鄭興燦 夏瓊瓊 尚巍 孫永利 李鵬峰
(中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司,天津 300074)
研究背景
城鎮(zhèn)污水資源化利用是我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略需求,國家發(fā)展和改革委員會等十部委共同發(fā)布的《關(guān)于推進污水資源化利用的指導意見》(發(fā)改環(huán)資〔2021〕13號)中,要求全面推動我國污水資源化利用,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展;國家發(fā)展和改革委員會、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》(發(fā)改環(huán)資〔2021〕827號)中,要求提升污水污泥資源化水平,推進資源化利用。基于綠色可持續(xù)發(fā)展的理念,通過水量回收、水質(zhì)完全或部分復原,達到特定用水途徑的功能要求,實現(xiàn)多層次多等級不同路徑的再生水利用,尤其城市景觀和自然水體補水;通過污水化學能(有機物沼氣化)和污水源熱能利用,回收熱能電能,用于供熱和供冷服務(wù);通過直接回收利用有價值的有機物,轉(zhuǎn)化為可降解塑料等產(chǎn)品,或作為污水氮磷去除的補充碳源;通過氮磷營養(yǎng)物及礦物質(zhì)回收利用,例如,磷酸鹽回收、硫回收和蛋白質(zhì)回收;推行高效低碳深度除磷脫氮及新污染物強化去除,都是城鎮(zhèn)污水處理廠面向未來的重要發(fā)展方向,也是推動城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)全過程碳減排、碳中和的關(guān)鍵路徑。
我國城鎮(zhèn)污水的收集處理規(guī)模達到800億m3左右,可回收利用的潛在資源與能源無疑是巨量的。但與歐美先進國家相比,我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥磷回收、蛋白質(zhì)回收的工程案例較少,水源熱泵等熱能利用的規(guī)模還不夠大,污泥厭氧消化等化學能利用的比例較低,污水處理廠能源自給率和資源回收類型明顯偏低偏少。這除了與起步晚、水質(zhì)泥質(zhì)較為獨特等因素有關(guān)外,還與標準體系的不完善密切關(guān)聯(lián)。近年來,有關(guān)城鎮(zhèn)污水再生利用的水質(zhì)、工程和產(chǎn)品標準逐步完善,但物質(zhì)資源與能源回收利用的標準還明顯欠缺,磷酸鹽、蛋白質(zhì)等回收標準處于空白狀態(tài)。為此,中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會組織中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司等單位編制了T/CUWA 70052—2023《城鎮(zhèn)污水資源與能源回收利用技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱T/CUWA 70052),旨在規(guī)范我國城鎮(zhèn)污水資源與能源回收利用的技術(shù)要求,促進行業(yè)綠色低碳、資源循環(huán)、能源利用水平的提高,同時做到安全適用、資源節(jié)約、環(huán)境友好、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理。
摘 要
城鎮(zhèn)污水處理廠是潛在的資源、能源、水工廠,如何最大程度地全面實現(xiàn)資源能源回收、水循環(huán)利用和環(huán)境友好,已經(jīng)成為城鎮(zhèn)污水處理的主導發(fā)展方向。為提高我國城鎮(zhèn)污水資源化能源利用的技術(shù)水平,系統(tǒng)推進城鎮(zhèn)污水資源化能源化利用工作,中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會組織編制并于2023年7月發(fā)布了T/CUWA 70052—2023《城鎮(zhèn)污水資源與能源回收利用技術(shù)規(guī)程》。該規(guī)程首次提出了我國城鎮(zhèn)污水資源能源回收的技術(shù)路線、工藝參數(shù)和運行管理要點,可為處理技術(shù)或工藝選擇、工程設(shè)計、運行優(yōu)化等提供指導。該規(guī)程的實施,對于城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源、能源與水工廠,促進我國城鎮(zhèn)污水處理的綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展具有積極意義。
