强新鲜脱水污泥抗压强度小于度小于10kPa含水率含水率65时污泥抗时污泥抗压强度大于压强度大于50kPa剪切强度剪切强度 各固结压力下污泥含水率与强度的关系各固结压力下污泥含水率与强度的关系 新鲜脱水污泥剪强度新鲜脱水污泥剪强度小于小于5kN/m2；在在30kN/m2、50kN/m2、100kN/m2下，当含水下，当含水率为率为65时，都能满时，都能满足填埋要求的最小强足填埋要求的最小强度度25kN/m2 污泥的持水性污泥的持水性污泥风干过程含水率变化污泥风干过程含水率变化 污泥晾干过程含水率变化污
7、泥晾干过程含水率变化 污泥具有很强的持水性，泥饼含水率降低到污泥具有很强的持水性，泥饼含水率降低到65的过程较慢，的过程较慢，当当65，污泥越过胶粘状态，含水率下降非常快，污泥越过胶粘状态，含水率下降非常快污泥的臭度污泥的臭度 012345304050607080含水率（）臭度级别新鲜化学污泥具新鲜化学污泥具有强烈的臭味，有强烈的臭味，属于六级臭气强属于六级臭气强度法中的度法中的5级级 污泥含水率降低到污泥含水率降低到60左右时，臭度为左右时，臭度为3级，级，臭气强度明显减弱，臭气强度明显减弱，已降到了作业人员可已降到了作业人员可以接受的程度以接受的程度 污泥固碳预处理污泥固碳预处理 污泥无害
8、化、资源化、减量化核心：污泥无害化、资源化、减量化核心：脱水脱水v 增加承压增加承压v 快速固化快速固化v 降低臭度降低臭度v 提高热值提高热值v 减容减量减容减量v 节能减排节能减排v 节约成本节约成本v 持续利用持续利用v 高效固碳高效固碳传统污泥固化技术传统污泥固化技术 v水泥固化水泥固化增加承压，但增容增量，加入量大，不可持续利用，成本高增加承压，但增容增量，加入量大，不可持续利用，成本高v石灰固化石灰固化增加承压，但增容增量，加入量大，不可持续利用，成本高增加承压，但增容增量，加入量大，不可持续利用，成本高v粉煤灰改性法粉煤灰改性法增加承压，成本低，但增容增量，加入量大增加承压，成本
9、低，但增容增量，加入量大v矿化垃圾（陈化垃圾）改性法矿化垃圾（陈化垃圾）改性法增加承压，成本低，但增容增量，加入量大增加承压，成本低，但增容增量，加入量大v热塑型固化法热塑型固化法 成本极高，无工业化应用成本极高，无工业化应用 v聚合型固化法聚合型固化法 成本极高，无工业化应用成本极高，无工业化应用 本项目组研发的新型污泥固化固碳剂本项目组研发的新型污泥固化固碳剂镁系胶凝固化剂（镁系胶凝固化剂（M1固化剂）：镁盐，氧化剂、磷酸盐，二元醇等固化剂）：镁盐，氧化剂、磷酸盐，二元醇等（1）固化时间短固化时间短：可以在短期内（：可以在短期内（48h）使污泥凝固，达到填埋要求）使污泥凝固，达到填埋要求（
10、2）投加量较少：投加量较少：污泥量的污泥量的58（3）减容减量大：各降低减容减量大：各降低25%（4）绿色无污染：固化后不改变）绿色无污染：固化后不改变pH值，不引入新污染物，无毒无害值，不引入新污染物，无毒无害（5）可持续利用：稳定后的污泥）可持续利用：稳定后的污泥可作为植物营养土可作为植物营养土（6）简单易操作：固化混合设备故障率低，自动化程度高）简单易操作：固化混合设备故障率低，自动化程度高（7）单位成本低：为传统固化剂的）单位成本低：为传统固化剂的50-60（8）热值提高大：低位热值）热值提高大：低位热值100 kcal/kg 1570 kcal/kg（9）除臭效果佳：）除臭效果佳：6
