污泥热水解厌氧消化与常规厌氧消化的比较

2017年1～3月数据，消化池运行温度39 ℃，pH 7.3，通过计算公式，将污泥中的氨氮含量换算成游离氨的浓度。计算发现，2017年氨氮平均值为1 808 mg/L，折算成游离氨的浓度为51 mg/L，远低于文献中145~600 mg/L的数值。这说明改造后的热水解厌氧消化工艺，游离氨在正常范围内。该消化系统没有氨抑制作用。

3.2 有机物分解

3.2.1  消化池有机负荷

2012年消化池有机负荷平均为0.91 kgVS/m³，2017年消化池有机负荷平均为1.14 kgVS/m³。从图5可看出， 2017年消化池有机负荷较2012年有所提升。与国内同类项目有机负荷范围1～1.9 kgVS/m³相比基本一致。可以考虑进一步提升有机负荷。

3.2.2 有机物分解率

2012年消化池有机物分解率在19.8%~59.8%。2017年为30.7%~60.0%，平均42%。从图6看，热水解厌氧消化的有机物分解率似乎没有明显的提升。分析原因，主要是2012年，消化池单一处理初沉污泥，初沉污泥本身容易分解产气。而2017年改造后，消化池进泥中除初沉污泥外，还增加剩余污泥，还有来自吴家村、卢沟桥等污水处理厂的初沉和剩余污泥等，在进泥有机分（2017年进泥有机分平均为56%）较历史同期（2012年进泥有机分平均为63%）低的情况看，有机物分解率实际上依旧维持在较高的水平。

3.3 产气能力

3.3.1 吨干泥产气量

消化池吨干泥产气量变化见图7。2012年消化池吨干泥产气量为187 m³/tDS；2017年消化池吨干泥产气量为341 m³/tDS，增幅82%。将2017年的吨干泥产气量折算成含水率为80%的原污泥，产气量为68.2 m³/tDS，远高于国内40～50 m³/tDS消化项目。

3.3.2 分解单位公斤有机物产气量

2012年消化池分解单位公斤有机物产气量为0.78 m³/kgVS；2017年消化池分解单位公斤有机物产气量为1.32 m³/kgVS。从图8可以看出，从分解单位公斤有机物产气量看，热水解厌氧消化优势明显。

3.4 沼气成分

沼气中主要成分是甲烷和二氧化碳。对比2012和2017年沼气成分发现（见图9），2017年的沼气中甲烷含量较2012年有下降，但甲烷含量基本在45%～70%。分析差异，主要还是进泥来源变化所导致。

4 附属系统

4.1 热水解工艺气的处理

热水解厌氧消化中，热水解工序是作为消化池的预处理系统。随着污泥的浆化、反应、闪蒸，污泥热水解过程中会排放不凝气体，即“热水解工艺气”。实际工程中是通过降温、水洗，分别通过气、水两种途径送到消化池内进行降解。

由表2中2018年监测数据显示，工艺气中含有大量的甲硫醚、甲硫醇、氨、硫化氢等气体。这些气体恶臭，腐蚀性强。在实际运行中应充分重视安全防护。

4.2 厌氧消化脱水后滤液处理系统

热水解厌氧消化污泥中的氨氮含量较常规厌氧消化含量高。虽然小红门项目现况消化池为一级消化池，没有上清液的排放，但需关注脱水后的滤液。滤液中除氨氮外，还有COD、总磷等污染物。实际工程中是将脱水后滤液收集进入厌氧氨氧化专门处理设施进行处理，尤其要加强滤液的水质监测。

5 问题及建议

5.1 系统进泥负荷

2012年消化池为常规厌氧消化，运行5座消化池，进泥量为2 258 m³/d，进泥平均含水率为96%，为设计消化进泥量（3 000 m³/d）的75%。2017年，消化池改造后，运行4座消化池，系统进泥量为1 429 m³/d，进泥平均含水率为92%，为设计进泥量（2 200 m³/d）的65%。

从消化池运行负荷看，改造后的消化池实际负荷有所降低。从消化池运行数量看，现况消化池的进泥量完全可以只运行3座消化池，可减少1座消化池的运行，降低运行成本。

5.2 系统余热的利用

消化池由常规厌氧消化改造为热水解厌氧消化后，消化系统面临的一个重要问题就是换热降温。在实际工程中，降温主要有3方面：一是消化池污泥循环换热的降温；二是热水解闪蒸污泥的降温；三是沼气利用设备的降温。目前，这三部分余热未能利用，将来需考虑热量的综合利用。

6 结语

分析小红门2012年和2017年的运行数据，可作为两种消化方式常规厌氧消化和热水解厌氧消化的典型数据进行对比。

热水解厌氧消化与常规厌氧消化相比，消化池的基本操作没有大的调整；热水解厌氧消化较常规厌氧消化处理污泥的类型途径更广泛，增加了剩余污泥的处理；热水解厌氧消化在进泥有机分较低的情况，通过热水解和厌氧消化耦合，提高消化池进泥的VFA，提升单位公斤有机物产气量，进而提升总产气量，要明显优于常规厌氧消化。

但是，热水解厌氧消化由于工艺特点，还有一些重要的附属系统如热水解的工艺气、消化后脱水滤液等均需引起重视。