1、HCR水力空化污泥源头减量技术简介Hydrodynamic Cavitation Technology Introduction for Sludge Reduction 东莞源控环保科技有限公司简介我们源控公司专门从事污泥源头减量、资源化及其设备的研我们源控公司专门从事污泥源头减量、资源化及其设备的研发与制造；是污泥处理领域的高科技环保技术公司；发与制造；是污泥处理领域的高科技环保技术公司；我公司专注于城市我公司专注于城市污水厂污水厂污泥污泥资源化资源化处理处理处置工程设计、建处置工程设计、建设、设、设备制造、设备制造、投资投资运营运营；在科技创新方面，我公司在科技创新方面，我公司1 1、开
2、创了开创了“污泥源头减量污泥源头减量+过程减过程减排排+末端减容末端减容+建材资源化建材资源化”的一条龙的一条龙、整装性、系统化的、整装性、系统化的污污泥处理处置技术泥处理处置技术模式；模式；2 2、拥有创新的、拥有创新的HCRHCR水力空化水力空化减泥减泥技术技术 3 3、拥有创新的、拥有创新的HCRHCR水力水力空化空化补充碳源技术补充碳源技术。在商务模式方面在商务模式方面我公司提出了污泥处理技术与装备我公司提出了污泥处理技术与装备自行投资、自行投资、自行运营管理、与合作者利润分成自行运营管理、与合作者利润分成的风险自担的商业运作模的风险自担的商业运作模式。式。公司定位公司定位公司业务公司
3、业务科技创新科技创新商务模式商务模式Contents(目录)1HCR技术研发背景HCR水力空化污泥源头减量技术工程应用效果环境及经济效益 234城市污水处理规模扩大，剩余污泥产量连年增加，污泥处理处置成为污水厂和政府的难题。污泥中含有大量病原菌、寄生虫、多种重金属等有毒有害物质，未经合适的处置会对环境造成二次污染。当前污泥处理处置多采用填埋、堆肥、厌氧消化、焚烧等方法。技术研发背景数据来自中国污泥处理处置市场分析报告（2013）数据根据全国环境统计公报公布(预计)填埋占地面积大，成本高，易对地下水造成二次污染，并且量已经超过填埋场承受能力堆肥占地面积大，适用范围小，易对空气造成污染，难于广泛采
4、用焚烧与污泥热值相关，单独焚烧成本高；厌氧消化易造成二次污染，短期内无法大面积应用技术研发背景污泥产量连年增加导致了污泥处理处置有巨大的市场需求；当前填埋，堆肥等方法的缺点导致污泥处理处置对污泥源头减量技术有比较迫切的技术需求。污泥末端处理处置急需污泥源头减量清洁生产技术Contents(目录)1HCR技术研发背景HCR水力空化污泥源头减量技术工程应用效果未来发展方向环境及经济效益 2345HCR水力空化污泥源头减量技术水力空化Hydrodynamic Cavitation：流体通过一个收缩装置时产生压降，当压力降至饱和蒸汽压甚至负压时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体汽化而产生大量空化
5、泡在随流体进一步流动过程中，遇到周围压力增大时，体积急剧缩小直至溃灭。空化（汽蚀）Cavitation：液体内局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴（气泡）的形成、发展和溃灭的过程。原理 污水处理厂生化处理过程中产生的经过沉淀、浓缩处理后的剩余污泥，在经过HCR水力空化减泥机时，通过进入水力空化机中的氧气氧化作用、空气泡溃灭过程的空化作用以及水力破碎作用等多重耦合协同效应，在瞬间将污泥絮体结构破坏，使部分污泥颗粒中沉淀的有机物以及部分细胞物质溶出进入水相。空化后污泥回流至反应池前端抽取浓缩污泥HCR减泥机 从污泥浓缩单元抽取浓缩污泥（10g/L以上）经水力空化处理后，使得水中难
6、降解的固体性物质转化、分解成为易降解的溶解性物质。然后将这些破碎后的污泥以及细胞溶出物质再次输入生物处理系统中，利用微生物来降解空化后有机物质，大幅减少有机污泥产生量，同时起到补充水中碳源的作用，在资源化利用的同时，提高系统脱氮效率，是一种实现污泥源头减量的清洁生产技术；HCR水力空化污泥源头减量技术 经水力空化后污泥，利用高干隔膜板框压滤机对水力空化后的污泥进行脱水减容，外运污泥的含水率可降至46%46%以下。HCR水力空化污泥源头减量技术HCR技术在A2O工艺中的流程图HCR水力空化污泥源头减量技术回流污泥源头减量过程减排末端减容1234HCR减泥技术压压滤滤减减容容阶阶段段过程减泥阶段水
