《浅谈厌氧消化对污泥处理处置经济性的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浅谈厌氧消化对污泥处理处置经济性的影响.pdf(22页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、Dr.Jiansan Zhang/张建三,Chief Scientist WPS,Passavant-Geiger GmbH/德国帕萨旺-盖格有限公司2023年02月25日浅谈厌氧消化对污泥处理处置经济性的影响浅谈厌氧消化对污泥处理处置经济性的影响Page 2污水处理的目的:按照排放要求,将污水中的污染物改变性质,分解、转化、分离、排出(降解溶解物、分离固态物、排离气体化合物)污泥处理的目的:要求:减量化、稳定化、无害化、资源化减量化、稳定化、无害化、资源化通过污泥处理改变污泥性质以满足处置要求,同时尽量优化处理费用并降低处置成本污水处理及污泥处理的目的污水处理及污泥处理的目的实质需求:“达标
2、达标”。将大部分污染物转化为污泥(和气体)从污水中分离出去。实质需求:“减量、消害减量、消害”。尽量多地将水从污泥中分离出去,并消除/减少其对环境可能造 成的危害。个人认为,实践工作中,“消除危害消除危害”比“减量减量”更重要。Page 3R&D Overview-Annual Conference 2017厌氧污泥消化的作用厌氧污泥消化的作用 污泥性质稳定稳定化厌氧消化的基本作用:通过有机干固体降解干固体降解,减少干固体总量 产生沼气,可作为高质量能源利用 通过有机物降解释放的大量自由易分离水份,可用简单低成本工艺分离厌氧消化的辅助有利作用:有机物降解会释放出降解产物,分离回流后作为污染物增
3、加污水处理负荷 降低了污泥干固体的单位热值含量厌氧消化的不利作用:Page 4100%=80gSS/(P*d)65%=52gSS/(P*d)35%=28gSS/(P*d)55%=27,5gSS/(P*d)100%=50gSS/(P*d)45%=22,5gSS/(P*d)沼气+污泥水生污泥消化污泥VSSMSSVSSMSS厌氧污泥消化的作用厌氧污泥消化的作用(欧洲典型数据,传统对比中常用模式)MSS=无机无机悬浮悬浮物物VSS=有机有机悬浮悬浮物物厌氧消化国内同事的顾虑国内同事的顾虑:国内多数市政污泥的固体含有机物比例往往偏低,且明显低于欧美的常规数值,厌氧消化还有经济效益吗?Page 5R&D
4、Overview-Annual Conference 2017厌氧污泥消化的作用厌氧污泥消化的作用(传统观察模式)仅考虑污泥中悬浮固体成分的变化,未将污泥作为整体元素观察,忽视了重要因素“水水“有机物降解与污泥总体减量的相互作用不明确 而有机物降解对后续处理工序成本影响的分析是需要在污泥作为整体的基础上进行评估的前面传统观察方式的问题:将污泥作为整体元素进行观察及对比(换一个视角更容易理解?)直观量化有机物降解量以及含水量消减对后续工艺处理成本的影响解决办法:Page 6污泥处理工艺分离去除水份的能耗代价污泥处理工艺分离去除水份的能耗代价 工工 艺艺 步步 骤骤分离分离1m3污泥水份所需能耗污
5、泥水份所需能耗 kWh/m3待分离污泥水份待分离污泥水份 重 力 浓 缩 10-3 至 10-2 机 械 脱 水 100 至 101(需同时考虑药剂成本)热 干 化、焚 烧 103Page 7厌氧污泥消化的作用厌氧污泥消化的作用换一个视角理解污泥问题:研究污泥处理过程的经济性必须“连泥带水”一起看!Page 8H2O 水SinSorg污泥的组成成分污泥的组成成分(基于总体量化观察视角)Sin=无机干固体Sorg=有机干固体Page 9 SinSorg厌氧消化、重力浓缩初始浓缩污泥/消化浓缩后剩余物污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物灰渣灰渣常规无厌氧消化污泥处理基于厌氧消化的污泥
6、处理污泥厌氧消化在污泥处理中的作用污泥厌氧消化在污泥处理中的作用(整体量化对比,非严谨数值,仅作概念解释用)(为简化,以常规污泥焚烧时蒸发能耗达平衡为例)SinSorg灰渣灰渣 剩余能量剩余能量需需补充能量补充能量剩余能量剩余能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣H2O 水SinSorgSinSorg沼气沼气Page 10污泥消化的经济成本与效益污泥消化的经济成本与效益:建设投资(折旧折旧,设备更新)常规运行(能耗能耗、人工人工、药剂、维护维护)沼气利用产生的效益(热电联产、生物燃气制备)污泥上清液回流处理费用增量值(N,P,COD)污泥消化对后续处理处置经济效益的有利影响污泥消化对后续处理处置经济效益
