污泥热水解消化工艺的性能与成本解析【续】

污泥热水解消化工艺的性能与成本解析【续】 污泥 热水解 消化 工艺的性能与成本 解析【续】 【接续前篇】 五、污泥条件变化的影响 众所周知，有机质低、含沙量高，是国内污泥厌氧消化的两个瓶颈。对此瓶颈，热水解工艺也不例外。有的业者已就此问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 进行了初步研究?，其方法为增加一个除砂工艺，具体效能如何，尚未见工程证实。 将前述设计条件中的有机质含量75%改为50%，保持同样的有机质降解率(见业者的实验研究，实际是不可能的，50%有机质含量的污泥，除砂后有机质降解率从46%可提升为53%，到不了60%?)、水解率、有机质降解产甲烷率，主要运行参数的计算结果如下: 1、水解+消化工艺的产气及发电参数 沼气量降为30000立方米/日。 沼气输入能量降为7.66MW，设为维持原产电能力，以天然气补充，则天然气能量输入5.24MW。 有机质水解率35%，新鲜蒸汽量4842kg/h，闪蒸汽量4141kg/h，蒸汽给水温度维持94度，新鲜蒸汽焓为3.2MW。 热水解(未再考虑消化保温)所需能量占沼气产生能量的41.7%。 水解物质量为19.2t.VSS/d，水解后的含固率为11.2%。 有机质降解率60%，意味着降解量为32.9t.VSSr.d，以水解后的干基90.4tds/d计算，消化器允许的入口含固率8.1%。 按照30000立方米的产气量和20100立方米的池容算，池容产气率降为1.5m3/m3。 消化器的有机质负荷为2.7kg.VSS/m3.d; 消化后的干固体量为28000tds/a; 水解消化后的脱水污泥(30%DS)256吨/日。 、传统消化工艺参数 2 工艺计算结果如下: 可实现有机质降解110tds/d*50%*36.9%=20.2t.VSSr/d，产沼气18440m3/d， 池容产气率0.6m3/m3。 为保证消化罐加热和保温，发电量降为1200kWh，消化系统的自用电量上 升为32%。 污泥脱水含固率仍取22%，日产生脱水污泥量406吨。 3、水解+消化与其它工艺的比较 不考虑处置成本时的投入产出如下: 单位水解+消化传统消化燃气热干化燃煤热干化 单位投资万元/吨日50352525 需最终处置量吨/日256406122122 含固率%30%22%90%90% 单位处置成本元/吨0000 发电产出元/吨904700 直接成本元/吨11835276161 折旧财务费用元/吨1751238888 综合处置成本元/吨-203-110-364-249 考虑处置成本时的投入产出: 单位水解+消化传统消化燃气热干化燃煤热干化 吨日50352525 单位投资万元/ 需最终处置量吨/日256406122122 含固率%30%22%90%90% 单位处置成本元/吨150200100100 发电产出元/吨904700 直接成本元/吨188183298183 折旧财务费用元/吨1751238888 综合处置成本元/吨-273-259-386-271 六、讨论 笔者采用不同经济参数进行了一系列试算，现对热水解+消化的技术和经济 成本方面的一些问题提出讨论: 1、技术方面 与传统消化相比，热水解+消化工艺在一定程度上可改进传统消化的效果， 几个商业上的说法基本可以得到证实: 1)大规模减少消化池容，可缩减为约为原池容的2/3到1/2; 2)有机质降解率可以大幅度提高，从原来的30%+提高到60%; 3)脱水性质得到改善，脱水污泥产量大幅度减少; 但有些说法?值得商榷: 1)"由于系统的能效高，产生的能量(以沼气的形式)比工艺系统消耗的能量多很多(系统有余能出售)。发电机的余热能够产生大部分的THP工艺需要的蒸汽的热量"。 从沼气发电自用电量看，设计条件下(挥发性有机质75%)，高浓度传统消化可达到自用电率15%以下，而热水解+消化工艺在25%以上。 