另辟蹊径 — 微生物蛋白质提取方式的污泥处理及资源化利用技术

中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会青岛 2011.5.27

另辟蹊径—微生物蛋白质提取方式的污泥处理及资源化利用技术

天津市裕川置业集团有限公司

崔静博士

中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会青岛 2011年 5 月 27日

主要内容

2 、技术原理、工艺及特点

3 、污泥资源化产品的应用

1 、裕川集团简介

5 、总结

4 、技术应用模式及社会、环境效益



天津市裕川置业集团有限公司成立于 1997 年，天津民营百强企业之一。主要经营三大

类业务，旗下共 10 个子公司。集团自成立以来始终坚持走科学发展、可持续发展的道路，把环保节能的经济增长模式作为企业长期的战略目标。集团公司总注册资金 2 亿多元。大专以上学历员工占员工总数 70% 以上。

公司业务：房地产开发、新型建材制品制造、新型环保技术和装备的研发、制造

注重科技创新每年销售收入的 5% 以上用于新技术、新产品、新设备的

研发与天津大学、天津工业大学、天津城建学院、东北建筑设

计研究院及公安部天津消防研究所等多家科研院所建立合作关系。


1 、裕川集团简介科研经验（已完成）

混凝土多孔砖住宅体系课题研究（天津 2003 年）

天津市科技进步三等奖旧有住宅建筑节能综合改造技术研究（天津 2005 年）旧有建筑节能综合改造技术推广示范工程（天津 2007 年）利用建筑垃圾生产新型墙材的技术开发及产业化项目（天津

2007 年）

天津市技术革新一等奖、国家技术革新二等奖

国家 863 计划：“固体建筑废弃材料再生混凝土资源化综合利用关键技术研究与应用”中的“再生骨料及再生混凝土建筑砌块生产工艺研究与示范”项目

获 29 万元资金支持



天津市塘沽区 2008 年科技项目：“污泥综合处理循环利用示范工程及产业化推广”项目

获 100 万资金支持

科研经验（进行中）天津市建交委科技项目：“建筑垃圾综合利用研究”项目

与天津工业大学、天津城建学院共同承担天津市发改委 2009 年循环经济项目：包含裕川建材技术和

污泥处理技术的“固体废弃物资源化及余热利用”项目国家发改委 2009 年资源节约和环境保护项目：“固体废弃

物资源化及余热利用”项目

获 1000 万元资金支持


1 、裕川集团简介科研成果

参编规范标准《国家混凝土多孔砖建筑技术标准》《天津市混凝土多孔砖建筑技术规程》《国家建筑再生骨料企业产品标准》《天津市建筑用再生骨料企业产品标准》

发明专利 : 4 项一种微生物蛋白质的制备方法 200710150331.3 一种活性污泥的绿色处理工艺 200710150330.9 一种微生物蛋白泡沫灭火剂及其制备方法 20091024

5145.7 一种污泥水解提取微生物蛋白质系统及提取方法 20091

0245146.1



实用新型专利 : 16 项一种均分装置 201020043250.0 一种储料仓 201020043247.9 一种干混砂浆生产线 201020043208.9 一种干混砂浆生产设备用搅拌机 201020043209.3 一种干混砂浆生产设备用筛分机 201020043210.6 一种溜管衬板 201020043249.8 一种湿砂溜管 201020043246.4 一种管囊阀模具 201020043248.3



实用新型专利 : 16 项变频式粉碎机 ZL2008 20075954.9 一种建筑垃圾综合处理利用系统 ZL 200720099637.6 一种筛分除尘设备 201020146547X 一种井壁砌块 2010201053639 污泥水解提取微生物蛋白质系统 200920252082.3 一种挤压分离机 201020043260.4 一种研磨分离机 201020043259.1 一种离心式筛分机 2010291510330