7、的有利影响:污泥脱水成本降低(药剂药剂、能耗、投资)脱水污泥运输成本降低(!)污泥热干化成本降低(能耗能耗、投资、维护)厌氧污泥消化的成本及效益厌氧污泥消化的成本及效益收益收益(=降低成本降低成本)估算估算:污泥消化的环境效益以及对污泥焚烧、处置效益的影响污泥消化的环境效益以及对污泥焚烧、处置效益的影响(请参考相关专家专题讲座)成本成本及收益估算及收益估算:约约150 200元/吨干固体进泥约1500元/吨干固体降解约30 100(50)元/吨干固体降解约约200元/吨干固体降解约500 1000元/吨干固体降解约1000 2000元/吨干固体降解Page 11厌氧污泥消化的成本及效益的简单估
8、算厌氧污泥消化的成本及效益的简单估算(换个视角来解析污泥厌氧消化的经济性)取前述成本及收益估值中间值,整体换算成基于降解量降解量与降解率降解率的经济性评估,用简单核算结果来观察剖析污泥消化的经济性,以及有机物降解转化率对污泥处理经济性的影响用简单核算结果来观察剖析进泥干固体有机物含量干固体有机物含量对污泥消化以及后续污泥处理处置的经济性的影响(尝试解答国内同事对厌氧消化经济性的疑问)Page 12February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理
9、污泥厌氧消化污泥厌氧消化成本及收益分析(基于降解量)成本及收益分析(基于降解量)(中温消化,进泥温度约15度C。估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)-60000-04000060000055404550成本成本 元元/日日 收益收益降解量(t DS)以以100吨干固体吨干固体/日进泥为基础的消化费用估算日进泥为基础的消化费用估算投资折旧+运行外源加热沼气净化沼气发电收益回流水处理成本消化总计Page 13February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污
10、泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理污泥厌氧消化污泥厌氧消化成本及收益趋向性分析(基于降解率)成本及收益趋向性分析(基于降解率)(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)0%10%20%30%40%50%60%70%成本 0 收益有机干固体降解率降解率对消化成本及收益的趋势性影响(进泥干固体含有机成分约65%)投资折旧+运行外源加热沼气净化沼气发电收益回流水处理成本消化总计Page 14February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥
11、脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理污泥厌氧消化污泥厌氧消化成本及收益分析(进泥有机物含量)成本及收益分析(进泥有机物含量)(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)0%10%20%30%40%50%60%70%成本 0 收益有机干固体降解率降解率和进泥有机含固率对消化成本及收益的趋势性影响进泥固体含有机物比例65%进泥固体含有机物比例55%进泥固体含有机物比例50%Page 15February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩
12、余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)厌氧消化对整体污泥处理经济性厌氧消化对整体污泥处理经济性的影响的影响(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)-60000060000520253035404550成本 元/日 收益 降解量(t DS)以100吨干固体/日进泥为基础的消化费用估算(不含热干化)消化总计脱水减费运输减费总计Page 16February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后
