1、市政污泥湿式氧化处理SEUE-WAO工艺的生产性试验研究清华大学清华大学/清华苏州环境创新研究院清华苏州环境创新研究院市政污泥湿式氧化处理及资源化团队市政污泥湿式氧化处理及资源化团队孟继安 研究员31720222023年2月28日2023年中国工业污泥处理处置大会年中国工业污泥处理处置大会目录研究背景SEUE-WAO工艺技术生产性试验结论0102030421PART研究背景3清华大学研究背景-行业现状1、污泥是污水处理中的、污泥是污水处理中的“世界难题世界难题”2、投资占、投资占30%、运行占、运行占50%以上以上3、污泥中含原水、污泥中含原水30-50%有机物、有机物、30-50%TN、95

2、%TP4、含重、含重金属金属、病原菌病原菌、持久性有机持久性有机物物5、环保督查：、环保督查：污泥问题十分突出污泥问题十分突出6、污泥处理处置现状远远落后发达、污泥处理处置现状远远落后发达国家、国家、与我国生态文明建设不相符与我国生态文明建设不相符。7、国外技术国外技术“水土不服水土不服”重水轻泥2021年我国污泥产量达7000万吨(以含水率80%计)，预计2025年将突破9000万吨数据来源：中投顾问产业研究中心4“污泥”已成为城市发展的痛点问题，“邻避效应”突出！清华大学研究背景-现有技术现状水十条：污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置水十条：污水处理设施产生的污泥应

3、进行稳定化、无害化和资源化处理处置减量化减量化稳定化稳定化无害化无害化污泥处置/资源化5传统方式成本高、二次污染严重，行业正呼唤绿色传统方式成本高、二次污染严重，行业正呼唤绿色创新创新技术。技术。四种主流路线四种主流路线弊端弊端深度脱水深度脱水+填埋技术填埋技术二次污染严重、占地大，二次污染严重、占地大，正逐渐被大量城市禁止正逐渐被大量城市禁止干化焚烧干化焚烧 +填埋填埋/再利用再利用能耗高、成本高能耗高、成本高，污染转移，污染转移，邻避效应严重邻避效应严重好氧发酵好氧发酵+土地利用土地利用占地大、速度慢，实际难以土占地大、速度慢，实际难以土地利用，产物出路仍是问题地利用，产物出路仍是问题厌氧

4、消化厌氧消化+干化干化 +土地利用土地利用清华大学n 湿式氧化法在美国、日本以及欧洲得到了很好应用和发展湿式氧化法在美国、日本以及欧洲得到了很好应用和发展n ZIMPRO工艺工艺 200余例，主要用于余例，主要用于高浓度废水处理高浓度废水处理n 中国仅有中国仅有3例（海宁、北京昌平、成都）例（海宁、北京昌平、成都）研究背景-湿式氧化法技术与挑战湿式氧化工艺原理图湿式氧化工艺原理图湿式氧化法是利用湿式氧化法是利用高温高温(150370)和一定压力和一定压力（0.5-20MPa），以空气中，以空气中的氧或纯氧作为氧化剂，在液相中将有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小的氧或纯氧作为氧化剂，在液相中将

5、有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小分子有机物的化学过程。分子有机物的化学过程。6n污泥湿式氧化的痛点1)适用范围广适用范围广2)处理效率高处理效率高3)占地少占地少4)无二次污染无二次污染5)投资、运营成本高投资、运营成本高6)安全可靠性有待提高安全可靠性有待提高1)污泥粘性大，成分复杂，容易污泥粘性大，成分复杂，容易结垢堵塞，输送困难结垢堵塞，输送困难2)换热性能差，热量回收困难，换热性能差，热量回收困难，工艺能耗高工艺能耗高3)高温高压，含砂量高，容易导高温高压，含砂量高，容易导致阀门等部件磨损严重致阀门等部件磨损严重4)反应釜为高温高压压力容器，反应釜为高温高压压力容器，操作要求高操作

6、要求高n湿式氧化工艺特点：2PARTSEUE-WAO工艺技术7清华大学以以蛋白质、脂肪、糖类蛋白质、脂肪、糖类等易降解组分为核等易降解组分为核心处理对象，去除污泥主要污染物质心处理对象，去除污泥主要污染物质木质木质素和素和纤维素纤维素在固相产品中被保留下来在固相产品中被保留下来“超低能耗高效安全污泥湿式氧化处理处置工艺超低能耗高效安全污泥湿式氧化处理处置工艺（SEUE-WAO)”8n 湿式氧化法是利用湿式氧化法是利用中温中温(180230)和一定压力和一定压力（1.6-3.2MPa），以空气中的氧，以空气中的氧或纯氧作为氧化剂，在液相中将有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小分子或纯氧作为氧化剂