11、级级 3级级（10）节能减排好：）节能减排好：节能节能80以上，重金属稳定以上，重金属稳定95以上以上 （11）承压强度大：含水率）承压强度大：含水率25 kN/m2 （12） 固碳效果佳：固化后的污泥不产沼气，填埋后转化为腐殖质固碳效果佳：固化后的污泥不产沼气，填埋后转化为腐殖质固化固碳工艺流程固化固碳工艺流程污泥生物反应器填埋污泥生物反应器填埋工艺：污泥固化填埋工艺：污泥固化填埋稳定化后开挖稳定化后开挖土地再填埋利用土地再填埋利用实现填埋场循环利用的污泥填埋工艺实现填埋场循环利用的污泥填埋工艺固化效果比较固化效果比较污泥强度污泥强度20kPapH值值升高升高臭臭气产气产生生抗压强度：抗压强
12、度：58.17Kpa增容比达增容比达1. 52抗压强度：抗压强度：52 KpapH、体积改变较小、体积改变较小固化养护时间固化养护时间对于含水率在对于含水率在80以下的以下的污泥，固化剂添加量为污泥，固化剂添加量为5时，固化时间小于时，固化时间小于2d，可满足污泥填埋要求可满足污泥填埋要求 实际工程效果实际工程效果养护时间 1 2 3 4 5 抗压强度 52.3 53.8 52.5 52.1 51.9 含水率 58.4 51.5 48.5 47.3 46.5 浸泡 1d 后含水率 68.4 64.1 60.2 58.6 58.1 养护时间 1 2 3 4 5 抗压强度 55.2 56.6 54
13、.8 54.3 53.6 含水率 56.2 49.3 46.9 46.3 44.3 浸泡 1d 后含水率 67.3 58.7 57.2 56.6 56.9 养护时间 1 2 3 4 5 抗压强度 58.4 60.5 58.7 58.1 56.9 含水率 51.2 47.6 44.8 42.2 41.6 浸泡 1d 后含水率 63.2 58.8 55.4 55.6 55.1 投加量投加量5投加量投加量8投加量投加量12养护养护2d后，后，固化体抗固化体抗压强度和压强度和含水率均含水率均可达到污可达到污泥填埋标泥填埋标准！准！含水率含水率 80v颜色颜色 污泥固化后已经失去了污泥原有的颜色，由黑色
14、变成土黄色，污泥固化后已经失去了污泥原有的颜色，由黑色变成土黄色，与土壤的颜色类似与土壤的颜色类似，属于粉土，属于粉土v含水率含水率v有机质含量有机质含量（%）固化污泥作为绿化土的指标测试固化污泥作为绿化土的指标测试v重金属及难降解有机物含量重金属及难降解有机物含量v 上表是固化上表是固化3、2、1个月和新鲜个月和新鲜固化污泥中重金属含量平均值，由表可知，除固化污泥中重金属含量平均值，由表可知，除了了Zn，各种金属的含量均达到了，各种金属的含量均达到了土壤环境质量标准土壤环境质量标准（GB15618-1995）中）中的的类土壤的标准，在施用过程中需要注意类土壤的标准，在施用过程中需要注意Zn造
15、成环境污染，需要采取必要造成环境污染，需要采取必要的措施进行固定。的措施进行固定。v重金属淋溶结果重金属淋溶结果v 以以固化污泥固化污泥 为基质的土柱系列淋溶液中各种金属元素的平均浓度与地为基质的土柱系列淋溶液中各种金属元素的平均浓度与地下水质量标准比较基本相同。下水质量标准比较基本相同。 Cd、Cr、Co 全部符合地下水质量全部符合地下水质量和和类标准，类标准， As、Cu、Zn 符合地下水质量符合地下水质量类标准，基本无类标准，基本无污染地下水的风险。污染地下水的风险。 Fe ，Pb ，Mn符合符合，类标准，这三种元类标准，这三种元素超过地下水质量标准，如施用不当会对地下水造成素超过地下水
