污泥污泥处置污泥焚烧污泥干化厌氧消化杂谈.docx

污泥污泥处置污泥焚烧污泥干化厌氧消化杂谈-德国汉堡污泥消化发电干化焚烧项目的数搪解读德国汉堡在Kochlbrandhocft污水处置厂内建设了一个包括厌氧消化、沼气发电、污泥干化、污泥焚烧在内多种工艺组合的能源化综合利用项目，从概念上看是十 分先进的，国内已有多篇介绍本文按照这些文章所提供 的数据，结合汉堡公用排水 公司(HamburgPublicSAagcCompany)在年报等公开出版物中的基础数据，试图对这一 十分复杂的项目进行一个量化解读一、大体情形按照MalhiasL?scr在布拉格大学(2006年)的讲课记录(WasicWatcrTrcatmcntinHamburg)，汉堡污水处置及其污泥处置的主要情形如下：汉堡人口约17()万，有两座污水处置厂(K?hlbraiidh?ftaiidDradcnau),设计处置能力 为18()万加上相当于4()万人口当量的工业或商业污水日处置 污水量约45万立方 米，年均1.4亿立方米污水产生的污泥，第一采用1()座、单体容积80()()立方米的蛋形消化 器进行中 温(35度)处置，有机质降解率约50%，产生沼气约8400()立方米/日，消化对象也包括 每一年大约26000吨来自其它污水厂的污泥和有机废物。

消化后的污泥经机械脱水，从含水率97%降为80%,然后采用热干化，从80%降 至58%1997年末建设了污泥焚烧装置，该装置除处置干化污泥夕卜，也焚烧大约 17000吨外来废物按照HSE(汉堡排水公司)2005年年报，2004年处置污水量1.455亿立方 米，2005年为1.443亿立方米，别离产生污泥干固体4411()和45130吨污水厂年耗电1.19亿度，项目发电可知足自用电的65%,所需热量().87亿千 瓦亦可从污泥中取得65%,此能源自足率在德国处于领先位置按照汉堡城市排水公司R.D.Thicrbach等《汉堡Kochlbraiidhocff污水处 置厂对沼 气和污泥焚烧的能源利用》一文的介绍(卢志等在《中国给水排水》2007.5上发的论 文《德国汉堡污水处置厂污泥循环处置模式探讨》与该文大体相同)，该项目可知足 用电量的60%和热量的10()%消化后污泥的含水率约为96.7%,离心脱水后含水率为 78%,然后在蒸汽加热干化机中干化到含水率为58%沼气用于发电，燃气轮机的发电 装机量为4950kWh,高温烟气经冷却锅炉产生蒸汽，蒸汽第一用于发电，然后抽出部 份0.7MPa的蒸汽用于污泥干化。

污泥焚烧炉产生的蒸汽(4MPa40()度)与前述的蒸汽是 采用同一台2MW蒸汽涡轮发电机进行发电干化系统为三流，两用一备，每流各两台干化机流化床焚烧炉亦为 两用一 备通过干化后的污泥量约为1000(K)吨/年，迸行焚烧处置的栅渣(含固率20-35%) 约6()0()吨沼气产量740()0立方米/日，燃气轮机发电4.95MW，冷却锅炉产蒸汽量 22吨/时，流化床焚烧炉产蒸汽量9吨/时，年发电量63000MWO按照给出的物料平衡表，进入消化罐的生污泥185tds/d,消化后为115tds/d,即 7()tds/d转化为沼气115tds/d中有7tds/d随上清液回流至污水厂，如此实际脱水污泥 为108idS/do发电效率约20-22%按照给出的能量平衡图，生污泥和栅渣的总能量为34MW,其中生成 沼气18MW, 进入焚烧系统的能量为16MWo沼气的18MW中，烟气和辐射损失4.4MW,发电4.8MW，产生蒸汽8.8MWo进入焚烧炉的16MW中，产生蒸汽约12MW，烟气和辐射损失4MW如此，在总的蒸汽20.8MW中，发电2.5MW,透平冷凝损失10.3MW,抽汽用于干 化 8MWo在用于干化的8卜1书中，6.5MW可回收热水，用于办公楼和消化的加 热，冷 凝和辐射损失1.5MW。