7、，在液相中将有机物分解为二氧化碳、水等无机物或小分子有机物的化学过程。有机物的化学过程。SEUE-WAO工艺技术易降解有机物+O2小分子有机酸+CO2+H2O1.63.2MPa、液相180230清华大学9 节能明显节能明显、低成本、低成本 安全高效安全高效可靠性高可靠性高 操作简单操作简单、启停简便启停简便 防垢防堵塞防垢防堵塞 无添加、无三废无添加、无三废 现场整洁现场整洁 模块化设计模块化设计 全自动化控制全自动化控制 占地节省占地节省u 核心创新技术I-反应泥、反应气和滤液余压余热利用与抗垢工艺技术SEUE-WAO工艺技术清华大学u 核心创新技术II-自清洁高效低阻换热反应器 高效自清洁

8、污泥高效自清洁污泥-污泥换热技术污泥换热技术将污泥氧化反应释放能量深度回收用于预热调质将污泥氧化反应释放能量深度回收用于预热调质泥。夏季可实现工艺系统自持运行，与传统技术相比，工艺能耗节约泥。夏季可实现工艺系统自持运行，与传统技术相比，工艺能耗节约60%以上。以上。三相穿透混合旋流管式高效湿式氧化反应技术三相穿透混合旋流管式高效湿式氧化反应技术(非压力容器非压力容器)，使得反应更为高效，使得反应更为高效安全、稳定可靠，避免了常规高温高压罐式反应器方案的运行安全风险。安全、稳定可靠，避免了常规高温高压罐式反应器方案的运行安全风险。采用自清洁减阻换热反应技术采用自清洁减阻换热反应技术，避免了污泥结

9、垢，避免了污泥结垢甚至甚至堵塞和高粘堵塞和高粘污泥污泥多相难输送多相难输送等问题等问题，输送能耗低，安全可靠性高。，输送能耗低，安全可靠性高。10302.2-2.5MPa-220501.2MPaSEUE-WAO工艺技术清华大学u 核心创新技术III-污泥处置路径多样化本技术主要适用于市政污泥等有机固废的处理处置。SEUE-WAO富含小分子有机酸，可作为污水处理厂反硝化的补充碳源固相处理产物液相处理产物包装类纸板的原料添加添加30-50%1陶粒等建材的原料2焚烧34园林绿化11SEUE-WAO工艺技术物流包装类物流包装类建材利用建材利用清华大学u主要技术指标 固相含水率35%

10、，减量化75-85%；总工艺耗电 60度/吨泥；不添加任何药剂；处理时间：1小时；100t/d(含水率80%)污泥处理规模占地1-2亩；投资成本40-50万元/t，工艺成本50元/t，运营成本100-150元/t。12SEUE-WAO工艺技术清华大学u技术优势13 环境友好：环境友好：无任何药剂添加，污泥处理全过程密闭运行，无任何药剂添加，污泥处理全过程密闭运行，病原菌完全去除病原菌完全去除，无臭无臭气排放，无烟筒气排放，无烟筒。无害化、稳定化、减量化效果显著：无害化、稳定化、减量化效果显著：有机物氧化可达有机物氧化可达60-80%，泥饼含水率泥饼含水率60%。模块化设计模块化设计，便于设计、

11、制造、安装和运行。，便于设计、制造、安装和运行。3PART生产性试验14清华大学u 宁波市政污泥湿式氧化处理中试项目15建设单位：宁波市哈雷换热设备有限公司处理规模：25t/d（含水率80%）建设地点：建设在污水处理厂内建设用地：600m2处理工艺：SEUE-WAO核心设备：自清洁高效低阻换热反应器投运时间：2021年7月生产性试验清华大学16厂房外景固液分离固相产物分离液处理后的水固相产物含水率0.5 COD/TN=8-10*本项工作是由本项工作是由清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室秦伟秦伟博士后博士后和和中国水环境集团中国水环境

12、集团曹效鑫曹效鑫教高教高负责完成的。负责完成的。清华大学内容原泥（mgkg-1）泥饼（mgkg-1）分离液mg/L铜542953ND锌5049130.169镉1.62.6ND铅60.7102ND铬1233690.24汞1.22.10610-5镍84.62330.086砷10.817.70.33721生产性试验重金属分布ZhangZ,etal.Variationinmetalsduringwetoxidationofsewagesludge.BioresourceTechnology.2017,245:234-241.4PART结论22清华大学结论23SEUE-WAO工艺具有以下显著优点：工艺具