01
T/CUWA 70052的編制思路
在T/CUWA 70052的起草與編制過程中,編制組廣泛查閱和借鑒了國內(nèi)外的相關(guān)政策、技術(shù)標準、實踐經(jīng)驗和前沿研究成果,例如,美國水環(huán)境研究基金會(WERF)及加利福尼亞州Sonoma Water推行的“無碳供水Carbon-free Water”計劃,荷蘭2030年污水處理發(fā)展路線圖中的“NEWs”(Nutrient營養(yǎng)物+Energy能源+Water factories水工廠)理念,中國城市污水處理概念廠專家委員會提出的“水質(zhì)永續(xù)、能量自給、資源循環(huán)、環(huán)境友好”,以及與這些計劃或理念落地實踐相關(guān)的案例。在此基礎(chǔ)上,密切結(jié)合國家水體污染控制與治理科技重大專項的相關(guān)項目(課題)研究成果及示范工程運行,統(tǒng)籌考慮城鎮(zhèn)污水資源與能源的回收利用,提出了相應(yīng)的資源與能源回收工藝技術(shù)路線、工藝參數(shù)及運行管理技術(shù)要點。
T/CUWA 70052的編制范圍覆蓋城鎮(zhèn)污水處理廠完整的水線和泥線,將污水、污泥的處理工藝單元與資源、能源的回收利用進行系統(tǒng)性的融合與銜接,并為后續(xù)的補充完善預留發(fā)展空間。針對資源與能源回收利用項目的實施全過程,著重考慮如何遵循安全適用、資源節(jié)約、環(huán)境友好、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的整體原則,提出包括源頭管控、規(guī)劃設(shè)計、運行管理等方面的具體要求及技術(shù)參數(shù)。T/CUWA 70052規(guī)定的資源回收利用包括碳源、磷酸鹽、蛋白質(zhì)、污泥處理產(chǎn)物的回收利用,能源回收利用包括熱能、化學能、勢能的回收利用?紤]污水再生利用已有相關(guān)的標準規(guī)范,本規(guī)程的資源回收中不涉及水資源的內(nèi)容。
T/CUWA 70052的最基本考慮為,城鎮(zhèn)污水資源與能源的回收利用應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟社會發(fā)展水平、污水和再生水專項規(guī)劃、資源能源需求方向與產(chǎn)品出路等,統(tǒng)籌規(guī)劃,合理布局;已建污水處理廠宜根據(jù)已有污水、污泥處理工藝,制定資源與能源回收技術(shù)方案;新建工程應(yīng)統(tǒng)籌污水處理工藝、污泥處理處置方式、資源與能源回收利用等多目標,確定工藝技術(shù)路線、建設(shè)方案和建設(shè)時序;應(yīng)加強源頭管控,不得將含有毒、有害物質(zhì)的工業(yè)廢水排入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng);工藝設(shè)備應(yīng)穩(wěn)定可靠、運行安全,回收過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物應(yīng)根據(jù)性質(zhì)集中或就地處理,回收產(chǎn)物應(yīng)安全使用;宜采用經(jīng)應(yīng)用驗證的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備。
02
資源回收利用的主要考慮
1. 碳源(有機物)回收利用
城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)可通過碳源(有機物)的回收,為生物除磷脫氮工藝系統(tǒng)補充反硝化所需的碳源,如圖1所示,碳源回收利用的技術(shù)措施主要包括:
1)強化預處理,提高惰性(無機)組分的去除能力和碳源有機物的保留能力。
