热电联产污泥气综合利用技术探讨_金彪

１１０给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１图１污水处理流程热电联产污泥气综合利用技术探讨金彪（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海２０００９２）摘要污泥气优先用于污泥气发电机，发电机产生的余热用于污泥消化所需热量，实现热电联产。利用国产发电机，污泥气转化为电能的效率为２８％～３１％，回收３４％的热能用于污泥消化加热。经过在麦岛污水处理厂的实践证明，热电联产能实现综合能量回收最高，是污泥气综合利用比较有效的方法之一。关键词污泥气发电综合利用热电联产１概述目前国家要求污水处理厂污泥应进行稳定化处理，以减少各种病原体，消除气味，抑制、减轻或消除腐化的潜力；同时还能减小污泥体积、产生可利用的污泥气、以及改善污泥的脱水性。无论从能量回收、运行管理经验、以及运行费用等多方面考虑，目前国内污水处理厂污泥稳定化处理工艺以厌氧消化为主导。厌氧消化过程包含三个基本阶段：水解、发酵、产甲烷。水解为整个过程的第一阶段，将颗粒物质转化为可溶性化合物；发酵为第二阶段，发酵的最终产物是甲烷形成的前身；产甲烷为第三阶段，醋酸分裂甲烷菌和氢利用甲烷菌都可产生甲烷，其中７２％甲烷由醋酸盐转化形成。污泥消化产生气体中约６５％～７０％为甲烷（体积），热值在２２４００～３５８００ｋＪ／Ｎｍ３，为回收这部分能源，污泥消化产生的污泥气利用有以下途径：首先用来作为污泥消化加热所需的能源，多余的污泥气用来带动沼气鼓风机，其次用来带动沼气发电机。下面结合工程实例对污泥气利用方式进行论述和探讨。２工程概况青岛麦岛污水处理厂处理规模为１４万ｍ３／ｄ，污水处理工艺采用高效沉淀池—曝气生物滤池工艺，污泥处理工艺采用中温厌氧消化—离心脱水工艺。设计污泥量为５３４７３ｋｇ／ｄ，污泥量１２１６ｍ３／ｄ，污泥气产量为１８０００Ｎｍ３／ｄ（甲烷含量为６５％），污水和污泥处理流程见图１、图２檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿。泥量，若采用厌氧技术处理城市污泥，食物垃圾处理器的推广将增加污泥产量，提高污泥中有机质含量，有利于污泥进行厌氧产沼。参考文献１国家统计局环境保护部．《２００９中国环境统计年鉴》，２００９２羊寿生．上海在建的三座大型城市污水处理厂介绍（二）———上海白龙港污水处理厂．给水排水，２００３，２９（２）：１～２３高廷耀，顾国维，周琪．水污染控制工程．北京：高等教育出版社，２００７＆通讯处：２０００９２上海市杨浦区密云路５８８号同济大学城市污染控制国家工程研究中心电话：１３９１８１２６１６９Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｊ＿ｄｏｎｇｂｉｎ＠１６３．ｃｏｍ收稿日期：２０１１－０３－０１修回日期：２０１１－０６－２８DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2011.s1.019给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１１１１图２污泥处理流程３污泥气利用方式比较表１为沼气热电联产和沼气鼓风机的对比分析。可见，污泥气热电联产方案更优。４工程设计及实际运行效果４．１工程设计污泥消化过程中产生的污泥气优先用于发电，并提供热能用于污泥加热，污泥气锅炉作为备用。本工程发电机房／锅炉房为１座，发动机房包括４套发电机组，每套污泥气发电机备有１套热回收单元，包括冷却水回路和尾气回路。同时回收烟道出口烟气和高温水的热量，这两部分回收热量能为热交换器的进口端提供１９２２ｋＷ的热功率，能够满足消化池污泥加热和池体保温所需的最大需热量。锅炉房内设置２台污泥气／柴油两用热水锅炉作为备用，每台供热量１０００ｋＷ。当沼气发电机组提供的热量不足以满足污泥加热所需热量时，其不足部分热量由污泥气／油热水锅炉提供。污泥气利用流程详见图３。本工程中，污泥再加热需热量１３５５ｋＷ，池体散热量１９０ｋＷ，总需热量１５４５ｋＷ。本电机房、锅炉房设计参数见表２。４．２实际运行效果分析麦岛污水处理厂于２００６年８月通水试运行，２００７年５月正式通过竣工验收，经过几年运行，麦岛污水处理厂污泥系统运行正常，污泥消化效果稳定，热电联产的效果非常可观，发电机在发电的同时，回收的余热能满足污泥消化和生产区所需的热量。目前实际运行的主要数据见表３。４．２．１污泥气储存麦岛污水处理厂地处青岛的麦岛风景区，采用常规升降式储存装置影响周边环境，给人视觉冲击比较大，设计中采用球形膜结构沼气柜用于调节产图３污泥气利用流程表１沼气热电联产与沼气鼓风机方案对比参数沼气热电联产沼气鼓风机消化池产气／Ｎｍ３／ｈ７５０７５０沼气热值／ｋＪ／Ｎｍ３２３０７５２３０７５总热值／ｋＷ＝７５０×２３０７５／（３．６×１０００）＝４８０７＝７５０×２３０７５／（３．６×１０００）＝４８０７消化池所需热量／ｋＷ１５４５１５４５消化池供热所需污泥气／ｍ３／ｈ由发电机余热供应２６８（锅炉及管路损失１０％）回收电量／ｋＷ１６３