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污泥热水解+厌氧消化技术将占据污泥处理工程“C”位?

北极星环保网来源:净水技术 薛重华 孔祥娟等2018/9/5 16:59:14我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污泥热水解 厌氧消化 污泥处理

3单元技术优势及组合的必要性

3.1污泥热水解技术的优势

污泥热水解技术具有如下优势:

(1)安全性:污泥热水解在反应釜中完成,无粉尘产生,运行状况良好的装备不存在爆炸危险;

(2)环保性:污泥热水解反应在密闭反应器中进行,能迅速完成杀菌和除臭过程,后续污泥处理不会产生异味问题;另污泥处于高温(160~190 ℃)高压(约1.5 MPa)环境下,细菌、病毒等基本均被灭活,因此经消化处理后的污泥细菌指标可达到美国EPA503中A级农用标准;

(3)资源化:热水解过程中,污泥中的有机物得到释放,增加了污泥中有机质(特别是可溶性有机物)的含量,强化了污泥的可生化性能,能很好地解决我国污泥中有机质含量较低的问题;

(4)高效性:通过蒸汽对污泥间接加压加热,可破坏污泥有机物高分子结构、胶体絮体等固相物质的持水结构;污泥热水解预处理也可提高消化速率,减少污泥消化时间(15~18 d);另热水解后污泥的流动性更强,可提高进入消化池的污泥浓度(含固率可>10%),减小约1/3的消化池容积。

3.2污泥厌氧消化技术的优势

污泥在厌氧消化过程中,能够实现污泥中有机物的高效能源化转化,其主要的优势在于:

(1)无害化:污泥在厌氧消化过程中,较高的温度(中温37 ℃,高温75 ℃)能够实现污泥中病原体的杀灭,并使得部分重金属钝化,处理后的污泥泥质明显改良;

(2)减量化:污泥经良好的厌氧消化后,有机物去除率将达到40%~50%,体积也将减少为原来的30%~50%,减量化效果明显;

(3)能源化:污泥在厌氧消化过程中单位质量挥发性固体(VS)产气量可达0.5~0.75 L/(g VS)。如大连夏家河污泥厌氧消化工程每日产气量达3万m3,经济效益显著。

3.3污泥热水解和污泥厌氧消化技术结合的必要性

由于我国污泥中有机质含量的平均值低于欧美等发达国家,传统的厌氧消化技术在处理污泥的过程中存在产气率较低、运行效率低下等问题,部分污泥厌氧消化设施存在稳定运行难、系统易崩溃等现象。

我国已建成的污泥厌氧消化装备近50座,这些已经存在的污泥厌氧消化装备正常运行的不足20座,与国外有明显的差距。

为了保证整个污泥厌氧消化系统的高效运行,实现污泥的稳定化和无害化处理处置,采用合理的预处理技术势在必行。目前常用的污泥预处理技术主要包括碱处理、热水解、超声等。

热水解由于其良好的污泥破壁能力、高效的脱臭能力、优良的污泥病原体杀灭功能等,被广泛应用于污泥的厌氧消化技术的预处理过程。

污泥经过热水解预处理之后,微生物絮体解体,微生物细胞破碎,胞外聚合物(EPS)中呈聚合结构的有机物大量释放并进入上清液,进入上清液中的该部分有机物分子量较小、易于生物降解;因此,热水解提高了污泥的可生物降解性,将使得污泥厌氧消化的有机物去除率提高,甲烷产量增加,污泥的脱水性能改善。

第二,该工艺对污泥饼中病原菌的杀灭使得处理后污泥的处置途径趋于多样化。此外,热水解将提升污泥的脱水性能,有效提高消化反应池的含固率,减少消化池的土建投资和运行费用。

4实际处理工程应用

长沙市污水处理厂污泥集中处置工程近期(2015年)建设规模为500 t/d,远期(2020年)建设规模为1 000 t/d,采用“热水解+污泥厌氧消化+脱水+干化”工艺。干化后污泥按照《城镇污水处理污泥处置 混合填埋用泥质》(GB/T 23485—2009)的要求,作为垃圾填埋场覆盖土的添加料。

近期工程处理污泥量为434 t/d,餐厨垃圾处理量为66 t/d。污泥指标:进泥含水率为80%,进泥有机物含量为45%。上述处理处置后的污泥在后续板框脱水中,含固率可将至40%以上。工程总投资37 785.36万元,单位生产成本为347.9元/t湿污泥。

图3 污泥热水解+厌氧消化系统示意图

5工程建设展望

随着我国污泥处理处置工作的不断推进,污泥热水解+厌氧消化技术有望在污泥治理工程中扮演重要的角色。为了更好地发挥上述组合工艺的优势,本文为今后污泥热水解+厌氧消化工程的建设提出如下建议:

(1)充分重视我国污泥泥质特性,做好污泥除砂和运行过程中的砂沉降防治工作,建议通过加强沉砂池运行效能和强化搅拌的方式对上述问题进行解决;

(2)结合不同地域的污泥特性,构造多形式的污泥水热装置;

(3)充分利用热水解余热,探索污泥热水解+厌氧消化工艺能源梯级利用的新模式,做到能源的高效回收;

(4)探索污泥热水解和碱处理等其他预处理技术的结合,实现污泥中有机物的进一步溶出。

延伸阅读:

国内最大热水解-厌氧消化污泥工程设计案例

污水处理厂污泥热水解厌氧消化系统的启动与调试

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