16、质量标准，如施用不当会对地下水造成Fe、Pb、Mn污染污染v污泥的营养学性质污泥的营养学性质（g/kg）v 可以看出，可以看出，N、P、K的含量均较高，可以满足植物生长的需要的含量均较高，可以满足植物生长的需要v水力学性质水力学性质 持水性和给水性是种植介质质量好坏的重要参数。给水度和持水度反持水性和给水性是种植介质质量好坏的重要参数。给水度和持水度反映了多孔介质滞纳和排水的能力，持水度映了多孔介质滞纳和排水的能力，持水度高高，有利于植物对水分的吸，有利于植物对水分的吸收，这对收，这对绿化绿化植物的种植有利。孔隙度植物的种植有利。孔隙度适中，可以满足绿化植物适中，可以满足绿化植物种植种植时氧气
17、的供给时氧气的供给固化污泥浸出液实验固化污泥浸出液实验 比例比例CuZnCdCrNi5%0.584.810.0070.120.10210%0.654.410.0060.110.09320%0.021.890.0020.050.04030%0.021.730.0020.050.036使用使用M1固化剂固化处理后的污泥浸出固化剂固化处理后的污泥浸出毒性均低于毒性均低于危危险废物鉴别标准险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别浸出毒性鉴别中要求的标准中要求的标准 养护说明养护说明v 污泥添加固化剂（污泥添加固化剂（10%）后，只是改变了污泥的脱水性能，水分）后，只是改变了污泥的脱水性能，水分并不能瞬间脱除，需要
18、经过一段时间的放置养护水分才能脱除。固化污泥并不能瞬间脱除，需要经过一段时间的放置养护水分才能脱除。固化污泥养护条件不同，脱水的效果也不一致，经过一段时间的摸索，在现有机械养护条件不同，脱水的效果也不一致，经过一段时间的摸索，在现有机械设备条件下，采用将固化污泥摊平推铺设备条件下，采用将固化污泥摊平推铺1015cm厚度，利用挖掘机进厚度，利用挖掘机进行推铺、摊晒，经过行推铺、摊晒，经过6d时间，污泥的含水率、强度等指标即达到国家规时间，污泥的含水率、强度等指标即达到国家规定的污泥进入填埋场要求，可以进行填埋处置。定的污泥进入填埋场要求，可以进行填埋处置。含水率随时间变化含水率随时间变化时间（时
19、间（d）0123456含水率（含水率（%）72.3267.5263.2157.5453.3451.2841.2330405060708001234567养护时间（d）含水率（%）有机质含量随时间变化有机质含量随时间变化时间（时间（d）0123456有机质（有机质（%）37.1823.8826.8933.5828.6723.6928.1015202530354001234567养护时间（d）有机质（%）低位热值随时间变化低位热值随时间变化时间（时间（d）0123456热值（热值（kca/kg）018.7999.68323.63363.91430.39583.9201002003004005006
20、0070001234567养护时间（d）热值（kcal/kg）固化污泥稳定化与资源化所需时间固化污泥稳定化与资源化所需时间v 固化污泥填埋固化污泥填埋3个月后陈化污泥，与泥土混个月后陈化污泥，与泥土混合后用于种植黑麦草，成长良好合后用于种植黑麦草，成长良好v 固化污泥填埋固化污泥填埋1.41.5年后，阳春大白菜种子年后，阳春大白菜种子发芽指数发芽指数80%以上，此时的陈化污泥可单独以上，此时的陈化污泥可单独用作营养土用作营养土v 固化污泥填埋固化污泥填埋1.52.0年后，年后，BDM下降到下降到4.76，此时的陈化污泥可用作回填土，此时的陈化污泥可用作回填土固化污泥资源化固化污泥资源化绿化用土