7、力空化阶段对剩余污泥进行水力空化作用，起到破解污泥絮体的效果利用微生物对空化后的污泥进行再次降解，提高脱氮效率进行高压脱水减容，含水率达到46%以下干化后的污泥进入水泥窑焚烧处理，可实现污泥的彻底无害化处置水泥窑协同处置阶段水泥窑协同处置阶段污泥减量污泥减容HCR水力空化污泥源头减量技术已获得1项发明专利，1项实用新型专利，另有4项发明专利处于公示阶段。国内外公开发表的文献中，均未见明确提及“将水力空化减泥技术应用于大型污水处理厂的实际工程中。HCR水力空化污泥源头减量技术技术特点利用水力空化及微生物降解作用，从源头减少污泥的产生，实现污泥源头减量补充水中碳源，提高系统的脱氮效果，改善出水水质
8、水力空化改善污泥脱水性能，污泥经隔膜板框压滤后含水率在46%以下无需改变污水处理厂流程，建设周期短、投资成本低，适用于污水厂改造设备自动化程度高、操作方便、运行过程不产生二次污染，减轻臭味1.2.3.4.5.Contents(目录)1HCR技术研发背景HCR水力空化污泥源头减量技术工程应用效果未来发展方向环境及经济效益 2345工程应用效果1、应用时间为2012年12月11日至2013年10月23日，长春市南部污水处理厂，处理规模15万吨/日；2、应用时间为2014年，东莞市大岭山污水处理厂，处理规模8万吨/日；3、应用时为2015年6月至2016年1月，深圳市盐田污水处理厂，处理规模8万吨/
9、日，在减泥设备开机运行期间平均综合减泥率达到64.5%深圳市水务集团清华大学深圳研究生院生态工业和环境检测中心第三方评价机构中国环保产业协会技术评价方第三方检测技术使用方工程应用效果1.取近6个月运行数据2.采样615个，数据3472个ETV验证评价验证评价结果认为：“HCR水力空化+高干隔膜板框压滤”系统中，水力空化与生物处理系统可减干泥21%，经板框压滤后污泥含水率可减少到46%以下，使得全系统总减泥重量达到65%。.可使出水总氮去除率提高9%，是一种源头减量、过程减排、末端减容的污水处理清洁生产技术。序号水质指标单位进水值水质设计出水值1BOD5mg/L100-170202CODcrmg
10、/L160-300603NH3-Nmg/L10-24154TNmg/L20-32205TPmg/L2-40.56SSmg/L100-350207pH-6-76-9技术应用时间：技术应用时间：2015年6月-2016年1月污水处理规模：污水处理规模：日处理总污水量80000m3/d污水处理工艺：污水处理工艺：MSBR工艺系统进出水水质情况：进出水水质情况：工程应用效果两个处理规模均为4万吨/日的MSBR反应池：I#对比组：保持现状III#实验组：安装HCR水力空化减泥 机+高干隔膜板框压滤机厌氧池4#缺氧池5#好氧池6#预缺氧池3#污泥浓缩池2#上清液回流SBR池7#SBR池1#消毒出水离心脱水
11、污泥外运I#对比组对比组上清液回流SBR池7#SBR池1#III#实验组实验组厌氧池4#缺氧池5#好氧池6#除油沉砂池出水预缺氧池3#污泥浓缩池2#减泥机经减泥机处理后的污泥剩余污泥剩余污泥高干板框压滤机储泥池污泥外运工程应用效果日期1#对比组III#实验组12月1日MSBR总污泥浓度（mg/L）5030 5917 12月30日MSBR总污泥浓度（mg/L）6160 5708 处理系统污泥浓度差值（mg/L）1130-209折合干泥量（吨）21.27-3.93对比组和实验组对比组和实验组系统系统内内污泥污泥量差值量差值系统内污泥浓度计算公式根据深圳市水务（集团）盐田污水厂颜少玫等人于2005年
12、发表的论文简化MSBR系统污泥量计算方法：1#对比组III#实验组12月排出剩余污泥干泥量（吨）181.32163.85对比组和实验组对比组和实验组排出排出干泥量干泥量1#对比组III#实验组排出剩余污泥干泥量（吨）181.32163.85系统内干泥量差值（吨）21.27-3.93产生污泥合计（吨）202.59159.92差值（吨）-42.68减泥率（%）-21.07%工程应用效果序 号指标水力空化后的污泥经板框脱水后的含水率（%）未进行水力空化的污泥经板框脱水后的含水率（%）差值-1平均值45.89%58.67%58.67%-12.78%-12.78%2最大值50.84%65.50%-14.
