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1、污泥污泥處理污泥焚燒污泥干化厭氧消化雜談--德國(guó)漢堡污泥消化發(fā)電干化焚燒項(xiàng)目的數(shù)據(jù)解讀德國(guó)漢堡在Koehlbrandhoeft污水處理廠內(nèi)建設(shè)了一個(gè)包括厭氧消化、沼氣發(fā)電、污泥干化、污泥焚燒在內(nèi)多種工藝組合的能源化綜合利用項(xiàng)目，從概念上看是十分先進(jìn)的，國(guó)內(nèi)已有多篇介紹。本文根據(jù)這些文章所提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合漢堡公用排水公司(HamburgPublicSewageCompany)在年報(bào)等公開出版物中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，試圖對(duì)這一十分復(fù)雜的項(xiàng)目進(jìn)行一個(gè)量化解讀。一、基本情況根據(jù)MathiasL?ser在布拉格大學(xué)(2006年)的講課記錄(Wast
2、eWaterTreatmentinHamburg)，漢堡污水處理及其污泥處置的主要情況如下:漢堡人口約170萬(wàn)，有兩座污水處理廠(K?hlbrandh?ftandDradenau)，設(shè)計(jì)處理能力為180萬(wàn)加上相當(dāng)于40萬(wàn)人口當(dāng)量的工業(yè)或商業(yè)污水。日處理污水量約45萬(wàn)立方米，年均1.4億立方米。污水產(chǎn)生的污泥，首先采用10座、單體容積8000立方米的蛋形消化器進(jìn)行中溫(35度)處理，有機(jī)質(zhì)降解率約50%，產(chǎn)生沼氣約84000立方米/日，消化對(duì)象也包括每年大約26000噸來(lái)自其它污水廠的污泥和有機(jī)廢物。消化后的污泥經(jīng)機(jī)械脫水，從含水率
3、97%降為80%，然后采用熱干化，從80%降至58%。1997年底建設(shè)了污泥焚燒裝置，該裝置除處理干化污泥外，也焚燒大約17000噸外來(lái)廢物。根據(jù)HSE(漢堡排水公司)2005年年報(bào)，2004年處理污水量1.455億立方米，2005年為1.443億立方米，分別產(chǎn)生污泥干固體44110和45130噸。污水廠年耗電1.19億度，項(xiàng)目發(fā)電可滿足自用電的65%，所需熱量0.87億千瓦亦可從污泥中獲得65%，此能源自足率在德國(guó)處于領(lǐng)先位置。根據(jù)漢堡城市排水公司R.D.Thierbach等《漢堡Koehlbrandhoeft污水處理廠對(duì)沼氣和
4、污泥焚燒的能源利用》一文的介紹(盧志等在《中國(guó)給水排水》2007.5上發(fā)的論文《德國(guó)漢堡污水處理廠污泥循環(huán)處理模式探討》與該文基本相同)，該項(xiàng)目可滿足用電量的60%和熱量的100%。消化后污泥的含水率約為96.7%，離心脫水后含水率為78%，然后在蒸汽加熱干化機(jī)中干化到含水率為58%。沼氣用于發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電裝機(jī)量為4950kWh，高溫?zé)煔饨?jīng)冷卻鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽首先用于發(fā)電，然后抽出部分0.7MPa的蒸汽用于污泥干化。污泥焚燒爐產(chǎn)生的蒸汽(4MPa400度)與前述的蒸汽是采用同一臺(tái)2MW蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。干化系統(tǒng)為三流
5、，兩用一備，每流各兩臺(tái)干化機(jī)。流化床焚燒爐亦為兩用一備。經(jīng)過(guò)干化后的污泥量約為100000噸/年，進(jìn)行焚燒處理的柵渣(含固率20-35%)約6000噸。沼氣產(chǎn)量74000立方米/日，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電4.95MW，冷卻鍋爐產(chǎn)蒸汽量22噸/時(shí)，流化床焚燒爐產(chǎn)蒸汽量9噸/時(shí)，年發(fā)電量63000MW。根據(jù)給出的物料平衡表，進(jìn)入消化罐的生污泥185tds/d，消化后為115tds/d，即70tds/d轉(zhuǎn)化為沼氣。115tds/d中有7tds/d隨上清液回流至污水廠，這樣實(shí)際脫水污泥為108tds/d。發(fā)電效率約20-22%。根據(jù)給出的能量平衡圖
6、，生污泥和柵渣的總能量為34MW，其中生成沼氣18MW，進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的能量為16MW。沼氣的18MW中，煙氣和輻射損失4.4MW，發(fā)電4.8MW，產(chǎn)生蒸汽8.8MW。進(jìn)入焚燒爐的16MW中，產(chǎn)生蒸汽約12MW，煙氣和輻射損失4MW。這樣，在總的蒸汽20.8MW中，發(fā)電2.5MW，透平冷凝損失10.3MW，抽汽用于干化8MW。在用于干化的8MW中，6.5MW可回收熱水，用于辦公樓和消化的加熱，冷凝和輻射損失1.5MW。二、數(shù)據(jù)辨析1、污泥量根據(jù)給出的干化后含固率42%、污泥量100000t/a、每日275t/d計(jì)，此項(xiàng)目所考慮的運(yùn)行
7、日數(shù)可能為100000/275=364天。以年?yáng)旁?000干噸計(jì)，每日柵渣量為6000/364=16.5干噸，與給出的16tds/d柵渣量基本相符。但一篇文章中給出的275tds/d的污泥量數(shù)據(jù)與物料平衡圖中的185tds/d相差太大，也與年報(bào)中的數(shù)字相差太大，在這里有必要做個(gè)簡(jiǎn)單判斷。根據(jù)2005年的水量和污泥干固體量可知，當(dāng)年日均污水處理量為1.443*108/364/104=39.7萬(wàn)立方米/日，萬(wàn)噸污水的濕泥產(chǎn)量為15.3噸(以含固率20%計(jì))。如果日產(chǎn)污泥275tds/d的話，萬(wàn)噸污水的濕泥產(chǎn)量為34.7噸。如果是185
8、tds/d的話，萬(wàn)噸污水的濕泥產(chǎn)量為23.3噸。根據(jù)年報(bào)中所提及的處理外來(lái)污泥量26000tds/d，筆者以為物料平衡圖中給出185tds/d可能最接近項(xiàng)目的設(shè)計(jì)值，而275tds/d的數(shù)不知何據(jù)。因此本文以185tds/d為依據(jù)進(jìn)行反推。2、發(fā)電