1 、裕川集团介绍

裕川集团环境业务

天津市裕川环境科技有限公司— - 项目开发建设

天津市裕川微生物制品有限公司—项目运行天津市裕川环保制品有限公司—设备生产安装天津市裕川建筑垃圾再生利用公司集团研发部—技术支持


主要内容




5 、总结



2 、技术原理、工艺及特点研发背景—污水污泥处置现状及问题点

污泥产生量：全国年湿污泥（ 80% 含水率）发生量约 3000万吨，每年 8%-10%速率递增；

处理处置方式：直接脱水后的土地填埋（占 63% ）、污泥发酵和堆肥农用（占 14% ），以及焚烧和综合利用等；

问题点：脱水污泥因含水率高、热值低，在填埋、堆肥和焚烧处置上受到制约；二次污染问题严重。

污泥处理及资源化的出路？


研发背景—目的、团队目的

污泥无害化处理处置技术；污泥高附加值资源化产品技术；产业化示范工程及成套设备的设计、开发。

研发团队裕川集团：董事总经理刘成林率领的 17人的研发团队

（包括博士 3 人、硕士 6人）外部支持：外聘教授 2人

研发历时和费用： 2006 年开始、历经 5 年，投资超过1000 万



技术原理以城镇污水厂和工业废水处理设施产生的活性污泥为处理对象，通过理化作用对污泥微生物进行细胞破壁，释放其中的水分和蛋白质，固液分离得到含蛋白液体和固体残渣。

含蛋白液体根据需要浓缩成不同蛋白含量的发泡剂产品、蛋白液体肥等。

固体残渣含水率低于 50% 、有机质降解 50% 以上、病原菌失活，满足污泥稳定化处理的各项指标要求，可干燥处理后作为绿化土、建筑材料直接利用或加工成有机肥。



工艺流程

蛋白溶液

泡沫灭火剂

泡沫混凝土

其他产品

建筑材料

绿化土

水解液

固体残渣

水解分离污水污泥

有机肥核心技术

微生物蛋白利用技术

残渣利用技术



技术的产业化示范工程设计能力： 30吨污泥 / 日、年处理量 1 万吨运行： 2010 年 3 月开始运行处理能力： 30吨污泥 / 日（年 1 万吨）

生产设备：裕川自主研发设计的“ CSPM技术成套设备”（已完成 50吨 /日、 100吨 /日的工艺及设备设计）

设备生产能力：微生物蛋白溶液（ 30% ）： 800 吨 /年污泥残渣（ 48% 含水率）： 4000 吨 /年

验证了工程规模上的经济可行性和技术可靠性！



主要内容




5 、总结



污泥微生物蛋白——特点

发泡剂：良好的发泡性、稳定性

可再生：来源于污泥（植物蛋白提取消耗植物资源）

环境友好性：

避免了动物蛋白提取时的恶臭问题

（动物蛋白来源于动物毛皮和蹄角粒）

可生物降解性

绿色发泡剂！广泛的市场应用前景！



项目动物性发泡剂

植物性发泡剂

动物蹄角发泡剂

松香皂

污泥蛋白

发泡剂标准

沉陷距 (mm) 6.5 9.5 <5 29 7.51h ， <

10

泌水量 (ml) 81.2 92.3 <35 110 72.5 1h,<80

发泡倍数( 倍 ) 28 30 >25 29 36.7 >20

稳定性 (h) 15.6 5 >24 — 19.2 ≥ 2

pH 值 7.2 6.9 6.5-7.5 — 7.1 7±0.5

密度 (g/cm3

） 1.18 1.031.1±0.

05— 1.028 1-1.20

污泥微生物蛋白发泡剂和其它发泡剂的性能比较



污泥微生物蛋白的应用——蛋白泡沫灭火剂委托公安部天津消防研究所研发污泥蛋白来源的蛋白泡沫灭火剂；

环境友好：可 100% 生物降解，避免二次污染；

产品达到国家泡沫灭火剂技术标准 GB15308-2006最高（最优）灭火级别ⅢB的要求

蛋白原液混合比（％）发泡倍数 25％

析液时间泡沫温度灭火时间 25％抗烧时间

P2蛋白原液 6 6.2 7’39” 21 3’22” 30’55”

P3蛋白原液 6 6.7 7’42” 25 3’15” 27’30”