13、66%3最小值42.00%53.56%-11.56%4标准偏差3.20%4.0%-0.81%未经过水力空化的污泥脱水后照片经过水力空化的污泥脱水后照片工程应用效果工程应用效果污泥减量效果 综上所述，通过“HCR水力空化减泥机+高干隔膜板框压滤机”相结合的污泥减量化技术应用在城市污水处理厂的生化系统中，可以通过源头和生化过程使干泥产量将少21%，再通过压滤机减量56%，全系统污泥减少总量为65.3%。由此可见，这种HCR水力空化减泥机与高干隔膜板框压滤机相结合的污泥减量化技术应用在城市污水处理厂的生化系统中可使污泥的总量减少65%以上。指标总进水SBR池出水对比组实验组差值-TN（mg/L）最大
14、值31.8213.7112.701.01最小值19.915.603.112.49平均值27.1510.828.422.40标准偏差2.341.621.620.00去除率60.13%68.98%+8.86%氨氮（mg/L）最大值23.561.962.28+0.32最小值10.480.20.27+0.07平均值20.340.670.77+0.10标准偏差2.600.490.450.03去除率96.71%96.23%-0.48%说明：使用HCR水力空化减泥机后，污水生化处理系统对TN的去除效果明显改善，总氮去除率提高约9%以上，说明通过HCR水力空化机明显起到了补碳作用，提高了反硝化的效果。工程应用
15、效果说明：在ETV测试过程中，实验组和对比组的出水水质各项指标（除TN外）没有明显差异，说明HCR水力空化过程不影响污水处理生化系统。工程应用效果 噪声测试位置 测点编号检测结果LeqdB（A）主要噪声来源6月18日8月18日9月10日污水厂大门外1#56.754.557.1大门口马路噪音污水厂东面2#53.452.953.7小路污水厂西南面3#59.159.759.6生产（鼓风机房）污水厂南面4#57.258.958.2生产（减泥机设备）污水厂西北面5#55.954.654.8生产（污泥脱水机房）以上数值均低于国家工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008）中规定的昼间厂界噪声不
16、得超过65LeqdB（A）的要求。日期种类含水率折算每克干泥中H2S含量（g/kg）差值百分率备注1月14日离心脱水机后污泥82%163.8943.18%实验组和对比组混合污泥高干隔膜压滤机后的污泥57.8%93.13实验组污泥1月15日离心脱水机后污泥81.5%174.3235.6%实验组和对比组混合污泥高干隔膜压滤机后的污泥47.8%112.26实验组污泥平均值39.39%由此可见，经过HCR水力空化减泥处理的污泥H2S含量低，臭味少，对污泥脱水场所的环境有明显改善，对大气污染防治有积极的作用。脱水污泥H2S含量的比较 臭味工程应用效果序号日期设备故障说明故障持续时间（h）故障解决方法备注
17、15月30日2#减泥机出口堵塞2.5打开设备出口连接法兰，清除堵塞物26月4日III#减泥机变频器报警6.5更换备用变频器主板，更换后设备运行稳定36月5日III#减泥机变频器报警8.5电机加黄油46月10日III#温度过高变频器报警4电机加黄油56月20日2#减泥机出口堵塞2打开设备出口连接法兰，清除堵塞物67月24日2#粉碎泵空开跳闸0.52#粉碎泵接线盒进水，烘干电机后正常开机运行2用1备，对运行没有影响78月8日2#减泥机轴承机械密封故障102用1备，对运行没有影响88月9日2#减泥机轴承机械密封故障242用1备，对运行没有影响98月10日2#减泥机轴承机械密封故障152#泵更换机械密