13、剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理厌氧消化对整体污泥处理经济性厌氧消化对整体污泥处理经济性的影响的影响(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)0%10%20%30%40%50%60%70%成本 0 收益有机干固体降解率消化降解率对污泥处理处置成本及收益的趋势性影响(进泥干固体含有机成分约65%,不含热干化)消化总计脱水减费运输减费总计Page 17February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量
14、灰渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)厌氧消化对整体污泥处理经济性厌氧消化对整体污泥处理经济性的影响的影响(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)0%10%20%30%40%50%60%70%成本 0 收益有机干固体降解率消化降解率和进泥有机含固率对污泥处理处置成本及收益的趋势性影响(不含热干化)进泥固体含有机物比例65%进泥固体含有机物比例55%进泥固体含有机物比例50%Page 18February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰
15、渣灰渣基于厌氧消化的污泥处理(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)厌氧消化对整体污泥处理经济性厌氧消化对整体污泥处理经济性的影响的影响(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)-600000600000055404550成本 元/日 收益降解量(t DS)以100吨干固体/日进泥为基础的消化费用估算(含热干化)消化总计脱水减费热干化减费运输减费总计Page 19February 28,2023SinSorgH2OSinSorgGd厌氧消化、重力浓缩污泥脱水后剩余物污泥热干化后剩余物污泥焚烧后剩余物补充能量补充能量剩余能量剩余能量灰渣灰渣基于厌氧
16、消化的污泥处理(为简化以焚烧时蒸发能耗达平衡为例)厌氧消化对整体污泥处理经济性厌氧消化对整体污泥处理经济性的影响的影响(估算数值仅为匡算趋势,不能替代具体项目成本分析)0%10%20%30%40%50%60%70%成本 0 收益有机干固体降解率消化降解率和进泥有机含固率对污泥处理处置成本及收益的趋势性影响(含热干化)进泥固体含有机物比例65%进泥固体含有机物比例55%进泥固体含有机物比例50%Page 20总结总结污水厂污泥的厌氧消化的经济性,以及对后续处理处置经济性的影响很容易而且也应该在评估实际减量的基础上进行量化、分析厌氧消化工艺的经济性与其所能达到的有机物降解率密切相关,甚至可以将有机
17、物降解转化率视为其经济效率、成功与否的关键因素即使在中国目前普遍存在的污泥固体有机物含量较低的前提下,厌氧污泥消化也往往能够带来较显著的经济收益合理利用厌氧消化产生的沼气可以带来非常可观的经济效益和环境效益如果污泥处理工艺链中有热干化类(或者相似)高耗能工艺段,则厌氧污泥消化带来的经济效益更明显由于时间与篇幅关系,这次讲座仅就厌氧消化对污泥处理的经济性进行了浅显的探讨,而并未就其所达到的“稳定化”对污泥性质、环境、卫生、安全等的后续影响进行阐述两两点提醒:点提醒:1.污泥稳定化与有机物降解率没有必然关系。2.污泥消化与污泥焚烧不存在竞争关系。厌氧消化并不是最终处理处置措施,而应被视作是污泥处理
18、工艺/环境影响/卫生/处理经济性等方面的一种优化措施。Page 21February 28,2023想上污泥厌氧消化,但想上污泥厌氧消化,但空间空间不够怎么办?不够怎么办?CarbonExtract碳源提取技术,优化有机碳源合理分离532 m30 m传统初沉池工艺组合CarbonExtract工艺组合CarbonExtract用机器替代初沉池优化有机碳源分离CarbonExtract工艺占地面积缩小约90%Page 22Passavant-Geiger GmbHPassavant-Geiger-Strasse 1 65326 Aarbergen Germanywww.passavant-info.passavantpassavant-Disclaimer:The technical data stated in this presentation is indicative only and have to be determined for each individual case.Subject to technical changes.