污泥和城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同厭氧消化制清潔燃?xì)獾臋C(jī)遇和挑戰(zhàn)

1、同濟(jì)大學(xué)同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院國(guó)家國(guó)家城市污染控制工程研究中心城市污染控制工程研究中心 戴曉虎戴曉虎 教授教授內(nèi)容內(nèi)容一、污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀一、污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀 二、污泥厭氧消化技術(shù)二、污泥厭氧消化技術(shù)三、污泥城市有機(jī)質(zhì)厭氧消化協(xié)同處理三、污泥城市有機(jī)質(zhì)厭氧消化協(xié)同處理四、挑戰(zhàn)和機(jī)遇四、挑戰(zhàn)和機(jī)遇2一、污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀一、污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀中國(guó)城鎮(zhèn)污水廠數(shù)量中國(guó)城鎮(zhèn)污水廠數(shù)量 (2013): 35002013年年產(chǎn)污泥突破年年產(chǎn)污泥突破 3500萬(wàn)噸萬(wàn)噸 (含水率含水率:80%）城鎮(zhèn)污水處理能力城鎮(zhèn)污水處理能力: 1.50億億m3/d2020年污泥產(chǎn)量將達(dá)到年年污泥產(chǎn)量將達(dá)到

2、年 6000-9000萬(wàn)噸萬(wàn)噸中國(guó)目前污泥的產(chǎn)量中國(guó)目前污泥的產(chǎn)量4污水生物處理過(guò)程主要污染物物質(zhì)流污水生物處理過(guò)程主要污染物物質(zhì)流5100%COD100%COD100%N100%N100%P100%P初沉池二沉池N N2 2: 50-70%N: 50-70%N10% COD10%10%污泥降解率污泥降解率50%50%1570年代以前70年代-2000年2000年以后高溫高壓熱水解罐高溫高壓熱水解罐強(qiáng)化厭氧消化的手段強(qiáng)化厭氧消化的手段熱水解熱水解脫水污泥脫水污泥熱水解污泥熱水解污泥高溫高壓熱水解預(yù)處理技術(shù)高溫高壓熱水解預(yù)處理技術(shù) (THP) 對(duì)高含固厭氧對(duì)高含固厭氧消化的作用：消化的作用：l

3、THP有效的提高溶解性有效的提高溶解性COD的比例的比例l THP大大降低污泥的粘度大大降低污泥的粘度l THP能將污泥降解率提高能將污泥降解率提高15%l THP能起到消毒和殺滅病菌的效果能起到消毒和殺滅病菌的效果強(qiáng)化厭氧消化的手段強(qiáng)化厭氧消化的手段酶水解酶水解酶水解對(duì)厭氧消化的作用酶水解對(duì)厭氧消化的作用l 酶對(duì)污泥厭氧消化提升？酶對(duì)污泥厭氧消化提升？l 酶能否提高污泥降解效率？酶能否提高污泥降解效率？l 酶對(duì)消化污泥的脫水性能及沼渣酶對(duì)消化污泥的脫水性能及沼渣利用影響？利用影響？強(qiáng)化厭氧消化的手段強(qiáng)化厭氧消化的手段優(yōu)勢(shì)菌種優(yōu)勢(shì)菌種定向優(yōu)勢(shì)菌種定向優(yōu)勢(shì)菌種l 定向優(yōu)勢(shì)菌種篩選？定向優(yōu)勢(shì)菌種篩

4、選？l 提高轉(zhuǎn)化效率？提高轉(zhuǎn)化效率？l 定向菌種的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)？定向菌種的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)？18三、污泥城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同厭氧消化三、污泥城市有機(jī)質(zhì)協(xié)同厭氧消化378022801742129712299986685353052992532109205001000150020002500300035004000waste greaseanimal flotate fatanimal sterilization liquidanimal bloodgarden wastessugar beet cuttingsgrasscraw and bowel contentfood leftoversfruit waste

5、srumina contentspig manuredomestic sludge, 8% TSSubstrateBiogas yield kWh/tSubstrate各類(lèi)生物質(zhì)沼氣產(chǎn)率比較各類(lèi)生物質(zhì)沼氣產(chǎn)率比較廢物特征：廢物特征：l 污泥污泥35003500萬(wàn)噸萬(wàn)噸l 餐餐廚廚60006000萬(wàn)噸萬(wàn)噸 l 滋生大量病菌滋生大量病菌l 造成環(huán)境污染造成環(huán)境污染l 污染地下水污染地下水放錯(cuò)了地方的資源放錯(cuò)了地方的資源l 富含能源富含能源l 富含富含N N，P P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) l 可可回收回收沼氣能源沼氣能源l 可制生物柴油可制生物柴油l 可回收可回收P P資源資源21污泥及餐廚垃圾的共性