18、封 HCR水力空化减泥机运转期间出现的问题大多属于设备维护停机，并非设备自身直接影响使用的故障，这些故障均由现场人员进行了快速维修并恢复正常。因此，HCR水力空化减泥相关设备可以稳定运行，能满足工业生产对设备可靠性的要求。设备运行记录表工程应用效果工程应用效果鉴定结果认为：“HCR水力空化污泥减量综合技术”首次被成功地应用于大规模城市污水处理工程中，属于国际首创，为有机废水生化处理系统的污泥减量化提供了一种高效实用的新方法，在生化处理过程中实现污泥减量，达到国际领先水平。Contents(目录)1HCR技术研发背景HCR水力空化污泥源头减量技术工程应用效果未来发展方向经济及环境效益 2345经
19、济效益u 减少每吨湿污泥（含水率80%80%）的成本仅为148.9148.9元，与其他技术相比，水力空化技术处理污泥成本低廉，完全可被市场接受，具有良好的市场竞争力。u 折合处理每吨污水耗电0.06kWh0.06kWh，成本为0.0470.047元。序号项 目单位数量备 注一水力空化减量成本 按每日污泥减量2.67t干泥计算1水力空化电费元/t干泥1492.16按减少每吨绝干污泥电耗1492.16元计算2水力空化人工费元/t干泥75 6000元/月/30天*1人/2.67t干泥=753设备折旧与维护费元/t干泥30 成本小计元/t干泥1597.16减少每吨湿泥（含水率80%）成本为319.4元
20、/吨二压滤减量成本 按每日处理6.7t干泥计算1压滤电费元/t干泥50.3以24小时工作计，每吨绝干污泥耗电64.5（kwh/t干泥）2压滤药费元/t干泥163生石灰：130kg/t干泥*0.7元/kg=91元三氯化铁：120kg/t干泥*0.6元/kg=72元3压滤水费元/t干泥7.82.3吨/t干泥*3.4元/吨水=7.84压滤人工费元/t干泥89.66000元/月/30天*3人/6.7t干泥=89.65设备折旧与维护费元/t干泥25 成本小计元/t干泥335.7处理每吨湿泥（含水率80%）成本为67.14元/吨三系统减量总成本 1水力空化减泥量%212压滤减泥量%563减泥总量%6521
21、%+（1-21%）*56%=65%4减泥总成本元/t干泥744.5处理每吨湿泥（含水率80%）成本为148.9元/吨5减泥利润元/t湿泥131.1每吨湿泥外运处理成本以280元/t计。也即减少每吨泥的利润为131.1元。市场占有率市场占有率10%20%30%40%50%60%70%80%减泥率减泥率65%65%65%65%65%65%65%65%每年减泥量每年减泥量（万吨）（万吨）349698104613951744209324412790产值（亿元）产值（亿元）9.7719.5329.3039.0648.8358.5968.3678.12利润（亿元）利润（亿元）4.579.1413.7218
22、.2922.8627.4332.0136.58市场推广经济效益测算表 我国2017年预计产生80%含水率的污泥大约5800 万吨，采用水力空化技术减泥率以65%计算，减少每吨湿污泥（含水率80%）的成本以148.9元，按照全国处理每吨湿污泥平均280元的价格计算，减少每吨污泥可为业主创造 131.1元的效益。在不同市场占有率时产生的产值和利润见下表：经济测算趋势图经济效益环境效益时间日排放污水量（亿m3/d）日处理污水量（亿m3/d）年产湿泥量(万t/a)日产湿泥量(万t/日)日产干泥量(万t/日)2013年1.331.134124.511.32.262014年1.41.194343.511.
23、92.382015年1.611.375000.513.72.742016年1.731.475365.514.72.94全国城市污水处理厂产泥量测算表（根据全国环境统计公报公布数据）说明：1、目前污水处理率以85%计；2、为了便于计算，全国污水处理产泥量统一按照每万吨污水处理后产生绝干污泥量2吨计算，产生80%含水率的泥饼10吨计算。（北方：每万吨污水产生2-3吨干污泥，南方为1.4-2.0吨；盐田为1.6吨。）就HCR水力空化技术而言，仅在污水处理过程中就可减少65%的污泥产量，如果全国有50%污水处理厂采用这种技术，每年全国就可少产生1744万吨污泥。由此可见，HCR水力空化技术对我国污泥污染防治具有重大的实用价值。