二、数据辨析一、 污泥量按照给出的干化后含固率42%、污泥量l()OO()()t/a、每日275 H勺计，此 项目所 考虑的运行日数可能为100000/275=364天以年栅渣6000干吨计，每日栅渣量为6000/364=16.5干吨，与给出的16tds/d栅 渣量大体相符但一篇文章中给出的275vds/d的污泥量数据与物料平衡图中的185td‘/d相差太 s大，也与年报中的数字相差太大，在这里有必要做个简单判断按照2005年的水量和污泥干固体量可知，昔时日均污水处置量为 1.443*108/364/104=39.7万立方米/日，万吨污水的湿泥产量为15.3吨(以含 固率20% 计)若是日产污泥275tds/d的话，万吨污水的湿泥产量为34.7吨若是是185tds/d 的话，万吨污水的湿泥产量为23.3吨按照年报中所提及的处置外来污泥量 26000ids/d,笔者以为物料平衡图中给出185tds/d可能 最接近项目的设计值，而 275vds/d的数不知何据因此本文以185vds/d为依据进行反推二、 发电量蒸汽系统图中给出了 5.2MW的蒸汽发电量但同一篇文献，给出的实 际蒸汽汽轮机设计值是2MWclo按照发电总量6300()MWh/a考虑，发电装机量应为63000/364/24=7.2MWh，但按照给出的沼气燃气轮机4.95MW和蒸汽轮机2MW看，实际装机量为6.95MWho依如实际装机看，年实际发电量应为60655MW，与 给出的63000MW还比较接近。

因此笔者以为蒸汽系统图中的5.2MW应该是热能数 据3、干化蒸汽量以干化所需的循环蒸汽12()()()0i： /a计，循环量为120000/364/24= 13.75t/d以lOSids/d干化处置量^虑，从22%含固率干化至42%,需要蒸发 9749kg/h水，依照4台干化机运行考虑，单机蒸发量2437kg/ho按照热平衡图给出的干化需热量8MWh计算，则升水蒸发量的净热耗为 706kcal/kgo这一数值也比较接近实际如此，每千克用于干化的蒸汽实际吸热量为8MW* 1000*860/13750=5 ()0kcal/kgo 升水蒸发量的蒸汽耗为13750/9749= 1.41 kg/kgo4、沼气产率依照10个消化池、单体有效容积8()00立方米计算，74000立方米的沼气量，相 当于池容产气率为().925m3/m3,已属于很高的水平(高碑店设计值().425,实际0.2左 右)若是依照设计值，挥发性有机质的降解率取0.5的话，该项目实现有机质降解 70tds/d，意味着入消化器的干基有机质含量高达76%!(70/0.5/185=76%五、污泥和栅渣的干基发烧量已知入炉干化污泥和栅渣的干固体量别离为4504和688kg/h，总发烧量16MW，则 这种混合燃料的平均干基热值为16*1000*860/(4504+688)=2650kcal/kg.ds。

若是假设污泥厌氧消化后的干基热值为 2600kcal/kg,则栅渣的热值就 相当于2981kcal/k go从焚烧角度看，平均干基热值在2650kcal/kg的污泥及栅渣，在含固率40%左右时是完全能够实现良好的自持燃烧的六、废弃物平均热值若是不进行厌氧消化，沼气的18MW能量仍考虑在污泥中，此项目所 处置的总 干固体量为81()8炖.ds/h,能量为34MW，则废弃物的平均干基热 值为3606kcal/kg.dso7、发电机热效率以燃气发电机装机量4950kWh.消耗热量18MW计，燃气发电机的热 效率为 4.95/18=27.5%这一数值与目前典型的燃气发电35-40%的热效率相较，显得较低， 但其功能还在于产生大量的蒸汽用于发电和供热蒸汽发电的形式相当于背压抽汽机组，其发电的热效率较高，约为38.5%八、 自用电知足率按照年报，项目所在污水处置厂的电耗为1.19亿度/年，相当于每小时电耗 13635kWho若是确如年报或文献所言，该项目发电量应可知足本厂60-65%的需求， 则需产电&2MW以上，而实际只有6.95MW显然，年报和介绍材料中的数据仍是略 显乐观了些笔者以为，那个项目给出自用电知足率是没有什么参考意义的，因为其它来源的 污泥、栅渣、其它有机废物占有重要比例。

