清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系的王偉教授致力于污泥水熱干化技術(shù)研究27年，對其反應(yīng)機理、工藝條件等進(jìn)行了全面而深入的研究。目前，工藝系統(tǒng)已經(jīng)較為成熟，同時通過開發(fā)二次閃蒸換熱技術(shù)，能耗也顯著降低，使實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用成為了可能。
2008年7月，清華大學(xué)、北京健坤偉華新能源科技有限公司以東莞市污水處理廠的市政污泥為處理對象，建設(shè)了污泥水熱干化技術(shù)示范工程。2009年3月初，業(yè)內(nèi)污泥處理的專家組參觀了示范工程，并且給予了積極的評價。
脫水何以成為污泥處理的關(guān)鍵？
如何高效低耗地將污泥含水率由80％降低到60％，成為保障污泥有效處置的技術(shù)關(guān)鍵
目前，一般污泥處理技術(shù)無論是脫水還是進(jìn)行消化抑或直接處理都面臨效率低、能耗高的難題，污泥的細(xì)胞質(zhì)/膠體結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致污泥處理處置的技術(shù)瓶頸和資源化利用的關(guān)鍵障礙。
污泥中含有大量的微生物細(xì)胞和有機物膠體，導(dǎo)致了污泥脫水困難，通常脫水泥餅含水率高達(dá)80％左右。目前，污泥處置的手段主要包括堆肥、填埋和焚燒。
污泥用于堆肥物料時，通常需要添加調(diào)理劑降低含水至50~60％，需要添加的調(diào)理劑總量約為污泥的60％，如污泥堆肥產(chǎn)品的銷路不好，污泥量不但沒有減少反而增加。
國內(nèi)個別城市用垃圾衛(wèi)生填埋場接納污泥，由于污泥含水率高，容易造成填埋作業(yè)困難、滲濾液水質(zhì)惡化和填埋堆體不穩(wěn)定，實際上國內(nèi)大部分垃圾衛(wèi)生填埋場拒絕污泥進(jìn)場。
焚燒是實現(xiàn)污泥減量化的有效手段，通常要求焚燒物料的熱值大于1200千卡/千克，根據(jù)市政污泥的平均泥質(zhì)水平，只有含水率小于50％時才能滿足這一要求。
填埋、堆肥和焚燒都不宜直接處理含水率80％的脫水泥餅，為滿足處置標(biāo)準(zhǔn)和工藝需要，含水率至少要降低到60％以下。如何高效低耗地將污泥含水率由80％降低到60％，成為保障污泥有效處置的技術(shù)關(guān)鍵。
污泥脫水難題的破解之道
污泥水熱干化技術(shù)相對于其他改性技術(shù)，可以同時實現(xiàn)污泥脫水性能和厭氧消化性能改善
污泥脫水困難是由于污泥中的水受到多種作用力的束縛，清華大學(xué)王偉老師的課題組在實驗室采用熱力學(xué)解析手段對污泥的脫水性能進(jìn)行了定量分析，結(jié)果顯示，在脫水機可能提供的功率條件下，脫水污泥含水率由80％左右進(jìn)一步降低是很難實現(xiàn)的。
水熱干化技術(shù)(見本報3月19日6版《污泥脫水有了新方法》)通過將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，可以同時改善脫水性能和厭氧消化性能。隨水熱反應(yīng)溫度和壓力的增加，顆粒碰撞幾率增大，顆粒間的碰撞導(dǎo)致了膠體結(jié)構(gòu)的破壞，使束縛水和固體顆粒分離。另外，加熱使污泥中的蛋白質(zhì)分解，細(xì)胞發(fā)生破裂，胞內(nèi)的水分被釋放。經(jīng)過水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下，機械脫水可使含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀上表現(xiàn)為揮發(fā)性懸浮固體濃度的減少和COD、BOD以及氨氮等濃度的增加。
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