根据国家标准 GB15308—2006 《泡沫灭火剂》中要求蛋白泡沫灭火剂灭火时间≤ 5min ， 25%抗烧时间≥ 5min



图 1 预燃 1 分钟时图 3 施加蛋白泡沫 2 分钟时

图 2 施加蛋白泡沫 1 分钟时

图 4 施加蛋白泡沫 3 分 15秒时

图 6 27 分 30秒时到达 25％抗烧时间图 5 抗烧试验开始

微生物蛋白泡沫灭火剂的灭火试验过程组图



污泥微生物蛋白的应用——泡沫混凝土裕川使用微生物蛋白成功开发了泡沫混凝土砌块；

良好的保温性、阻燃性和耐久性：泡沫混凝土气孔大小均匀，封闭独立，确保了良好的保温、隔音、阻燃效果（阻燃和耐久性能优于聚苯板）。

技术指标：干密度 300kg/m3导热系数达到 0.065W/m·K；

泡沫混凝土气泡结构泡沫混凝土试块



项目 200mm轻集料砌块 200mm泡沫混凝土承重 (kg/m3) 1000 500

墙体荷载 ( N/m3 ) 1600 800

墙体自重 /建筑总重 10% 5%

土建投资 ( 元 /m2) 12001050 （降低 12

% ）热阻 1.9 ——

导热系数 W/（m·K） —— 0.1

保温层 50mm（聚苯板）不需要额外保温注： 1栋总建筑面积 10000 平方米的 10层框架结构办公楼分别采用泡沫混凝土砌块和轻集料砌块做填充材料。

污泥微生物蛋白的应用——泡沫混凝土泡沫混凝土砌块和轻集料砌块做建筑填充材料时的经济性比较



处理残渣的应用——特点

性状稳定：含水率低于 50% 、有机物降解达 40% 以上、病原菌和寄生虫等在水解过程中分解失活，各项指标满足污泥稳定化处理的指标要求。

营养元素丰富：氮（ N）、磷（ P）、钾（ K) 高于农家肥，还因含有残留的小分子多肽、氨基酸和腐植酸等。试验证明：处理残渣所含营养物质利于作物吸收，具有明显促进作物生长的作用。

安全无害：制定原泥纳入标准，从源头控制残渣的重金属及其他有害物质含量；并根据重金属等有害物质的含量对污泥残渣进行分类应用，最大限度减少对环境社会的影响。



项目有机质（ %）

总氮（ %）

总磷 %（以 P2O5 计）

总钾（以 K2O 计）

污泥处理残渣 20.1 1.40 3.24 0.89

牛厩肥 20 0.34 0.2

鸡粪 25.5 1.63 1.54 0.85

猪厩肥 25 0.45 0.083 0.1

处理残渣的应用——肥效比较

污泥残渣有机份与牛厩肥、鸡粪的对照表



一般绿化土对照组

污泥残渣试验组

处理残渣的应用——肥效比较污泥处理残渣和一般绿化土的肥效对比试验



项目

《农用污泥中污染物控制标准最高容许含量》 GB4284-84 《城镇垃圾农用

控制标准》 GB8172-87

污泥残渣干基（湿基）

在酸性土壤上（ pH<6.5 ）

在中性和碱性土壤上 (pH≥6.5)