2)強化生物除磷脫氮工藝系統(tǒng),優(yōu)化功能區(qū)的構(gòu)成與配置,提高碳源利用效率。
3)通過初沉污泥或剩余污泥水解發(fā)酵提取碳源,例如利用初沉發(fā)酵池保留進水碳源。
前2種回收方式屬于“節(jié)流”措施,第3種回收方式屬于“開源”措施。
圖1 城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的碳源回收利用技術(shù)路線示例
對于預處理單元的曝氣沉砂池,主要通過控制水力停留時間來強化(惰性)無機固體與可生物降解有機物的有效分離,去除沙礫,保留碳源有機物。GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標準》中規(guī)定的曝氣沉砂池停留時間大于5 min為宜,依據(jù)相關(guān)研究與工程測試結(jié)果,T/CUWA 70052規(guī)定曝氣沉砂池停留時間≥9 min,延長水力停留時間有利于提高不同曝氣量下的泥砂去除效果及工藝運行效率。
對于預處理單元的初沉池,在強化細微泥砂顆粒去除的同時,還需要盡量減少碳源有機物的損失。為此,T/CUWA 70052規(guī)定,實際進水SS較低(<150 mg/L)或初沉池出水BOD5(COD)出現(xiàn)較大幅度降低時,可部分或全部超越初沉池,同時還列出了排泥注意事項、監(jiān)測指標以及運行調(diào)整方法。另外,以生活污水為主的污水處理廠,初沉池設(shè)計水力停留時間不宜>1.5 h,必要時可以縮短到30 min以下。
對于核心工藝單元的生物池,應(yīng)盡量優(yōu)化碳源的配置與利用,提高碳源用于反硝化的比率?尚械闹饕椒òǎ1)設(shè)置預缺氧池,采用多點分配進水,平衡生物脫氮和生物除磷對碳源的利用;2)提高缺氧區(qū)水力停留時間,強化進水中慢速碳源的利用效率,并在缺氧區(qū)設(shè)置反硝化除磷區(qū),通過“一碳兩用”減少碳源用量;3)在好氧區(qū)設(shè)置消氧區(qū),減少好氧過程的碳源損耗。為此,T/CUWA 70052中規(guī)定,預缺氧區(qū)的設(shè)計水力停留時間宜為0.5~1.5 h,進水比例宜為0%~30%;缺氧區(qū)的設(shè)計水力停留時間宜>4 h;消氧區(qū)的設(shè)計水力停留時間宜為0.5~1.0 h。
碳源直接回收的方式包括初沉污泥單獨發(fā)酵、剩余污泥水解發(fā)酵、初沉發(fā)酵池在線發(fā)酵。初沉污泥水解池的固體停留時間宜為3~6 d,剩余污泥水解反應(yīng)池的進泥量宜為回流污泥量的5%~10%,水解時間不宜<20 h,污泥水解池的氧化還原電位(ORP)不宜>-250 mV,攪拌功率宜為(1~3)W/m3。初沉發(fā)酵池通過較長污泥固體停留時間、機械推流和較高的泥位控制,強化水力剪切與固體顆粒分離作用,將懸浮顆粒外層包裹的有機物剝離的同時進行初步水解,能有效改善出水的碳源結(jié)構(gòu)。初沉發(fā)酵池固體停留時間宜為1~5 d,水力停留時間宜為0.5~1.0 h,泥位宜按有效水深的60%~80%設(shè)計,攪拌功率宜<0.5 W/m3。
編制團隊研究發(fā)現(xiàn)污水處理廠提升泵出水堰、沉砂池出水渠、初沉池出水堰等跌水區(qū)域存在明顯的復氧現(xiàn)象,跌水前后有2~3 mg/L甚至更高的DO增量,并在后續(xù)的管道、管渠或構(gòu)筑物內(nèi)快速消耗相應(yīng)當量的優(yōu)質(zhì)進水碳源,導致預處理單元10~20 mg/L的進水碳源損耗。通過封閉渠道等工程措施,可將每次跌水的DO增量降低至1 mg/L左右,采用淹沒出流則可以避免DO的增加。生物處理預缺氧區(qū)進水和污泥回流點、厭氧區(qū)進水、缺氧區(qū)碳源投加點等宜采用淹沒出流方式,避免跌水復氧,減少碳源的損耗。
2. 磷酸鹽回收途徑及方式
圖2為城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)磷酸鹽回收的技術(shù)路線示例。磷酸鹽可在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的水線通過側(cè)流方式回收,也可利用污泥厭氧消化液和污泥焚燒灰渣進行回收,側(cè)流磷酸鹽回收包括從生物單元厭氧池上清液以及回流污泥旁路中回收。圖3為城鎮(zhèn)污水側(cè)流磷回收的工藝流程示例。從厭氧池富含磷酸鹽的上清液中進行磷回收,工藝流程先通過物理沉淀進行泥水分離,上清液進入磷回收反應(yīng)器,經(jīng)過化學沉淀或結(jié)晶反應(yīng),生成磷酸鹽產(chǎn)品,可用作化肥原材料或其他用途。如果是在回流污泥線路上進行旁路磷回收,在泥水分離前,需要先經(jīng)過磷酸鹽釋放的工藝過程。