21、回填用土固化污泥作为回填土指标测试固化污泥作为回填土指标测试v土力学性质v 污泥固化后，抗压强度、抗剪强度均增大，压缩性降低，表明固化污泥可以满足一定强度路面要求，可以作为回填土或筑路土使用稳定化固化污泥的土力学性质稳定化固化污泥的土力学性质固化污泥填埋固化污泥填埋1.52.0年后，年后，BDM下降到下降到4.76，满足回填，满足回填土小于土小于5%的要求，性质接近于泥土，强度高于泥土，可以代的要求，性质接近于泥土，强度高于泥土，可以代替泥土作为回填土使用替泥土作为回填土使用名称名称含水量含水量W%密度密度g/cm3干密度干密度dg/cm3比重比重Gs孔隙比孔隙比e孔隙率孔隙率n%压缩系压缩系
22、数数1-2压缩压缩 模模量量Es直剪固快直剪固快三轴不排水剪试验三轴不排水剪试验渗透试验渗透试验击实试验击实试验内摩擦内摩擦角角凝聚力凝聚力C最佳含最佳含水量水量最大干最大干密度密度(Mpa)-1Mpa0Kpa0Kpacm/s%g/cm3污泥污泥19.3 1.78 1.45 2.71 1.03 50.02 0.6 3.83 32.58 30.21 8.9 27.8 7.810-5 18.8 1.55 泥土泥土29.31.851.432.730.9147.590.62.7636.2918.978.69.91.410-624.21.53循环卫生填埋资源化循环卫生填埋资源化镁系污泥固化预处理镁系污泥
23、固化预处理卫生填埋卫生填埋0.3-2年陈化污泥开采利用年陈化污泥开采利用填埋场再利填埋场再利用的循环卫生填埋（生物反应器填埋）是用的循环卫生填埋（生物反应器填埋）是可行的可行的3、污泥脱水提高热值技术、污泥脱水提高热值技术3、污泥固化固碳脱水制煤、污泥固化固碳脱水制煤污泥的热值污泥的热值 污泥的干基热值范围为污泥的干基热值范围为3571.4kJ/kg 4285.7 kcal/kg，但实际污水处理厂脱水污泥的，但实际污水处理厂脱水污泥的含水率为含水率为75 %85 %，这些水分在污泥焚烧过程中转变为蒸汽，并以气化潜热的形，这些水分在污泥焚烧过程中转变为蒸汽，并以气化潜热的形式带走部分能量。根据式
24、带走部分能量。根据1个标准大气压下水的气化潜热（个标准大气压下水的气化潜热（598.1 kcal/kg），可以确定），可以确定污泥水分蒸发带走的能量（下图）。污泥水分蒸发带走的能量（下图）。 对于干基低位热值为对于干基低位热值为2381 kcal/kg的污泥，水分含量达到的污泥，水分含量达到79.9%时，时，其热值将全部用于污泥所含水分的其热值将全部用于污泥所含水分的蒸发，也即能量蒸发，也即能量100 %损失损失污泥的热值分析污泥的热值分析v 污泥自持燃烧的低位热值约污泥自持燃烧的低位热值约833 kcal/kg，即，污泥，即，污泥自持燃烧的最高限含水率约为自持燃烧的最高限含水率约为40 %5
25、5%v污水处理厂污泥不宜直接焚烧，需要脱水预处理污水处理厂污泥不宜直接焚烧，需要脱水预处理污泥热值分析污泥热值分析上海曲阳生活污水处理厂和上海老港垃圾填埋场污泥热值上海曲阳生活污水处理厂和上海老港垃圾填埋场污泥热值元素分析 项目 含水率/% VS/%/ C H N S O 干基热值 低位热值 曲阳 84.46 66.67 32.97 6.83 5.19 0.58 21.10 4107.4 133.3 老港 78.71 64.83 32.72 5.95 5.38 0.81 19.98 3839.8 346.8 低位热值低位热值350 kcal/kg，低于自持燃烧所需的，低于自持燃烧所需的833k
