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环卫垃圾车:组合式有机垃圾消化污水处理工艺在德国的应用

作者:hwcxl  发布时间:2012-8-7  新闻浏览热度:

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1组合式有机垃圾消化污水处理工艺介绍
  组合式有机垃圾消化工艺的流程如图1所示。在第一阶段,有机垃圾被粉碎,再与污泥进行混合,混合液的固体浓度将达到10%(100g/L)左右,然后送入厌氧消化池;厌氧消化温度约为58℃,达到50%~55%的有机降解率需18~20d。消化残渣脱水至含固率为30%~35%,并进行后调理处理,以便满足农用和园林绿化的要求。

图1资源和能源整合理念的工艺流程
  消化残渣可以和堆肥厂的堆肥残渣进行混合。堆肥残渣中的半可降解物质(如木质素)可以在厌氧消化残渣的促进下,得到进一步的去除,从而使腐熟等级从2~3提高到4~5。由于好氧腐熟工艺产生高温,可以获得很好的消毒效果。
  混合液厌氧消化处理产生的沼气可以用作沼气发动机和发电机的燃料。沼气发动机冷却系统产生的热能可以用来给消化池加热或地区供热。若保证有机垃圾的投加量,整个污水处理厂可实现能量自给自足。
  该工艺的优点在于:①由于污泥和有机垃圾混合处理能够产生大量的沼气,污水处理厂的能量可以自给自足;②通过沼气的产生和利用,减少了CO2排放量;③将污水和有机固体废弃物一起处理,减少了工程投资和运行费用。
  污水和有机垃圾混合处理工艺的能量平衡见表1。由表1可知,采用组合工艺的污水处理厂,人均日排污量可产生约260W•h的热能,即人均年排污量可产生约95kW•h的热能。由于处理人均年排污量所需的微孔曝气的能耗为40~60kW•h,因此污水处理厂可实现能量自给自足。
2应用实例
  基于资源和能源的整合理念,在德国采用上述工艺的一个大型污水处理厂已经于2000年建成,其工艺流程见图2。

图2污水处理厂的工艺流程
2.1机械预处理
  有机垃圾首先被储存在料仓,然后被输送入一个慢速旋转的螺旋碾磨机。在碾磨前,垃圾内的铁制物体被磁性分离器去除。碾磨机对垃圾的分离是有选择性的,其中的有机物如水果、蔬菜和塑料袋等被磨碎,而比较坚硬的物体,如木头和硬塑料等因不能被发酵,则不需磨碎。这些坚硬的物体将被随后经过的格栅去除。磨碎的细小物体将被送到撕碎机,最后进入后续的湿处理系统。
表1污水和有机垃圾混合处理工艺的能量平衡

2.2湿处理系统
  磨碎的有机垃圾将被送到混合设施,在那里溶解,并和污泥进行混合,形成悬浮液。这一阶段处理的另一个重要目的是有效地去除砂砾、石头和瓦片等。如果它们得不到有效地去除,将堵塞后续的处理机械,破坏整个系统的正常运行。另外,去除砂砾、石头和瓦片等还能有效避免对水泵和输送机械的磨损。预防磨损是该工艺最重要的改进之一。因此,一个由水洗设备和水循环控制组成的系统被应用于混合设施,保证了无噪声操作。然后,包括有机垃圾颗粒在内的悬浮液被泵入随后的厌氧消化池。
2.3厌氧消化
  污泥和有机垃圾的发酵反应被控制于一个封闭的反应池内。为了获得较高的有机物降解率,平均停留时间18~20d,最佳反应温度为58℃。
  最佳的发酵条件将通过连续的低强度搅拌来获得。厌氧消化中,保持厌氧微生物的适宜环境条件非常重要,温度和固体浓度的微小波动都可能造成消化池的运行扰动。一些公司开发的沼气搅拌系统可以有效地满足厌氧消化的搅拌要求。每个沼气喷枪都服务于一定的面积,将沼气和悬浮液进行混合,提高厌氧反应速率,避免了悬浮液发生分层现象。悬浮液中有机物质的降解能导致悬浮固体的密度发生变化,某些低密度固体将上浮,在液面上形成浮渣层。浮渣应该定期消除,以避免在液面上形成硬壳。
2.4脱水
  消化池的运行采用的是序批式,即进料和出料都不是连续过程。消化后的污泥将首先被排入污泥池,然后混合液才会被输送入消化池,这样就避免原液发生短流,随着消化后的污泥提前排放

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