圖2 城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)磷回收技術(shù)路線示例
圖3 城鎮(zhèn)污水側(cè)流磷回收工藝流程示例
為確保回收磷產(chǎn)品的純度,分離池上清液應(yīng)SS<100 mg/L。泥水分離池沉淀的污泥宜優(yōu)先回流到生物系統(tǒng)缺氧區(qū),促進反硝化除磷。這是因為厭氧生物釋磷后的污泥微生物細胞內(nèi)富含PHA(聚羥基烷酸),是優(yōu)質(zhì)碳源,回流至缺氧區(qū)可為反硝化聚磷菌提供代謝能量,促進以硝酸鹽為電子受體的超量吸磷和反硝化脫氮,實現(xiàn)“一碳兩用”。如果回流到好氧區(qū),容易造成碳源浪費。
對于釋磷部分,回流污泥釋磷池和生物池厭氧區(qū)ORP值宜<-250 mV;釋磷池設(shè)計水力停留時間宜≥1.0 h;可在進水中投加醋酸鹽類的外碳源或系統(tǒng)回收的碳源,增強生物池厭氧區(qū)的生物釋磷能力。另外,化學磷沉淀中的磷較難釋放,應(yīng)降低污水處理過程中生物段化學除磷及污泥脫水無機藥劑的使用量,確保厭氧區(qū)生物釋磷效果,提高磷回收效能。
磷回收反應(yīng)器內(nèi)可投加鎂鹽或鈣鹽回收磷;回收完的上清液剩余有機物仍可作為反硝化碳源繼續(xù)利用,因此磷回收后的上清液主要去向缺氧池;過量磷回收可能導致生物脫氮除磷系統(tǒng)中磷的失衡,影響活性污泥功能菌群的正常生長代謝。通常厭氧區(qū)側(cè)流流量不宜超過進水量的30%,回流污泥側(cè)流污泥量不宜超過回流污泥總量的30%。
對于厭氧消化液和焚燒灰渣的磷回收,T/CUWA 70052也列出了相應(yīng)的技術(shù)要點,包括消化液磷酸鹽回收的附屬設(shè)施、設(shè)備材料、投加藥劑等,針對焚燒灰渣磷回收,提出了回收系統(tǒng)的組成、采用的提取藥劑、純化和制備方法等。另外,針對磷回收中常用的鳥糞石和羥基磷灰石2種結(jié)晶反應(yīng)器,列出了主要的參數(shù)和運行管理要點,鳥糞石法反應(yīng)器的進水正磷酸鹽磷濃度宜>50 mg/L,鎂鹽投加量宜按1:1:1的比例,滿足Mg2+、NH4+和PO43-三者的化學計量關(guān)系。
3. 污泥蛋白質(zhì)回收
污泥蛋白質(zhì)回收工藝流程如圖4所示?芍旱鞍踪|(zhì)回收部分,主要利用剩余污泥進行回收。回收系統(tǒng)包括污泥堿熱水解、固液分離、純化分離等單元;厥盏牡鞍踪|(zhì)可作為發(fā)泡劑等工業(yè)類蛋白產(chǎn)品,中間過程產(chǎn)生的殘渣經(jīng)穩(wěn)定化處理,也可以再次利用。T/CUWA 70052列出了這些工藝單元的技術(shù)參數(shù)和運行管理要點。
圖4 污泥蛋白質(zhì)回收工藝流程示例
污泥水解單元的主要作用是將污泥中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移至液相,水解過程可采用物理(熱解、超聲等)、化學(酸法、堿法、臭氧等)、生物方法或多種模式聯(lián)用,聯(lián)用效果通常較優(yōu),堿熱水解法工藝過程簡單,適宜工程應(yīng)用。目前堿熱法水解已實現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化,形成了較為完整的工業(yè)生產(chǎn)線。例如,天津濱海新區(qū)建成150 t/d規(guī)模污泥處理處置設(shè)施,1個間歇處理過程可獲得水解蛋白液9 t,殘渣(含水率40%)約2.5 t。
純化分離可采用混合液的濃縮和沉淀,濃縮主要有蒸發(fā)濃縮法、泡沫法和膜法,沉淀法主要為鹽析沉淀法、等電點沉淀法。編制團隊的試驗研究表明,等電點沉淀法是1種從市政污泥水解液中回收蛋白質(zhì)的有效方法,當pH為3.5,沉淀溫度為5 ℃,提取液蛋白質(zhì)濃度為6000 mg/L時,蛋白質(zhì)回收率達87%,所得蛋白質(zhì)產(chǎn)品殘留重金屬的風險低。
4. 污泥處理產(chǎn)物利用
