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水世界中国城镇水网
技术干货丨微水会丨行业资讯丨政策解读
导语：上一季15期微水会完美收官，第16期我们继续聚焦受关注度较高的污泥处理处置。本期内容分享为桑德集团历时8年研发，前后研发三代设备，在2014年由其旗下湖北合加环境和北京海斯顿联合开发的电渗透污泥高干脱水技术。该技术具有的优势：成本低，与一般污泥脱水技术相比，该技术无需添加任何化学药剂，无需热源大大降低能耗，总体大大降低了处理成本；资源化，提高污泥饼热值，可利用泥饼焚烧进行热能回收；减量化，脱水效果能将85%含水率污泥，脱至40%以下；无害化，能通过破坏细胞膜，杀灭病原菌细胞及虫卵等。（在线沙龙内容整理请逐文往下阅读，完整PPT查阅请下拉至底部）正文：背景：随着“十三五”规划纲要的落地，绿色发展贯穿始终，环保产业将迎发展蓝海，关注度持续走高的污泥处理处置市场被看好。然而受“重水轻泥”观念的影响，加之法律法规的不完善、工艺路线的“百花齐放”，我国的污泥处理处置问题一直未得到良好解决。
据环保部统计，到2014年全国投运的城镇污水处理厂污泥产量超过4000万吨/年（含水率80%），预计到2020年污泥产量将突破6000万吨/年，面对产量庞大的污泥其实际有效处置率却不到25%。因此推进污泥处理处置，完善水处理产业链，减少二次污染势在必行。据测算，“十三五“期间，我国的污泥处理处置市场将达千亿。在政策和市场的双重推动下，探求污泥处理处置技术的完善与革新，是重点也是难点。众所周知，污泥处理处置要遵循“三化”原则，其中污泥减量是污泥处置基本前提，脱水干化又是减量化处置的关键，亦是难题之一。 主题：电渗透污泥高干化脱水技术及其应用分享话题：1、我国市政污泥干化脱水现状2、电渗透污泥高干脱水技术及设备介绍3、应用案例分享4、电渗透污泥高干脱水技术与其他技术之间的对比
微水会技术讲堂
分享技术：桑德集团 电渗透污泥高干化脱水技术及其应用分享嘉宾：孟龙 桑德集团研发部高级工程师第一节 我国市政污泥干化脱水现状作为污水处理后的产物，污泥具有高含水、难脱水，富含有机质、易腐败、产恶臭，含有病原微生物和重金属等污染物的特点。据环保部统计，到2014年全国投运的城镇污水处理厂污泥产量超过4000万吨/年（含水率80%），预计到2020年将突破6000万吨/年。而在已建成的污水处理厂中，有污泥稳定处理设施的不到四分之一，实际情况可能远远小于这一比例。
由于一直以来国内市政领域“重水轻泥”，使得多数污水处理厂污泥处置长期欠账，大量没有经过安全处理的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，致使许多城市陷入“污泥围城”的境地。而污泥处理处置技术路线可以说是“百花齐放”“百家争鸣”，包括厌氧消化+脱水+土地利用、好氧发酵+脱水+土地利用、脱水+填埋、脱水或热干化+焚烧、低温/高温炭化、脱水/热干化+水泥窑协同焚烧等。但没有一种技术路线得到市场广泛认可。事实上这些技术路线的一个前提就是污泥减量化 ，也均需要配套污泥高干脱水技术。
总体上讲，污泥处置至今仍缺乏足够的市场驱动力，无法形成能够普遍适用的市场模式。
下面通过图来说明污泥脱水干化的重要意义。从下图可以看出：污泥含水率从接近99.96%左右，通过带压机、离心机或者是涡螺机将其降到80%情况下，污泥减重90%以上，这是一般机械脱水都能容易做到的，但从80%含水率降到35%左右，减重70%是最难关。即污泥脱水、干化的最难关是将污泥含水率从80%降到35%。
下面介绍几种通用的污泥脱水、干化技术。