26、 cal/kg 固化脱水后污泥的热值分析固化脱水后污泥的热值分析固化剂加固化剂加入量入量5%10%15%含水率含水率(%)热值热值(kcal/kg)含水率含水率(%)热值热值(kcal/kg)含水率含水率(%)热值热值(kcal/kg)1d68.13628.867.52577.863.00547.42d61.41887.560.34837.857.33722.83d56.441078.953.381089.750.76926.34d48.981366.148.271274.848.051010.25d48.731375.748.341272.240.751236.16d44.681531.63
27、9.901577.833.221469.2固化剂添加量固化剂添加量5%、10%利于污泥热值的提高利于污泥热值的提高污泥制再生煤工艺流程污泥制再生煤工艺流程 矿化垃圾粉碎物、矿化垃圾粉碎物、M1M1固化剂、污泥、木屑、固化剂、污泥、木屑、煤粉煤粉搅拌机成品晾、烘干间粉碎机矿化垃圾（粒径（粒径5mm5mm）成品煤煤饼制作机锅炉燃烧燃烧灰分燃烧灰分类型灰分产量（%）人造煤人造煤38.2干化原生污泥干化原生污泥48.4煤炭煤炭17.4燃烧烟气测试燃烧烟气测试采样日期采样日期测试日期测试日期报告日期报告日期采样地点采样地点焚烧炉排口焚烧炉排口排放口高度（排放口高度（m）3项目项目采样采样位置位置管道管道
28、面积面积m2风速风速m/S管温管温风风 量量m3标标干干/h浓浓 度度mg/m3标干标干排放速率排放速率kg/h排放标准排放标准最高允许最高允许排放浓度排放浓度mg/m3标干标干最高允许最高允许排放速率排放速率kg/h颗粒物颗粒物排口排口0.07072.223902342760.06461200.070氯化氢氯化氢42.19.8510-31005.210-3氮氧化物氮氧化物84.60.01982400.0154二氧化硫二氧化硫16.83.9310-35500.052铅及其化合物铅及其化合物3.909.1310-40.70810-5锌及其化合物锌及其化合物1.383.2310-4/1890(无量
29、纲无量纲)/2000（排放高度为（排放高度为15m时）时）/臭气臭气执行标准：执行标准：GB16297-1996 表表2，GB 14554-1993结结 论：论：颗粒物排放浓度超标；氯化氢排放速率超标；铅及其化合物排放颗粒物排放浓度超标；氯化氢排放速率超标；铅及其化合物排放浓度超标；排放臭气的排气筒高度不小于浓度超标；排放臭气的排气筒高度不小于15m污泥煤燃烧灰渣的再利用污泥煤燃烧灰渣的再利用10：110：1.510：210：2.5养护养护3d60.49%53.10%50.91%47.04%养护养护6d31.41%28.40%21.98%21.62%10：0.510：110：1.510：2养护
30、养护3d46.53%42.67%42.50%41.08%养护养护6d34.29%27.94%25.02%23.92% 原生污泥含水率原生污泥含水率81.5%，固化污泥的含水率为，固化污泥的含水率为35.2%，污，污泥人造煤燃烧后的灰渣含水率泥人造煤燃烧后的灰渣含水率1.24%，将污泥与固化污泥或，将污泥与固化污泥或灰渣按照一定比例混合后养护灰渣按照一定比例混合后养护固化污泥作为固化剂固化污泥作为固化剂燃烧灰渣作为固化剂燃烧灰渣作为固化剂 固化污泥或固化污泥或燃烧灰渣可作燃烧灰渣可作为固化剂进行为固化剂进行二次固化二次固化污泥脱水提高热值小结污泥脱水提高热值小结 M1固化剂预处理污泥并养护固化剂预处理污泥并养护6天后，污泥热值大幅天后，污泥热值大幅度提高至可自维持燃烧；燃烧后的残渣可作为固化度提高至可自维持燃烧；燃烧后的残渣可作为固化剂固化新鲜污泥剂固化新鲜污泥目前应用情况目前应用情况v固化固碳规模：固化固碳规模：2000吨污泥吨污泥/天天v已经处理污泥：已经处理污泥：100万吨万吨v制煤应用规模：制煤应用规模：50吨污泥吨污泥/天天