資源回收利用的另外一個重要組成部分是污泥處理產(chǎn)物利用,主要包括土地利用和建材利用,污泥經(jīng)厭氧消化、好氧發(fā)酵、碳化等穩(wěn)定化、減量化、無害化處理后可土地利用;條件允許時污泥可以直接建材利用,或選擇碳化、濕式氧化、焚燒方式處理后進行建材利用。
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理產(chǎn)物利用的技術(shù)路線參見圖5。
圖5 污泥處理產(chǎn)物利用技術(shù)路線示例
對于污泥碳化產(chǎn)物,高溫、中溫、低溫碳化工藝的產(chǎn)物有不同的利用途徑,低溫碳化后的產(chǎn)物通?勺鳛樯镔|(zhì)燃料利用,中溫碳化后的產(chǎn)物可作為生物質(zhì)燃料或土地利用,高溫碳化后的產(chǎn)物可作為土地利用或建材利用。濕式氧化和焚燒處理的產(chǎn)物主要用于建材。T/CUWA 70052對碳化、濕式氧化和焚燒處理的工藝構(gòu)成及設(shè)計運行參數(shù)進行了規(guī)定。
污泥處理產(chǎn)物土地利用的主要方式包括土壤改良、園林綠化、垃圾填埋場封場用土等,建材利用方式主要包括制磚、制陶粒和水泥熟料。進行回收利用時,污泥處理產(chǎn)物的穩(wěn)定性指標應(yīng)滿足現(xiàn)行國家及地方標準,利用前應(yīng)進行環(huán)境安全性的風險評估。
03
能源回收利用
城鎮(zhèn)污水的能源回收利用包括污水、污泥中的熱能、化學能、勢能的回收利用?紤]實際工程中較容易實施且技術(shù)較成熟的途徑,T/CUWA 70052對水源熱泵熱能回收、污泥化學能回收、污泥處理過程余熱回收進行了具體規(guī)定,勢能利用部分沒有涉及具體技術(shù)要點。
化學能回收主要通過污泥厭氧消化、焚燒、碳化、濕式氧化等工藝過程;厭氧消化產(chǎn)生的沼氣,可進行廠內(nèi)和廠外利用。污泥焚燒、碳化和濕式氧化主要利用污泥化學能維持反應(yīng)過程自身所需熱量。污水熱能回收主要通過水源熱泵,提取污水或處理出水中的熱能,用于廠內(nèi)工藝單元加熱和綜合辦公,或者供周邊區(qū)域進行商業(yè)利用。余熱利用的環(huán)節(jié)包括污泥厭氧消化熱電聯(lián)產(chǎn)、熱水解、干化、焚燒、濕式氧化等工藝過程,回收的余熱主要在廠內(nèi)利用,用于生產(chǎn)工藝單元池體保溫、物料加熱和生產(chǎn)熱水等。
城鎮(zhèn)污水的能源回收技術(shù)路線參見圖6。
圖6 城鎮(zhèn)污水能源回收技術(shù)路線示例
1. 污水熱能回收利用
供水與用水過程中存在自然與人為的熱能輸入過程,使城鎮(zhèn)污水蘊藏豐富的低位熱能,冬季水溫10~20℃左右,明顯高于氣溫,夏季一般為20~25℃,明顯低于氣溫,與水源熱泵機組的匹配性好,系統(tǒng)制熱系數(shù)(COP)可以達到4~5,在國內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠已大量工程應(yīng)用,從廠內(nèi)供熱供暖擴展到周圍居民及商業(yè)供熱服務(wù),夏季還可以用來供冷。
城鎮(zhèn)污水熱能的回收利用,主要針對污水處理廠出水(再生水)和管網(wǎng)污水中的熱能,T/CUWA 70052推薦采用出水(再生水)作為水源熱泵的取水水源,并結(jié)合水質(zhì)水量水溫、氣候條件、服務(wù)范圍內(nèi)建筑物熱能負荷等因素,進行能量衡算及技術(shù)經(jīng)濟分析。
城鎮(zhèn)污水處理廠內(nèi)回收的熱能應(yīng)優(yōu)先擴展廠內(nèi)利用,同時開拓廠外利用,管網(wǎng)污水熱能宜就近回收就近利用。廠內(nèi)熱能利用時,形成的溫差不能影響再生處理工藝的運行效能;設(shè)計過程中需要充分調(diào)研擬利用水源的水溫、水量數(shù)據(jù),進行系統(tǒng)方案編制與參數(shù)確定。對于運行管理,T/CUWA 70052列出了水質(zhì)監(jiān)測、運行臺數(shù)調(diào)整、設(shè)備維護等方面的要求。
2. 污泥化學能回收利用
污泥化學能回收主要通過厭氧消化、污泥焚燒、碳化、濕式氧化等過程實現(xiàn)。污泥有機質(zhì)含量是污泥化學能產(chǎn)量的關(guān)鍵影響因素,結(jié)合我國污泥有機質(zhì)含量偏低的實際情況,應(yīng)從污水管網(wǎng)和污水處理2個方面開展工作,以強化污水中無機組分的去除或降低;在污水管網(wǎng)方面,應(yīng)做好污水系統(tǒng)提質(zhì)增效和泥砂的源頭控制;在污水處理方面,應(yīng)強化污水預處理,可采取的技術(shù)措施包括優(yōu)化沉砂池的設(shè)計運行、設(shè)置初沉池或初沉發(fā)酵池等。