第二节 电渗透污泥高干脱水技术及设备介绍污泥干化、脱水尤其是将含水率从80%降到40%事实上是十分有意义的。桑德集团的电渗透污泥高干脱水技术，最大的一个亮点是将污泥中的水最大限度脱除，使污泥的热值大幅度明显提高，甚至有时污泥的有机质含量超过50%时，含水率只要能降到50%以下，正向热值都十分明显（见下图），就等于说是可以直接入炉焚烧。这一技术可将含水率80%的污泥降到40%，减量化达到70%。
基本原理：一组带电的立式组件平行并联的排列在一起，污泥颗粒是一种带电的胶状菌胶团，基于双电层理论，将污泥置于平行的电场之间，在电场力作用下，污泥颗粒带负电向阳极富集，与之包裹的水是极性分子带正电向阴极富集；外加机械的强烈压榨，实现泥水分离。这一泥水分离过程与平时的热干化不同，分离过程中没有相变，水是在液态时与污泥颗粒实现固液分离，平时见到的热干化是液气进行相变，直接蒸发，进行干化。同时在电化学和电加热的共同作用下，通过电解水的强烈移动，布朗运动加剧，污泥中的大部分病原微生物随着泥饼温度的升高（大约70-80℃），压力增大，细胞的蛋白质变性，细胞死亡，关键是细胞外的EPS完全脱落，EPS中的水分也在电场力的作用下分离，进一步降低污泥含水率。
电渗透污泥高干化技术是一种节能的技术，其崭新体现在节能上。与热干化相比，就在于没有相变。众所周知，在没有汽化潜热、相变的情况下，能够将泥水分离，这中间的热效率是相当高的，其大约是热干化的三分之一。
设备的组成是十分简单的，包括主机、滤室组件、阴阳极装置、液压系统、接液翻板、自动清洗、除垢系统、PLC控制柜、还有进料、出料的收集、泵入，干泥饼的储存等。
设备运作流程：
技术创新点：1、采用“板框梯度压榨”和“电渗透”耦合，解决泥饼受力小、含水率高问题，将含水率降至40%；2、采用静态铜排牵引电缆配电，解决电渗透设备普遍存在的虚接打火问题，提高了系统稳定性；3、采用低压开关电源，有效提高电能转换效率，同时提高系统安全性；4、改变阳极板尺寸，避开阳极板与动板直接接触，有效解决阳极板脱落问题，同时保证滤室与机架绝缘。
工艺流程：
根据业主的不同需求，将含水率降到40%送去焚烧，或将含水率降到50-60%送去堆肥。
处理效果：
对不同行业污泥脱水效果市政污泥经过电渗透污泥高干脱水后，含水率从80%降到40%，可达到减容60-70%，电耗80-90kWh/t，热值1000-1300kCal/kg。这时的泥饼抗菌强度也比较大，且泥饼遇水不反应，通过实验表明，浸泡6个月后，返溶率<5%。
第三节 电渗透污泥高干脱水技术竞争力分析技术优势：“板框压榨梯度”+“电渗透”耦合
减量化：无需投加任何化学药剂。仅仅只是通过电能和机械压榨的作用，去除污泥中的间隙水、毛细水、吸附水、部分结合水，将泥饼含水率直接降到40%，实现减容70%。
无害化：通过摧毁病原微生物的胞外聚合物，对污泥中的蛔虫卵、病原微生物进行杀灭。资源化：污泥水分的深度脱除，使泥饼的低位热值大幅提高，能够自持焚烧，入炉焚烧可回收一部分正向热能。
成本优势：
与其他干化脱水成本对比
与隔膜压滤运行成本对比优势对比：1、 与板框压榨、转鼓式电渗透相比仅板框时，污泥外部容易形成致密外壳，即溏心现象，阻碍内部水分外移，难以实现高效脱水。转鼓电渗透时，虽有电动脱水机制，但机械力较小，无法实现高干脱水。
2、与转鼓电渗透相比
3、与热干化相比污泥热干化一般都会经历水变为蒸汽的过程，由于汽化潜热远高于水升温所需热量，因此需要提供巨大的外部能量，虽然配套有热回收措施，但总体运行成本还是比较高的。
电渗透污泥高干脱水技术无需外加热源，仅消耗电能，脱水过程中局部升温到70-80℃，没有突破汽化潜热界限。因此，能量消耗大大减少。
第四节 应用案例分享1、咸宁甘源水务污泥脱水示范工程项目位于湖北咸宁经济开发区温泉工业园，处理规模为25吨/天，工程于2014年9月建成投产，脱水车间面积为500m2，配有一台干化设备，水耗为3吨/天。
2、北京肖家河污泥深度脱水项目项目为北京肖家河污水处理厂污泥深度脱水，项目占地500m2，处理规模为100吨/天，配有两台干化设备，电耗为80-120kWh/t。
