污水处理厂污泥热水解厌氧消化系统的启动与调试

北极星环保网讯:目前，高级厌氧消化主要有高温消化、两相消化、协同消化以及热水解厌氧消化等技术形式。本文对北京某污水处理厂热水解厌氧消化系统的启动及运行调试案例进行了总结。

01污水处理厂简介

污水处理厂为新建，采用MBR工艺，设计污水处理量60万m3/d。自2016年10月开始投入运行，其污泥处理工艺采用污泥浓缩+污泥预脱水+热水解+厌氧消化+板框脱水，其工艺流程见图1。厂内设计有4条热水解线，最大处理能力为244 t DS/d，除本厂产泥可全部处理外，还可协同处置其他污水处理厂产生的湿泥。消化池采用钢制柱型结构，共5座，单座有效容积11 450 m3。消化池进泥全部为剩余污泥。

02热水解厌氧消化技术

2.1热水解技术

热水解技术是指污泥在密闭容器中进行物理、化学反应，将微生物细胞壁进行破碎，加快固体有机物的溶解及水解速率，同时可杀灭污泥中病原菌及蛔虫卵，实现污泥的无害化处理。

污泥热水解过程作为厌氧消化的预处理过程，首先污泥进入浆化罐，利用工艺的废热对污泥进行加热，通常污泥会加热到90 ℃然后进入反应罐。

反应罐的数量根据处理规模大小而有所不同(厂内单条线设4个反应罐，每个反应罐有效容积12 m3，固相空间8 m3，气相空间4 m3)，在反应罐内通过锅炉产生的蒸汽将污泥加热到165 ℃左右，压力维持在0.65 MPa，反应30 min左右;反应之后的污泥通过压差进入闪蒸罐进行闪爆，细胞壁大量破碎，释放出细胞内的蛋白质、矿物质等，使之成为易降解的氨基酸、挥发性脂肪酸及碳水化合物等小分子物质。反应罐和闪蒸罐的废气返回浆化罐预热下一批污泥，闪蒸罐出泥温度通常在110 ℃，需经过稀释、冷却后再进入消化池。

2.2厌氧消化技术

厌氧消化技术可以分解有机物产生大量沼气，同时可对沼气进行回收再利用，可以实现污泥的稳定化、减量化。因此，污泥厌氧消化技术在世界各国得到广泛应用。按照三阶段理论，传统厌氧消化需经历水解、产酸、产甲烷3个阶段，在水解阶段，污泥中有机物在微生物细胞壁的保护下，很难被水解酶水解，造成水解周期相对较长，使得污泥停留时间相应增加。为解决传统厌氧消化技术处理效率不高问题，国内外进行了大量研究，且发明了很多采用物理、化学、生物等细胞破壁技术方法，以提高污泥厌氧消化处理效率。热水解技术作为厌氧消化的预处理过程，可以有效提高厌氧消化效率。

03热水解厌氧消化系统启动

该污水处理厂厌氧消化系统为中温厌氧消化，进排泥采用底部进泥、顶部溢流排泥方式;搅拌方式采用机械搅拌;前端设有两级换热系统，一级换热为热水解出泥经过一级板式换热器进行水、泥换热，将热水解后污泥降温至60 ℃左右通过进泥泵注入消化池，二级换热为消化池内污泥经过二级板式换热器进行自身内循环换热，达到控制池内温度目的;后端设有沼气脱硫系统、沼气存储系统、沼气利用系统，沼气利用系统主要为沼气锅炉燃烧产生蒸汽供热水解使用以及冬季采暖使用，为充分利用沼气能源，后期会加入沼气发电项目。

3.1消化系统启动方式

由于该污水处理厂为新建厂，未经历传统厌氧消化向高级厌氧消化的转换过程，采用污泥接种培养直接启动的方式。首先启动1#、2#、5# 3座消化池，利用冷却水泵向3座消化池各注入5 000 m3再生水，完成清水联动以后，开始对3座消化池、气柜及沼气管线气相空间进行氮气置换，直到消化池内氧气含量降到5%以下。

在清水联动及氮气置换期间通过锅炉采暖系统对3座消化池进行加热，当池内温度达到35 ℃时开始进行污泥接种操作。3座消化池稳定运行后再启第4座(3#)消化池，第4座启动过程未经氮气置换，采用现有3座消化池向其直接排泥的方式，使其迅速达到工作液位以最短时间避开沼气爆炸极限区。第5座(4#)消化池启动方式同第4座。

3.2污泥接种培养

本次污泥接种培养采用北京某污水处理厂热水解厌氧消化后的污泥进行接种，单池接种4 000m3，接种后继续补水至工作液位，接种期间每天监测池内温度、pH及甲烷含量变化，接种后第8天甲烷含量超过30%开始对沼气管线进行并网操作，接种第10天沼气管线内甲烷含量达到45%可燃烧状态。历经14天完成3座消化池接种培养工作。图2为3座消化池接种期间甲烷含量变化情况。

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