九、 脱水污泥收率按照脱水前干基固体量115lds/d、脱水后干基固体量l () 8tds/d^虑，固体收率 为 94%三、经济分析通过对技术数据的辨析能够确认，该项目所发布的数据是大体靠谱的o通过这些 技术数据，结合国内造价和本钱，应该能够大致判断此项目若是 在国内实施的投资和 本钱概念一、参考污泥量对污泥处置处置的本钱进行比较，需要一个一路的基点，那个基点咱们选择为未经消化的、通过脱水所形成的含固率20%的湿泥在汉堡项目中，消化前的干固体量为185tds/d,依照机械脱水的固体 收率94%计 算，可取得含固率20%的脱水污泥870吨/日二、电能产值以实际发电量6950kWh计算，假设消化、脱硫、发电、脱水、干化、焚烧等各 项设施的自用电量占总发电量的26% （笔者测算数据），电价以（）.65元/千瓦考 虑，则天天的发电产值问对外销售）为80231元/日折合吨湿泥 产值（不考虑栅 渣）92元3、 人员和药剂本钱此项目组成极为复杂，运行难度较大，假设消化（含脱硫、发电）、脱水 和干 化、焚烧三大系统的总运行人数为30人，人均年薪4万元，则人员本钱为3300元/ 日考虑到沼气脱硫、机械脱水、焚烧烟气处置均需要大量化学药剂，以吨污泥25 元考虑，每日的药剂本钱最低为27138元。

4、 投资假设消化部份投资40万元/吨湿泥（参考上一篇《国内污泥厌氧消扮装置停运 或运行不良的原因浅析》），干化投资25万元（注意，不含备用，干化入口湿泥处 置量491吨/日，已去掉了消化降解部份），焚烧投资40万元（也不含备用），不考 虑其它本钱（如土建、安装、税费等），则一个类似项目在中国实施的投资最低在 66719万元，折合吨湿泥的平均投资77万元五、 保护本钱^夸虑保护本钱为投资的2.5%,则每日的保护费为45869元六、 总直接处置本钱 上述直接本钱（人员、药剂、保护）之和为70907元/日，折合82元/吨湿泥未考虑焚烧灰渣的处置本钱7、折I日及财务本钱考虑年利率5.94%、还款付息期2 ()年，则折旧和财务本钱为150259元/日， 相当于每吨湿泥173元总结一下，该项目靠污泥厌氧消化产电，可产生必然收入，乃至可高 于整个项 目的直接运行本钱，但如果是^虑折旧的话，这种项目仍然有着 很高的本钱负担 即，若是处置费不高于162元/吨湿泥，运营商必然是赔本的就投资而言，此项目对于一个处置规模仅39.7万立方米/日的污水厂来讲，泥区 的投资若是折合到吨水里，需要1681元/立方米日，已远远高于目前国内市政污水 厂100 ()元/立方米日的造价水平。

四、结语汉堡项目可能是我所见到的国外污泥处置项目中，能源利用效率最高 的之一， 但也是工艺最复杂的焚烧部份是项目运行连年后最后增加的，消化被保留，有着多 方面的原因，整体来看，仍是很成功的第一次看到 它的能流介绍，真的感觉它很先 迸但分析下来才发觉，这一十分理想的能源利用项目，实际上是有一个特殊条件 的:板高的能量输入污泥能源利用项目的核心条件，就是污泥应具有较高的热值汉堡项目平均 36(X)kcaI/kg的能量输入，已远远超过了国内一般污泥的热值水平(2200-2500kcal/kg)o换算成有机质含量，平均76%的挥发性有机质干基比例，也是国内BOSS%有机 质浓度所难以望其项背的了解焚烧的人都明白，若是有3300kcal/kg.d。