13、有以下显著优点：符合国家政策，符合生态文明建设、循环经济和资源化理念。符合国家政策，符合生态文明建设、循环经济和资源化理念。环境友好：环境友好：全过程密闭运行，现场整洁，全过程密闭运行，现场整洁，病原菌完全去除病原菌完全去除，无烟筒、无臭气无烟筒、无臭气排放，排放，规避了邻避效应。规避了邻避效应。超低能耗：超低能耗：深度回收工艺热能，充分利用工艺余热余能，深度回收工艺热能，充分利用工艺余热余能，工艺电耗工艺电耗 60度度/吨泥吨泥。可靠性高：可靠性高：采用自清洁减阻换热反应技术，避免了污泥结垢甚至堵塞和高粘污泥多采用自清洁减阻换热反应技术，避免了污泥结垢甚至堵塞和高粘污泥多相难输送等问题，可靠

14、性高，相难输送等问题，可靠性高，全自动化控制，操作简单，启停简便全自动化控制，操作简单，启停简便。高效安全：高效安全：管式反应器更为高效安全、稳定可靠，寿命长。管式反应器更为高效安全、稳定可靠，寿命长。1小时处理，日产日清小时处理，日产日清。资源化处置技术：资源化处置技术：污泥固相产物可通过园林绿化、陶粒和包装类纸板原料添加物实污泥固相产物可通过园林绿化、陶粒和包装类纸板原料添加物实现资源化；液相可作为污水处理厂反硝化的补充碳源。现资源化；液相可作为污水处理厂反硝化的补充碳源。清华大学24清华大学25原泥（干化）湿式氧化后泥饼90%的颗粒粒径不超过20.25m中位粒径约为5.79m，湿式氧化后

15、脱水泥饼湿式氧化后脱水泥饼粒径分布粒径分布清华大学26清华大学27内容内容原泥原泥湿式氧化脱水泥饼湿式氧化脱水泥饼kJ/kgkCal/kgkJ/kgkCal/kg干基高位热值干基高位热值1.4291043413.881.3821043301.6湿基高位热值湿基高位热值2.192103523.679.8761032359.38湿基低位热值湿基低位热值24.775.928.7091032080.58氧（氧（%）29.122.8碳（碳（%）33.531.9氢（氢（%）5.763.96氮（氮（%）5.763.72硫（硫（%）1.450.985含水率（含水率（%）84.78.2有机物含量有机物含量(%)

16、62.4937.04调节氧化剂流量可控制泥饼的热值，低程度的湿式氧化得到高热值的泥饼。调节氧化剂流量可控制泥饼的热值，低程度的湿式氧化得到高热值的泥饼。样品序号样品序号有机物含量有机物含量%含水率含水率%收到基低位收到基低位热值热值kJ/kg120.620.5774.8218.925.3691.3324.526.4863.5清华大学水质指标水质指标CODCrTNNH4+-NNO3-NNO2-NTP样品样品1163201676.8886.872.417.6样品样品2202402217.61325.230215.3样品样品3330.6115.6样品样品4

17、226.2116.528分离液水质特征（浓度，mgL-1）分离液稀释后色度变化（图中数字为稀释倍数）*本项工作是由本项工作是由清华大学环境清华大学环境学院环境模拟与污染控制国学院环境模拟与污染控制国家重点实验室家重点实验室秦伟秦伟博士后和博士后和中国水环境集团中国水环境集团曹效鑫曹效鑫教高教高负责完成的。负责完成的。清华大学碳源碳源硝氮浓度硝氮浓度（mgL-1）工艺工艺C/N温度温度（）比反硝化速率比反硝化速率（mg N(gh)-1）混合液污泥浓度混合液污泥浓度（MLSS，mgL-1）参考文参考文献献乙酸钠乙酸钠20.79SBR35253.8350014葡萄糖葡萄糖19.65SBR35250.29350014葡萄糖葡萄糖40批次1022-232.093880（VSS）15乙酸钠乙酸钠40批次422-235.73830（VSS）15乙酸钠乙酸钠35SBR5.5-6室温16.3（VSS）2800（VSS）16葡萄糖葡萄糖99.6批次3室温9.42261017葡萄糖葡萄糖10批次8200.934715本研究乙酸钠乙酸钠10批次8202.724715分离液分离液10批次8201.034715分离液分离液20批次8201.14715分离液分离液30批次8201.28471529表4分离液及传统碳源葡萄糖、乙酸钠的比反硝化速率一览表清华大学30