6、特征污泥及餐廚垃圾的共性特征先進(jìn)污染控制及資源化技術(shù)先進(jìn)污染控制及資源化技術(shù)主要因素：全球氣候變化、能源資源短缺、糧食安全主要因素：全球氣候變化、能源資源短缺、糧食安全主要目標(biāo)：主要目標(biāo)：l 能源高效回收（厭氧消化技術(shù)制清潔燃?xì)猓┠茉锤咝Щ厥眨▍捬跸夹g(shù)制清潔燃?xì)猓﹍ 降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，安全處置降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，安全處置 （標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)提升）（標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)提升） l 磷磷- -資源循環(huán)利用（磷回收技術(shù)）資源循環(huán)利用（磷回收技術(shù)）l 沼渣土地利用沼渣土地利用l 處理成本可接受處理成本可接受231:02.4:10.9:10.4:10:1050010001500200025003000350040004500

7、Na+ ( mg / L )n1:02.4:10.9:10.4:10:102000400060008000100001200014000VFA ( mg / L )VFA (mg / L)n 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 降低抑制物濃度降低抑制物濃度 提高產(chǎn)氣效益：提高產(chǎn)氣效益： 產(chǎn)氣率大幅提高產(chǎn)氣率大幅提高 污泥、餐廚厭氧消化然氣潛力：污泥、餐廚厭氧消化然氣潛力： 污泥污泥 1515億立方米億立方米 ，餐廚，餐廚4040億立方米億立方米 提高厭氧系統(tǒng)效率：提高厭氧系統(tǒng)效率： 厭氧消化負(fù)荷從厭氧消化負(fù)荷從1.5-2.01.5-2.0提高到提高到5-6 kgVSS/m5-6 kgVSS/m2 2

8、d d 設(shè)施利用率高：設(shè)施利用率高： 成本降低，經(jīng)濟(jì)效益提高成本降低，經(jīng)濟(jì)效益提高污泥與城市有機(jī)質(zhì)聯(lián)合厭氧消化技術(shù)污泥與城市有機(jī)質(zhì)聯(lián)合厭氧消化技術(shù)污泥污泥/ /有機(jī)質(zhì)高效協(xié)同厭氧消化有機(jī)質(zhì)高效協(xié)同厭氧消化EinspeisunginsErdgasnetzEinspeisunginsErdgasnetzStrom- und Wrmeerzeugungmit Faulgas-BHKWStrom- und Wrmeerzeugungmit Faulgas-BHKWWasserstoff-TankstelleStrom- und Wrmeerzeugungmit Wasserstoff-BHKWStro

9、m- und Wrmeerzeugungmit Wasserstoff-BHKWLieferung von Wasserstoff an externe Verbraucher(Hausbrennstoffzelle)Lieferung von Wasserstoff an externe Verbraucher(Hausbrennstoffzelle)Wrmeerzeugung aus Faulgas in HeizkesselnWrmeerzeugung aus Faulgas in HeizkesselnDirektantrieb z.B. vonGeblsen mit FaulgasD

10、irektantrieb z.B. vonGeblsen mit FaulgasVerkauf vonFaulgas alsSondergasVerkauf vonFaulgas alsSondergasFaulgasErdgasWasserstoffWeitereVerwertungswege沼氣、沼渣利用途徑沼氣、沼渣利用途徑24磷回收技術(shù)磷回收技術(shù)S 磷是一種不可再生資源，據(jù)估計(jì)，全世磷是一種不可再生資源，據(jù)估計(jì)，全世界磷礦儲(chǔ)量只能維持界磷礦儲(chǔ)量只能維持100100年左右。許多國(guó)年左右。許多國(guó)家已將磷視為家已將磷視為2121世紀(jì)的一種戰(zhàn)略資源世紀(jì)的一種戰(zhàn)略資源S 磷礦石價(jià)格不斷攀升磷礦石

11、價(jià)格不斷攀升, ,推動(dòng)了磷回收技術(shù)推動(dòng)了磷回收技術(shù)的研發(fā)與實(shí)施的研發(fā)與實(shí)施25l 污泥和城市有機(jī)質(zhì)是污染物，也是資源；污泥和城市有機(jī)質(zhì)是污染物，也是資源；“城市礦城市礦產(chǎn)產(chǎn)”的概念已是大趨勢(shì)的概念已是大趨勢(shì) ；隨著能源資源短缺，全球；隨著能源資源短缺，全球氣候變化，污泥及城市有機(jī)質(zhì)中的資源能源回收利氣候變化，污泥及城市有機(jī)質(zhì)中的資源能源回收利用是未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；用是未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；l 協(xié)同厭氧消化可以克服污泥消化效率低，餐廚等城協(xié)同厭氧消化可以克服污泥消化效率低，餐廚等城市有機(jī)質(zhì)厭氧消化不穩(wěn)定的不足，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，市有機(jī)質(zhì)厭氧消化不穩(wěn)定的不足，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著的優(yōu)勢(shì)；經(jīng)濟(jì)效益顯著的優(yōu)勢(shì)；l 目前國(guó)家科技部已啟動(dòng)目前國(guó)家科技部已啟動(dòng)“清潔燃?xì)饪萍脊こ糖鍧嵢細(xì)饪萍脊こ獭保?，污泥及城市有機(jī)質(zhì)集中協(xié)