镉及其化合物（以 Cd 计） 5 20 ≤3 1.45（ 0.60）

汞及其化合物（以 Hg 计） 5 15 ≤5 2.77（ 1.14）

铅及其化合物（以 Pb 计） 300 1000 ≤100 29.38（ 12.10）

铬及其化合物（以 Cr 计） 600 1000 ≤300 29.02（ 11.95）

砷及其化合物（以 As 计） 75 75 ≤30 5.42（ 2.23）

处理残渣的应用——有害物质污泥残渣重金属含量和相关标准的对照表



活性污泥（ 99%含水率）污泥处理残渣（含水率 45%）

处理残渣应用——病原菌、寄生虫等

污泥处理前后微生物形态比较



主要内容




5 、总结



裕川污泥处理及资源化利用技术的应用模式

2 ）蛋白提取

浓缩

造粒

分离污泥水解

含蛋白溶液（液体肥料）

有机肥、复合肥

污泥残渣（绿化土）

蛋白液产品（发泡剂等）

1 ）污泥处理

3 ）有机肥制造


应用模式：包含的三个流程可因地制宜选择组合


与污泥堆肥、干化及焚烧处理方式的比较处理周期短（ 3-4小时）、占地省、节约土地资源

30吨 /日污泥处理设备 /300-2000m2 （堆肥的 5-20% ）

100吨 /日污泥处理设备 /700-5000m2 （堆肥的 5-17%）

投资成本低： 20 万元 /吨能力（堆肥 20-50 万元 / 吨、焚烧 50-100 万元 /吨）

运行成本低：污泥无害化处理（不考虑资源化）接近堆肥、　远低于焚烧（堆肥 100-150 元 / 吨、焚烧２ 00-300 元／吨）

资源化产品具有高附加值：污泥蛋白液产品（ >3800 元 / 吨）、有机肥（ >600 元 / 吨）



污泥处理量本技术相对于焚烧相对于填埋备注 1 万吨

（ 30 吨 / 日

示范工程）

节约燃煤 700 吨 —

节约燃油 — 4000 升距填埋场20km减排 SO2 2.40 吨 ——

减排 CO2 1400 吨 9.52 吨

节约土地 — 15 亩250 万吨

（全国发生量的 10% ）

节约燃煤 17.5 万吨 ——

节约运输燃油 — 100 万升距填埋场20kmSO2 减排量 600 吨 —

CO2 减排量 35 万吨 2380 吨

填埋土地节约量 —— 3750 亩

环境效益



创新点污泥中蛋白回收率达 50% 以上，蛋白液产品浓度达到 30% 以上；

污泥残渣含水量降到 50% 以下，可直接用作绿化土、建材填充料或加工成有机肥；

完成了相关成套设备的设计、制造，开发了新型加压水解反应釜，实现了液固反应流动场和温度场的均一性。

通过系统开发和技术集成，实现了工程化应用。

特点：处理时间短、占地省、投资和运行成本低、应用模式灵活意义：

污泥无害化处理新技术；

高附加值资源化产品—微生物蛋白等的获取新途径。



4 、技术应用模式—裕川循环经济产业园项目概要（建设中）：以滨海新区新建的相邻的污水处理厂和热电厂为依托，综合裕川集团的建材制造技术和微生物蛋白提取方式的污泥处理和资源化技术，构建包含建材、干粉、污泥 3 个子项目的裕川循环经济产业园。

园区占地约 16 万平米，紧邻在建的电厂和污水处理厂，目前正在建设施工期；

污泥子项目：对污水污泥（ 300吨污泥 / 日处理量）进行处理的同时，进行蛋白提取，提取的蛋白可作为发泡剂在临近的建材厂使用生产泡沫混凝土；污泥残渣可作为建材填充料、绿化土或加工成有机肥等进行利用；

建材子项目：利用热电厂的脱硫石膏、粉煤灰以及炉渣等固体废物制造建材；

污泥和建材项目充分利用了热电厂的余热。


裕川固体废物资源化技术应用实例

粉煤灰脱硫石膏

粉煤灰、炉渣液态渣

建筑废弃物

污泥

建筑再生骨料掺混比达 40%

建筑垃圾回收

干粉砂浆制造

再生骨料掺混比 70%

建筑材料制造

污泥处理及资源化

污水处理厂

电厂

绿色建材

残渣（绿化土、有机肥）

蛋白产品

余热

余热

4 、技术应用模式—裕川循环经济产业园


5 、总结

微生物蛋白提取方式的污泥处理及资源化技术—是以活性污泥水解为核心，包含污泥处理和污泥微生物蛋白提取、及固体残渣利用的综合技术，被评为具有国际领先水平的综合性新技术。

本技术可广泛应用于城镇污水处理厂污泥及满足一定条件的工业污水污泥的处理。在对污泥进行处理的同时，获取具有高附加值的污泥蛋白产品。

与传统污泥处理技术相比，该技术具有处理时间短、占地省、投资运行成本低以及资源化产品附加值高的特点。本技术的推广应用将会带来巨大的社会、环境和经济效益。


崔静博士电话 /传真： 022-6635-9891移动电话： 131-1613-0298邮箱： [email protected]网址： www.yuchuan-env.com Jin Cui Ph.D.Tel/Fax: 86-22-6635-9891 Cell: 86-131-1613-0298E-mail: [email protected]: www.yuchuan-env.com -------------------------------------------------------------------------- 裕川“微生物蛋白提取方式的污泥处理及资源化利用技术” — 另辟蹊径，解决污泥处理及资源化难题

谢谢您！

Documents

另辟蹊径 — 微生物蛋白质提取方式的污泥处理及资源化利用技术