針對厭氧消化產(chǎn)能過程,T/CUWA 70052列出了基本的工藝參數(shù)和運行管理規(guī)定,工藝方面包括預處理方式和要求、熱水解參數(shù)、溫度、含固率、停留時間、容積負荷、pH、消化液處理等,運行管理主要是針對可能出現(xiàn)的異常情況,例如進泥重金屬含量較高或出現(xiàn)有機酸過量累積時,應(yīng)采取的對策措施。除了厭氧消化工藝本身,T/CUWA 70052還對沼氣脫硫凈化和提純、厭氧消化產(chǎn)能利用方式(廠內(nèi)及廠外供電、鍋爐供熱、機械驅(qū)動)、熱電聯(lián)產(chǎn)等方面做了具體規(guī)定及參數(shù)建議。
在污泥厭氧消化池的運行溫度方面,高含固的中溫厭氧消化溫度可提升至38 ℃以上。天津津南污泥處理廠高含固中溫厭氧消化示范工程的運行溫度為40 ℃。編制團隊針對該工程開展的生產(chǎn)性運行研究表明,進泥含固率為8%~9%,有機質(zhì)含量為50%~60%時,厭氧消化溫度從37 ℃升高到40 ℃,產(chǎn)氣量約增加16%,且系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性較好。
在污泥焚燒與熱能利用方面,T/CUWA 70052列出了基本的工藝設(shè)計運行參數(shù),污泥焚燒的預處理宜減少熱干化等熱法的使用,避免消耗過多熱能,推薦采用機械脫水的預處理方式。另外,應(yīng)通過物料、能量平衡計算,確定最佳入爐污泥含水率,提高系統(tǒng)能量利用效率。焚燒過程產(chǎn)生的爐渣和飛灰可進一步回收磷資源。
3. 余熱利用
余熱利用是對不同污泥處理單元排放的熱能加以利用的過程。污泥處理過程的多個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生余熱,例如,熱水解過程的閃蒸氣所含熱量,熱水解后的污泥進入?yún)捬跸到y(tǒng)之前降溫過程所釋放的熱量,厭氧消化沼氣通過發(fā)電機熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的熱量,污泥焚燒及碳化過程的煙氣余熱等。這些余熱的利用途徑主要包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)的保溫與增溫,或者為廠區(qū)生產(chǎn)和辦公提供熱水等。
余熱通常宜直接利用,盡量避免或減少換熱環(huán)節(jié)。我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥熱值較低,污泥熱處理過程中,如何充分利用余熱十分重要,應(yīng)選擇換熱效率高的換熱形式,具體根據(jù)工藝和污泥熱值確定。以污泥焚燒系統(tǒng)為例,如果污泥干基低位熱值相對較高,煙氣余熱宜通過高溫空預器回收,提高1次風入爐溫度;如果污泥干基低位熱值較低,煙氣余熱宜通過余熱鍋爐回收,盡量選擇換熱效率高的余熱鍋爐。
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結(jié)束語
城鎮(zhèn)污水處理廠是潛在的資源能源工廠,如何最大程度地實現(xiàn)能源回收、資源循環(huán)和環(huán)境友好已成為污水處理的主導發(fā)展方向。與國際先進國家相比,我國目前的城鎮(zhèn)污水資源能源回收的實際應(yīng)用情況仍存在較大差距,在工程實踐中尚缺乏系統(tǒng)化規(guī)范化的指導。T/CUWA 70052從資源循環(huán)利用和能源回收角度出發(fā),系統(tǒng)規(guī)劃了城鎮(zhèn)污水資源和能源回收利用的技術(shù)路線,提出了具體的實施路徑和運行管理模式等。該規(guī)程為國內(nèi)首次發(fā)布,可指導我國城鎮(zhèn)污水資源化能源化工程建設(shè)與運行,有助于全面提升城鎮(zhèn)污水資源能源回收利用的技術(shù)水平與工程規(guī)模,促進行業(yè)的綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。