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(duì)其反應(yīng)機(jī)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(shí)通過(guò)開(kāi)發(fā)二次閃蒸換熱技術(shù)，能耗也顯著降低，使實(shí)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(chǎng)的市政污泥為處理對(duì)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(zhuān)家組參觀(guān)了示范工程，并且給予了積極的評(píng)價(jià)。
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(wú)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(jī)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(shí)，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(xiāo)路不好，污泥量不但沒(méi)有減少反而增加。
國(guó)內(nèi)個(gè)別城市用垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)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(shí)際上國(guó)內(nèi)大部分垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)拒絕污泥進(jìn)場(chǎng)。
焚燒是實(shí)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(shí)才能滿(mǎn)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(mǎn)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(duì)于其他改性技術(shù)，可以同時(shí)實(shí)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(shí)驗(yàn)室采用熱力學(xué)解析手段對(duì)污泥的脫水性能進(jìn)行了定量分析，結(jié)果顯示，在脫水機(jī)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(shí)現(xiàn)的。
水熱干化技術(shù)(見(jiàn)本報(bào)3月19日6版《污泥脫水有了新方法》)通過(guò)將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機(jī)物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)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(guò)水熱處理的污泥在不添加絮凝劑的情況下，機(jī)械脫水可使含水率大幅度降低。污泥的水解宏觀(guān)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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