热量方面，如果说发电机余热能满足CHP热量的大部分，就是说应该超过50%，这一点前面已经讨论过，40%来自发电机余热的说法实现起来恐怕都是有困难的。 2)"电能的需求很少，只是用于各类泵的运行。采用THP预处理大幅度减少了消化池容，从而降低了消化池的混合搅拌的水泵的电耗。节约的电耗超过THP预处理所需的电耗"。 从消化池的搅拌电耗看，节约了消化池容积，是有节电效能，但是CHP是在高压下运行的，各类用于物料搬运、控制、热源和冷源的泵送的电耗，相比于传统消化会有很大增加，从BranSands实例看，吨处理量的电耗高达85.6kW(1.96MW*24*1000/548t/d)，而传统消化在20kW以下，所谓电耗节约的说法亟需证实。 3)"厌氧消化池的有机负荷和水力负荷高得多，消化工艺很稳定。THP工艺使污泥的粘稠度降低，消化池的固体投配含固率高达8-12%,是传统消化工艺的两倍。消化速率也大为提高，水力停留时间缩短到12-15天。所以，消化池的消化能力提高2-3倍。通常增加的THP工艺部分的投资与节约的消化池容的投资相当，并且还可以减少占地和提高消化性能。"。 从实例看，固体投配量低于这里所说的8-12%，传统消化也并非一定低于4-5%，这是一个比较对象的选择问题。消化速率以18天来设计，对比传统消化工艺的时间按28天考虑，在投资方面相反是传统消化占尽优势(基于笔者假设的热水解-消化项目完整投资50万元/吨日)。在设计条件下，热水解-消化工艺的投资必须降低到35万元以下，方能与传统消化的成本持平。 4)"传统消化的丝状菌产生的泡沫问题不复存在"。 泡沫问题不但仍然存在，而且还很严重，恰恰是BranSands厂未能解决的问题之一?。是否通过热水解杀灭丝状菌就可彻底避免泡沫，这一说法值得怀疑。 5)"采用THP后的消化稳定的产物(消化剩余污泥)是无菌的固体，因为污泥在155-165摄氏度下处理了30分钟，所有的病原菌都被杀灭。无需进一步的干化来杀灭病原菌。最终产品无臭无味，和土相似，满足巴氏消毒的A级产品要求。可以用作肥料和土壤改良"。 采用55度高温消化，同样可实现灭菌。这一点两者区别其实不大。 6)"沼气中硫化氢含量低，不需要脱硫就可以进入后续的热电联产设备"。 这一点有待证实。青岛麦岛项目通过投加三氯化铁，也同样做到这一点。 2、关于经济性 从试算的结果看，笔者以为，要成功应用热水解消化技术，应该有几个前提: 1)消化后污泥的处置费高 只有这样，才能凸显热水解+消化改善脱水性质、降低最终处置量的优势，也因此才能获得相比于传统消化的经济性; 这一点非常重要，因为从直接运行费看，能够改变热水解与传统消化成本关系的，除了热水解的投资必须大幅降低外，只有最终处置费。 2)发电补贴价格非常高 惟其如此，才能凸显多产沼气、多发电的优势;设计条件下，如果电费提高为2.1元/度，热水解+消化的经营成本就会为正数。 这一点对于理解英国业主的选择很关键，要知道欧盟的厌氧发电电费补贴+上网电价可是国内的数倍! 3)污泥的挥发性有机质含量高 有机质低，整体热水解+消化工艺的效能提升就有限，与其它工艺比，优势将不明显。如果投资仅为一半(甚至更低)的热干化与工艺如此复杂的热水解+消化具有同样的经营成本的话，客户显然不会投资后者。 在英国BranSands项目上，采用的是天然气，且干化成本被严重高估，因此没有发电产出的原热干化项目就显得十分昂贵。在国内，热能价格水平一般是以燃煤来统计的，水泥厂干化处置、电厂混烧甚至焚烧炉混烧其实都是以燃煤热能价格为基准的，在此价格水平上，在国内实现热水解+消化项目，亟需大幅度降低投资，使之比燃煤为热源的热干化更具优势才行。 笔者以为，在污泥有机质含量低、污泥受重金属污染、土地利用出路难保证、发电补贴有限、最终填埋处置费低的项目条件下，热水解+消化工艺与传统消化相比似乎没有什么优势，当然，这是指高浓度消化而言的，低浓度消化可能另当别论。 【温馨提示】尊敬的读者，请自行辨别数据的可信性，最好自己计算一遍，以免为笔者的谬识所误。 泥客庄主 2011年8月8-12日