3、亳州项目脱水泥饼+焚烧整体解决方案项目位于安徽省亳州市谯城区，一期规模：垃圾600吨/天+污泥100吨/天，工程于2015年10月建成投产，脱水车间面积为500m2，共有4台干化设备。经过干化后污泥热值较高，能够自持燃烧，因此，送入生活垃圾焚烧炉最终协同处置是较为合理的选择。尾气达标排放，炉灰炉渣实现建材利用。
4、脱水泥饼+堆肥后土地利用整体解决方案堆肥效果特别明显，堆肥周期从20天降到10天。含水率50%的泥饼进行堆肥，可降低堆肥占地面积，堆肥时透气率升高，不易产生臭气。堆肥时无需添加锯末等干物料进行返混，降低成本；含水率低泥饼易升温，达到中高温堆肥的效果，缩短堆肥腐熟周期，提高堆肥效果；泥饼中无氧化钙、三氯化铁等化学药剂，且有机质无损失，腐熟后施加于土壤可避免化学药剂带来的土壤板结。
在电渗透污泥高干脱水过程中，局部温度升到80℃，灭菌率达到95%以上，与仅堆肥这种灭菌率相比，能够提高很大的灭杀率。
精彩答疑
1、电渗透和电渗析有什么区别？
答：电渗透和电渗析原理上是一回事，电渗析主要用在脱盐上，是固体在液体中定向移动；电渗透是固体颗粒物不动，水在固体颗粒之间进行运动，水穿过固体颗粒物。电渗透技术用于房屋、地下室、大坝的除湿是很有作用的，通过接收电极发射一定的直流定向脉冲，房屋会很快干燥。
2、电极装置一般能使用多久需要更换？
答：一般是三年到五年需要再生、再制造，将涂层进行活化或补充，电极装置不需更改，当然在这一过程中会发生一些费用。
3、 在电渗透高干脱水过程中，对于重金属去除率有没有做过研究？有多大的效果？
答：对重金属去除并没有特别明显效果，水的去除是70%。众所周知，重金属离子对人体及环境有害，重金属化合物无害，溶于水的重金属离子70%去除，而该技术对其直接的去除是没有的，唯一一个比较明显的是六价铬变成三价铬，大概是30-40%的去除。
4、电渗透的优势是无任何化学添加，不会产生二次污染，同时做到污泥的减量化与无害化，能消灭绝大数病菌，高干脱水与生物脱水技术对比效果怎么样呢？
答：高干脱水表现在机器脱水效率高、速度快、占地小、工作密度大；生物脱水占地大、通风除臭投入大，但前期投入不大。
5、看电渗透的参数与对比过程中，电能耗非常大，桑德在这方面目前有做怎么样的研发呢？
答：电耗大看怎么理解，相对添加石灰和三氯化铁来说，看起来是相对大，但是无药剂添加，不增加其他费用。
6、是否适用北方高有机质污泥？
答：比较适合高有机质污泥，例如北京肖家河污水厂有机质含量为61.6%，利用电渗透污泥高干脱水技术可将污泥含水率直接降到40%左右，晾晒1到2个小时，可直接用打火机点着。
7、电渗透高干脱水设备的使用寿命是怎么样的？阳极板，阴极板需要多久更换？这方面成本是否计算了？
答：设备设计寿命都是10年以上。这方面的成本在初期的固定资产投入、工程成本折旧时计算在其中，实际运行成本不含这些。
8、每吨含水85%污泥处理到40%，电耗成本就是120度电吗？
答：主机的电耗是90-100度，其他附属设备电耗大概20度左右。
9、污泥里面阻力那么大，这个污泥迁移的可能性不大，水在电场内迁移估计很小的空间，污泥里面杂质多，比如头发什么的，会不会堵极板，水温到90度，本来就是污泥消化的一种方式。高温消化污泥进高压板框好像也是一种做法。
答：平时所说的泥水分离在滤布过滤过程中有一个模型，污泥颗粒首先是在滤布上富集，堆积到一定高度之后，水通过通道进行脱除。与机械脱水需要通道不同，电渗透去除水，实际是在每个污泥颗粒表面进行滑移的，滑移到滤布跟前时才通过滤布的机械通道脱除，在此之前是不需要很大的机械通道的。
10、电渗透脱水过程中，实际的污泥温度能达到多少？答：污泥局部最高温度能达到80℃不到90℃，开盘以后进行红外线测温是50-60℃，测量是80℃。这个温度是一个渐进的温升，从室温20℃开始到最后快结束是70-80℃的温升。
