市政污泥連續熱水解技術(shù)在項目中的應用
市政污泥來(lái)源是市政污水處理廠(chǎng)的副產(chǎn)物，目前，市政污泥的處理與處置是對污水處理廠(chǎng)的首要制約因素。從技術(shù)層面來(lái)看，市政污泥含水率高，易腐物多，難以脫水，是造成污泥處理處置相對比較困難的原因。
9月16日，面對行業(yè)密切關(guān)注的市政污泥處理處置問(wèn)題，北京潔綠環(huán)境科技股份有限公司副總經(jīng)理陸鵬在“2021（第十三屆）上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇”上，以 “市政污泥連續熱水解技術(shù)與產(chǎn)品應用”為題做了主題分享。
陸鵬
污泥熱水解技術(shù)從序批式走向連續式
市政污泥是制約污水廠(chǎng)的首要因素。陸鵬分析，目前因為在市政污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的市政污泥，具有含水率高、易腐物多和難以脫水的性質(zhì)，難以實(shí)現經(jīng)濟高效地妥善處理，導致污水處理廠(chǎng)長(cháng)期受污泥處理難題困擾。陸鵬表示，潔綠環(huán)境在長(cháng)期技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐中研發(fā)出污泥連續熱水解技術(shù)及系統，可簡(jiǎn)單高效實(shí)現污泥預處理，極大提高污泥的脫水性能，為后端的資源化處理處置提供良好條件。
熱水解技術(shù)工作原理。熱水解技術(shù)的原理是通過(guò)高溫高壓蒸汽與污泥進(jìn)行接觸，通過(guò)反應器中高溫高壓過(guò)程，讓污泥中微生物細胞破碎、大分子水解、生物質(zhì)液化。從光學(xué)電鏡和掃描電鏡可以明顯看出膠體結構破壞與細胞體的解體。熱水解不僅能提高污泥脫水性能，高溫高壓過(guò)程還可殺滅污泥中的有害微生物，為后續資源化利用提供了便利和條件。目前，在新冠疫情相對常態(tài)化的背景下，病毒從污水進(jìn)入污泥，也會(huì )存在潛在的傳播風(fēng)險，因此快速消滅污泥中有害微生物就顯得尤其重要。
污泥熱水解技術(shù)從序批式向連續式突破。陸鵬表示，污泥熱水解技術(shù)中，序批式熱水解技術(shù)是主流，而潔綠環(huán)境認為如果污泥熱水解技術(shù)實(shí)現了從序批式向連續式的跨越，那么從設備控制點(diǎn)、操作難度、占地以及投資方面都會(huì )有所改進(jìn)。因此潔綠環(huán)境從2014年開(kāi)始探究序批式高溫高壓連續熱水解反應系統，實(shí)現從序批式到連續式的轉化，最終通過(guò)在膜技術(shù)高壓變壓閥上獲得靈感，實(shí)現技術(shù)突破。陸鵬表示，潔綠環(huán)境在北京延慶的日處理50噸規模項目中，可以做到熱水解處理約10分鐘，污泥黏度顯著(zhù)下降，沉降性能明顯提升。
市政污泥熱水解耦合高效厭氧（JTHAD）關(guān)鍵技術(shù)。陸鵬總結，經(jīng)熱水解后，可生化性大大提高的污泥進(jìn)入潔綠環(huán)境研發(fā)的市政污泥熱水解耦合高效厭氧（JTHAD）反應系統進(jìn)行厭氧消化，該項關(guān)鍵技術(shù)具備四個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)：
（1）突破性解決熱水解高壓進(jìn)料溫度高、閃蒸背壓接料等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；
（2）有效提升污泥厭氧消化效率、穩定化與無(wú)害化程度、生物質(zhì)利用及減量化效果；
（3）實(shí)現高溫高壓連續進(jìn)出料，減少設備、節約占地，提升系統穩定性；
（4）具有綠色、創(chuàng )新、低耗、高效等特點(diǎn)。
連續式污泥熱水解工藝流程。首先，污泥泵入預熱罐，在預熱罐中停留30~40分鐘。預熱罐熱量源于后期的尾氣和蒸汽，溫度保持在90℃。經(jīng)預熱后的污泥通過(guò)第二臺泵，泵入熱水解罐，熱水解罐反應時(shí)間大概30分鐘。實(shí)現連續熱水解的核心在于后面配備的兩個(gè)閃蒸罐，閃蒸罐通過(guò)背壓會(huì )和熱水解罐有略微的壓差，因而在打開(kāi)進(jìn)料閥的情況下，熱水解罐內的物料就會(huì )等壓自流排料，避免高溫高壓下的快速沖擊對閥門(mén)的磨損。通過(guò)閃蒸罐實(shí)現高溫高壓連續進(jìn)出料，節省了設備和占地，提高了系統的穩定性。
