市政污泥連續(xù)熱水解技術(shù)在項目中的應(yīng)用
市政污泥來源是市政污水處理廠的副產(chǎn)物，目前，市政污泥的處理與處置是對污水處理廠的首要制約因素。從技術(shù)層面來看，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)熱點論壇”上，以 “市政污泥連續(xù)熱水解技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)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(xù)式
市政污泥是制約污水廠的首要因素。陸鵬分析，目前因為在市政污水處理過程中產(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)，難以實現(xiàn)經(jīng)濟高效地妥善處理，導(dǎo)致污水處理廠長期受污泥處理難題困擾。陸鵬表示，潔綠環(huán)境在長期技術(shù)研發(fā)和工程實踐中研發(fā)出污泥連續(xù)熱水解技術(shù)及系統(tǒng)，可簡單高效實現(xiàn)污泥預(yù)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)的原理是通過高溫高壓蒸汽與污泥進行接觸，通過反應(yīng)器中高溫高壓過程，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(jié)構(gòu)破壞與細胞體的解體。熱水解不僅能提高污泥脫水性能，高溫高壓過程還可殺滅污泥中的有害微生物，為后續(xù)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，病毒從污水進入污泥，也會存在潛在的傳播風(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(xù)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)實現(xiàn)了從序批式向連續(xù)式的跨越，那么從設(shè)備控制點、操作難度、占地以及投資方面都會有所改進。因此潔綠環(huán)境從2014年開始探究序批式高溫高壓連續(xù)熱水解反應(yīng)系統(tǒng)，實現(xiàn)從序批式到連續(xù)式的轉(zhuǎn)化，最終通過在膜技術(shù)高壓變壓閥上獲得靈感，實現(xiàn)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(guī)模項目中，可以做到熱水解處理約10分鐘，污泥黏度顯著下降，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(jié)，經(jīng)熱水解后，可生化性大大提高的污泥進入潔綠環(huán)境研發(fā)的市政污泥熱水解耦合高效厭氧（JTHAD）反應(yīng)系統(tǒng)進行厭氧消化，該項關(guān)鍵技術(shù)具備四個創(chuàng)新點：
（1）突破性解決熱水解高壓進料溫度高、閃蒸背壓接料等關(guān)鍵技術(shù)問題；
（2）有效提升污泥厭氧消化效率、穩(wěn)定化與無害化程度、生物質(zhì)利用及減量化效果；
（3）實現(xiàn)高溫高壓連續(xù)進出料，減少設(shè)備、節(jié)約占地，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；
（4）具有綠色、創(chuàng)新、低耗、高效等特點。
連續(xù)式污泥熱水解工藝流程。首先，污泥泵入預(yù)熱罐，在預(yù)熱罐中停留30~40分鐘。預(yù)熱罐熱量源于后期的尾氣和蒸汽，溫度保持在90℃。經(jīng)預(yù)熱后的污泥通過第二臺泵，泵入熱水解罐，熱水解罐反應(yīng)時間大概30分鐘。實現(xiàn)連續(xù)熱水解的核心在于后面配備的兩個閃蒸罐，閃蒸罐通過背壓會和熱水解罐有略微的壓差，因而在打開進料閥的情況下，熱水解罐內(nèi)的物料就會等壓自流排料，避免高溫高壓下的快速沖擊對閥門的磨損。通過閃蒸罐實現(xiàn)高溫高壓連續(xù)進出料，節(jié)省了設(shè)備和占地，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)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)過熱水解之后，污泥平均SCOD指標由1400多上升到4萬多(mg/L)，經(jīng)過厭氧消化后，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，這是從另外一個方面證明，在熱水解過程當中，VS有部分水解。污泥經(jīng)過熱水解后，VFA濃度大大增加，由近60mg/L增長至近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左右增長至1500mg/L。
多措并舉避免臭氣外溢。陸鵬表示，熱水解過程中需要控制的關(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(shè)備中對臭氣收集過程進行了充分的流場模擬，可有效避免臭氣外溢，結(jié)合新風(fēng)系統(tǒng)換氣可有效改善工作環(huán)境中臭氣問題。針對不同項目，可將高濃度臭氣和低濃度臭氣進行分質(zhì)處理。
編輯：李丹
陸鵬表示，潔綠環(huán)境這套“污泥連續(xù)熱水解+深度脫水”系統(tǒng)已經(jīng)申請了多項專利，在2020年8月29號，中國環(huán)保咨詢行業(yè)協(xié)會就中山項目進行現(xiàn)場評估，評定該技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價值，整體達到國際先進水平。
潔綠環(huán)保污泥熱水解技術(shù)適用場景
潔綠環(huán)境熱水解技術(shù)的四大應(yīng)用場景。陸鵬總結(jié)，潔綠環(huán)境熱水解技術(shù)有四類應(yīng)用場景，其中“污水廠協(xié)同模式”“焚燒廠協(xié)同模式”適用于小規(guī)模處理，在“污水廠協(xié)同模式”下，熱水解之后的污泥直接經(jīng)過板框壓濾，產(chǎn)生的濾液協(xié)同污水處理廠污水進行處置，產(chǎn)出的泥餅外運。需要注意的是，由于污水處理廠可能沒有直接蒸汽來源，可以采用電鍋爐提供穩(wěn)定的蒸汽源。在“焚燒廠協(xié)同模式”下，熱水解后的污泥先經(jīng)過板框壓濾脫水，脫水后的污泥去協(xié)同焚燒，而產(chǎn)生的濾液和焚燒廠內(nèi)的滲濾液系統(tǒng)進行協(xié)同處理。這種模式下，蒸汽來源可以直接利用焚燒廠的蒸汽。
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(guī)模相對較大。在濾液全量厭氧模式下，污泥經(jīng)板框壓濾后，濾液進入?yún)捬跸到y(tǒng)產(chǎn)生沼氣。沼氣可作為產(chǎn)生蒸汽的能源支持系統(tǒng)運行，多余部分可外供產(chǎn)生附加經(jīng)濟價值。厭氧產(chǎn)生的沼渣脫水后，可以直接作為園林綠化污泥進行利用。
各類情況下設(shè)備選型表。基于不同工況下運行時間和污水處理量的差別，潔綠環(huán)境提供了相應(yīng)的設(shè)備選型表。潔綠環(huán)境的污泥熱水解設(shè)備處理規(guī)模范圍為5~300噸/日，根據(jù)工程實踐，日處理量150噸/日以上的項目采用兩條處理線更加合理可靠。
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)蒸汽消耗量僅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(yīng)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(nèi)拉薩、高郵、中山等地有多個成功案例應(yīng)用：
拉薩污泥應(yīng)急項目
處理量：90t/d
工藝：熱水解-板框-園林綠化
投產(chǎn)時間：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)時間：建設(shè)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)時間：2019.8
編輯：李丹
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