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2 、“碳源捕获”工艺单元技术路线
2.1“碳源捕获”1.0→2.0→3.0版理念的提出
在“预处理+活性污泥+厌氧消化”经典污水处理过程中，进水COD大部分被活性污泥段降解氧化以气体形式释放(这部分约占进水COD的30%~55%左右)，还有相当一部分被以剩余污泥(WAS)形式排除系统(约占进水COD的15%~25%左右)，甲烷化COD约占15%~20%，其余7%~10%随出流排放。这种常规的利用初沉污泥和二沉污泥进行混合厌氧消化产甲烷并通过CHP进行能量提取的方式称为“碳捕获1.0版”。目前，这种“AD-CHP”联用模式在欧洲等国家污水厂被普遍采用。新加坡乌鲁班丹再生水厂(UluPandan WRP)也采用了此种模式，其工艺流程见图2。
图2 “碳源捕获1.0版”技术路线(以新加坡UluPandan厂为例)
从图2可知，即便采用了污泥厌氧消化，被能源化利用的COD比例及效率仍较低，乌鲁班丹厂进水中的COD只有17.9%被转换为甲烷。因此，优化厌氧消化过程，提高污水中COD甲烷转化率及产率，是“碳源捕获1.0版”技术实施的关键步骤。近10~20年来，一些污泥厌氧消化预处理技术得到开发和应用，如污泥超声破解技术、污泥热水解技术(TH)。为了进一步提高厌氧消化过程的甲烷产量，提高污水厂运行能耗自给率，将有机废物如食品、厨余废物引入污泥厌氧消化过程，即厌氧协同消化。这种通过强化消化系统进泥的预处理，或通过引入外源有机废物提高厌氧消化系统沼气产率进而提高污水厂能耗自给程度的模式，可以称为“碳源捕获2.0版”，该模式已经具有了“污泥增量”的意义，这里所指的污泥增量不是指增加剩余污泥的数量，而是特指通过技术手段增加进入厌氧消化系统或者进一步提升厌氧消化池有机负荷率的方法和途径，实现了“1+1>2”的效果。
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