11、消耗了电能，这与常规加石灰氯化铁相比，优势在哪里呢？因为毕竟处理费用增加了，如果不考虑后期水处理的话。
答：电渗透污泥高干脱水技术的核心优势一是节能，二是泥饼由于没有添加药剂，泥值是有保证的，有机质含量是因为减量将热值大幅提升，能够实现泥饼的资源化。
12、 阳极板和阴极板，电渗透高干脱水过程中，是否存在脱水分布不均匀的情况？按照物理理解，在正负电压作用下，离子向一边扩散运动，是否会聚集而影响脱水效果？
答：事实存在的，这个要看如何设计均布电场，想要达到理想电场事实上是很难实现的，只能朝着均匀方面努力。
13、请问在脱水过程中因温升会不会有异味？怎么控制异味？
答：在工作过程中有异味产生，臭气浓度相当于农村旱厕的浓度；必须要有除臭装置，一般推荐的除臭装置有两种，第一是在污水厂通过轴流风机引到曝气池进行生化处理；第二如果没有条件，直接在排风口进行DN等离子除臭，这种方式对气候、环境没有苛刻要求。当然也有生物除臭和喷淋除臭，但在冬季不太适合。
14、这个温升怎么来的？两个极板夹的这个泥当成一个电阻？极板只有两块吗，还是有很多？
答：温升从电渗透角度讲事实上是一种浪费，在电场力作用下，对泥水分离过程中，必然产生污泥的电解和电加热现象，布朗运动加剧，温升是无法避免的。污泥可以是当作一个电阻或电容来看。
15、有机质低的话有什么影响？答：更容易实现，这时电耗大幅度下降，对于含水率80%的污泥，只有50-60度电。
16、对于污泥来料是否需要做处理？有怎么样的要求？还是就是正常污水厂的污泥进来都可使用？
答：对污泥来源有独特要求，一般市政污泥效果比较明显，一些印染、制革、造纸也没有问题；进泥含水率宽泛要求80-95%都是可以的，对于含水率99%左右的污泥，一般先用叠螺脱水机、带式浓缩机脱水浓缩，这样效率更高，能耗更省。
17、请问脱水率最低是35%（流化床热干化），为什么不能再低呢？
答：电渗透污泥高干脱水技术理论上说可以将污泥含水率降至绝干，时间上需要5-6h，另外电耗上也不经济，因为电加热现象远远超过电渗透速度。
18、它有结合水的，污泥主要的成分是碳水化合物，理论上组成细胞的水就非常大，超过50%。
答：电渗透作用实现泥水分离，去除细胞的结合水，与其说是去除细胞内部的水不如说是去除EPS中的水为主要作用，细胞EPS去除以后，细胞遭到灭杀，蛋白质凝固，细胞死亡之后，细胞内部的水也会渗透出来。电渗透对病原微生物去除，实际病原微生物并没有大量破壁，主要是EPS的去除，对细胞进行灭杀，从而实现高干脱水。
19、集中污泥处理优势很大，城镇污水的话需要两套脱水系统（前期的污泥处置）相对还有一些不好的地方，那么桑德国际是怎么避免这个问题呢？
答：一般是建议在污水厂放置一个电渗透污泥高干脱水设备，实现对污泥最大量的减量化后，再将干化后的泥饼通过很低的运输费用集中到一起堆肥、焚烧、填埋等，效益更大，也避免了污泥在运输途中沿途的跑冒滴漏。
20、这个对盐含量可能有要求，盐高了，有击穿风险，低了可能温升不够。
答：污泥盐含量高，没有击穿风险，但是强烈的电解作用，电耗大，效果会很差。
21、细胞究竟是被电杀死的还是电产生的热杀死的呢？
答：病原微生物的灭杀，一是热环境，另一个是细胞的EPS在电场力作用下遭到灭杀，细胞生存环境被破坏，这两个共同作用。
22、投资情况能不给个大概量的投资？
答：大概投资每吨在19万左右，指的是80%含水率的污泥。
23、电压低，极板间距要很小了，要不然电场力太小。不太知道结构，感觉理论上有点想不通。
答：低电压，极板距离相对放大，主要是用时间换效能。转鼓式机器电压高，泥层薄，反应速率很快，蒸汽多，能耗大；电渗透蒸汽产生少，泥饼温升特别低，但序批式的工作周期大概需要2小时左右。
24、污泥的后期处置，主要是通过外送焚烧达到资源化吗？还是说由于电渗透的特点，所以焚烧是最好的资源化方式?