熱水解前后污泥各項指標的變化。陸鵬表示，在日處理100噸含水率80%濕污泥的項目中，泥餅產(chǎn)量約在22噸左右，污泥沼氣產(chǎn)量在60m3，沼渣的含水率約40%。經(jīng)過(guò)熱水解之后，污泥平均SCOD指標由1400多上升到4萬(wàn)多(mg/L)，經(jīng)過(guò)厭氧消化后，SCOD下降到約2600mg/L，去除率達93%以上。并且熱水解前后VS/TS也略有下降，這是從另外一個(gè)方面證明，在熱水解過(guò)程當中，VS有部分水解。污泥經(jīng)過(guò)熱水解后，VFA濃度大大增加，由近60mg/L增長(cháng)至近8000mg/L，證明熱水解使污泥中有機物發(fā)生了水解；由于熱水解過(guò)程中蛋白質(zhì)的充分水解，污泥氨氮濃度由原泥的600mg/L左右增長(cháng)至1500mg/L。
多措并舉避免臭氣外溢。陸鵬表示，熱水解過(guò)程中需要控制的關(guān)鍵因素之一就是臭氣處理，因此潔綠環(huán)境在密封的熱水解設備中對臭氣收集過(guò)程進(jìn)行了充分的流場(chǎng)模擬，可有效避免臭氣外溢，結合新風(fēng)系統換氣可有效改善工作環(huán)境中臭氣問(wèn)題。針對不同項目，可將高濃度臭氣和低濃度臭氣進(jìn)行分質(zhì)處理。
編輯：李丹
陸鵬表示，潔綠環(huán)境這套“污泥連續熱水解+深度脫水”系統已經(jīng)申請了多項專(zhuān)利，在2020年8月29號，中國環(huán)保咨詢(xún)行業(yè)協(xié)會(huì )就中山項目進(jìn)行現場(chǎng)評估，評定該技術(shù)具有廣泛的推廣應用價(jià)值，整體達到國際先進(jìn)水平。
潔綠環(huán)保污泥熱水解技術(shù)適用場(chǎng)景
潔綠環(huán)境熱水解技術(shù)的四大應用場(chǎng)景。陸鵬總結，潔綠環(huán)境熱水解技術(shù)有四類(lèi)應用場(chǎng)景，其中“污水廠(chǎng)協(xié)同模式”“焚燒廠(chǎng)協(xié)同模式”適用于小規模處理，在“污水廠(chǎng)協(xié)同模式”下，熱水解之后的污泥直接經(jīng)過(guò)板框壓濾，產(chǎn)生的濾液協(xié)同污水處理廠(chǎng)污水進(jìn)行處置，產(chǎn)出的泥餅外運。需要注意的是，由于污水處理廠(chǎng)可能沒(méi)有直接蒸汽來(lái)源，可以采用電鍋爐提供穩定的蒸汽源。在“焚燒廠(chǎng)協(xié)同模式”下，熱水解后的污泥先經(jīng)過(guò)板框壓濾脫水，脫水后的污泥去協(xié)同焚燒，而產(chǎn)生的濾液和焚燒廠(chǎng)內的滲濾液系統進(jìn)行協(xié)同處理。這種模式下，蒸汽來(lái)源可以直接利用焚燒廠(chǎng)的蒸汽。
而“濾液厭氧模式”和“全量厭氧模式”主要是針對獨立集中的污泥處理項目，規模相對較大。在濾液全量厭氧模式下，污泥經(jīng)板框壓濾后，濾液進(jìn)入厭氧系統產(chǎn)生沼氣。沼氣可作為產(chǎn)生蒸汽的能源支持系統運行，多余部分可外供產(chǎn)生附加經(jīng)濟價(jià)值。厭氧產(chǎn)生的沼渣脫水后，可以直接作為園林綠化污泥進(jìn)行利用。
各類(lèi)情況下設備選型表?；诓煌r下運行時(shí)間和污水處理量的差別，潔綠環(huán)境提供了相應的設備選型表。潔綠環(huán)境的污泥熱水解設備處理規模范圍為5~300噸/日，根據工程實(shí)踐，日處理量150噸/日以上的項目采用兩條處理線(xiàn)更加合理可靠。
污泥熱水解能耗比高溫干化更低。陸鵬指出，折合噸污泥，熱水解技術(shù)蒸汽消耗量?jì)H相當于污泥高溫干化蒸汽消耗量的20%。
潔綠環(huán)境熱水解技術(shù)應用案例介紹
陸鵬介紹，潔綠環(huán)境污泥熱水解技術(shù)已經(jīng)在國內拉薩、高郵、中山等地有多個(gè)成功案例應用：
拉薩污泥應急項目
處理量：90t/d
工藝：熱水解-板框-園林綠化
投產(chǎn)時(shí)間：2019.9
拉薩曲水污泥項目
處理量：90t/d污泥 +80t/d牛糞
工藝：熱水解-協(xié)同厭氧-板框-堆肥
投產(chǎn)時(shí)間：建設中
泰達高郵污泥一期
處理量：50t/d
工藝：熱水解-板框-焚燒
投產(chǎn)時(shí)間：2019.8
泰達高郵污泥二期
處理量：50t/d
工藝：熱水解-板框-焚燒
投產(chǎn)時(shí)間：2021.2
中山污泥技改項目
處理量：300t/d
工藝：熱水解-厭氧-板框-制磚
投產(chǎn)時(shí)間：2019.8
編輯：李丹
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