答：污泥后期处置主要是送到焚烧厂，与生活垃圾协同焚烧或单独焚烧；或是送到水泥厂焚烧，做水泥骨料，这是最好的资源化方式，也是推崇的污泥处理处置的最佳工艺路线。
25、电渗透的时候，板框压力多大吗？
答：泥饼内部压力并不是很高，一般不会超过2MPa，在0-2 MPa之间。
26、电渗透出水的COD、氨氮指标如何？
答：去除水COD3000mg/L，B/C比0.5-0.6，可生化性很好。
27、该技术有哪些污泥不适用？
答：对于淀粉、钢铁行业污泥不适合。
28、磷有测过吗，会有多少的磷重新循环？
答：磷有5-7mg/L。
结束语
在第二季首期微水会中，桑德集团的@孟龙，孟总非常详细的为我们介绍了我国市政污泥处理处置的现状，电渗透污泥高干脱水技术、设备及应用案例。桑德集团历时8年研发的电渗透污泥高干脱水技术，做到了产业化，属于国内首创。与同类的干化脱水技术相比，该技术具有明显的竞争力，作为二次脱水技术，可与现有常规脱水设备直接衔接，在不投加任何化学调理剂的情况下，不用配套庞大的加药系统，工艺系统简单，占地小、操作管理方便，为后续处理处置利用提供了泥质保证。在污泥减量化、无害化、资源化方面具有广泛的应用前景。
诚然，每项技术的发展都不是一帆风顺的，在未来电渗透技术还有需要攻克的难题，有待进一步提升。相信在不断探索的过程中，各项技术都将会日臻完善。
再次感谢@孟龙孟总的精彩分享，感谢桑德集团研发部的支持及积极参与本期微水会的群友，我们将努力做专业的技术交流平台，也希望大家能够多多参与，积极分享，实现该平台的价值。更多关注我们微水会的精彩内容。下期再会。
（声明：以上观点基于微水会讨论内容整理，并经过主讲审阅，但不代表本微信公众号立场。我们坚持真实还原微水会讨论精华，以供大家交流与学习。欢迎大家参与其中，真切感受讨论氛围。）
微水会基于推动环保事业发展的初衷，结合水世界论坛，以及水务大会，在此基础上，于2015年11月开始策划，并执行。在2015.11.26成功举办第一期以来，已走过了15期，这15期中有在线讨论、教授主讲、研究学者、企业案例分享等。涵盖了工艺技术、设备应用、最新研究、政策解读等。我们基于这15期，对第一季进行一次回顾与分享。投票选出最受欢迎的一期；以及我们真诚的寻求所有参与者和关注者的意见和建议。 了解每期内容，请点击“往期回顾”。精彩内容转发与好友一起分享！
往期回顾：http://mp.weixin.qq.com/mp/homep ... 776#wechat_redirect
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发表于 2016-4-11 11:03:34
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发表于 2016-4-11 14:40:08
发表于 2016-4-13 10:30:49
楼主
发表于 2016-4-14 15:04:46
污泥处理处理工艺不错~~