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让厌氧消化工艺技术重新焕发活力 唐建国（上海市水务局） 传统的厌氧消化存在的主要问题： 问题一，消化效率低。5%进泥含固率，消化池体积庞大，时间长，污泥有机质含量低； 问题二，沼气产物中H2S含量高。除硫不容易，沼气利用难； 问题三，设计和运行考虑不周。污泥中高含砂量，磨损、沉积；高浮渣含量。 ——实际运行运行往往达不到设计规模，上海白龙港仅能够达到设计规模的80%。 问题四，消化后的污泥产物无出路。处理后国内基本上还是填埋。 上述问题导致了对厌氧消化工艺技术的“畏惧”，使这一在国外为主流的污泥处理技术，在国内并不受青睐。 问题产生的原因： 原因一：没有从污泥处理、处置的全过程来考虑污泥处理，导致处理后的产物没有出路。——处置决定处理，处理失去了实际意义。 原因二：没有充分认识到厌氧消化后，处理产物的价值，沼气是能源、生物碳土含有珍贵的腐殖酸（胡敏酸和富里酸等）。——没有真正认识到生物质利用的重要性，被重金属吓怕。 原因三：厌氧消化工艺操作比较复杂。——没有沉下心来，研究设计和运行中存在的问题，专业人才匮乏，运行管理的水平不高。 原因四：没有深入研究厌氧消化和物质转化机理，硫酸盐、重金属等形态变化、pH变化规律等。——掌握机理，对做好厌氧消化非常重要。 厌氧消化技术发展： 以高温热水解为厌氧消化预处理技术，是解决工艺系统问题的良策。 ——国外将“高温热水解——厌氧消化”称之为“高级厌氧消化”。 ——英国：目前土地利用：只允许高级厌氧消化后这种深度处理后的处理产物。 水解的作用 作用一：水解以改善厌氧消化反应条件为目标，是一个预处理过程； 作用二：分解不可降解，或者难降解的物质，如胞外聚合物（EPS）。 该预处理技术是本世纪初由挪威CAMBI公司发明。 目前全球范围已有20多个项目使用了这项技术，据资料介绍每年处理420000t污泥（以干重计），按照含水率80%计，相当于每天5800m3。 其目的是利用高温和高压迫使污泥分子结构发生变化（俗称：破壁），以加快整个消化过程和脱水性能，并优化污泥转化为沼气的有机物质比例。 热水解处理过程包括以下阶段： ——脱水污泥（含水率15~20%）进入混合预热罐（也称浆化罐），与从高温热水解污泥换热和闪蒸罐回收蒸汽混和，将污泥预加热至约100 ℃； ——预热后的污泥进入高温热水解罐进行热水解反应，在0.6~0.7MPa和150~170℃情况下，（热水解）反应30min，一般采用序批式方法工作，即通过罐体准备、进料、反应、出料的四步轮换，实现连续运行； ——热水解后的污泥会被急速送到闪蒸罐，由于压力的释放，在压力差的作用下，污泥细胞得到破坏； ——经热水解和闪蒸罐释放压力后的污泥温度100~110℃，经热交换器进行冷却，换热后污泥温度在40~50℃，以满足后续厌氧消化的要求。 ——整个批次4~5小时。 高温热水解的效果：可提高可生化利用的物质；提高降解率，意味着能源——沼气产量的提高；可改善脱水效果，实现污泥减量；可提高卫生化水平。 对策措施： 对策一，从工艺系统上加以完善。 通过高温热水解预处理，解决了如下问题： 1、提高了消化效率：消化池进泥含固率从传统的5%，可以提高的10~12%；消化温度40℃左右，消化时间从20~25天，可以缩短到15~20天。 2、改善了污泥性能。污泥粘滞性得到改善，经高温热水解处理后污泥含固率降至11%左右。其粘滞性与含固率5%的污泥粘滞性相近。 ——正因为如此，原有输送和搅拌设备不用更换，就能够实现能力翻倍。 ——欧洲在厌氧消化设施扩容时，首选高温热水解作为预处理。 3、提高了沼气产量。水解后，有机成分中能够厌氧消化降解的成分增多，使沼气产量增加；处理一立方米污泥（含水率80%）沼气产量： 传统厌氧消化为：30~40立方米。 高级厌氧消化为：50~60立方米。 ——沼气产量提高的另外一个意义是：有机物降解更加充分，污泥稳定化成度更好。 4、改善了消化环境。高温热水解后，消化液的高铵氮浓度，使得消化液为弱碱性，有利于甲烷菌生长。 ——甲烷菌较水解和酸化微生物对环境条件更加敏感，故其最易受到破坏。一旦甲烷菌受到破坏，消化的中间产物——有机酸就会富集。 ——有机酸含量增加到2000毫克/升以上时，传统消化的pH值就会降低到7.0以下（与消化液碱度有关）。 ——pH值降低，又会导致非离解性酸含量和CO2增加，而使沼气产量下降。 5、降低了硫化氢含量。传统厌氧消化沼气的硫化氢含量数百，乃至数千ppm，而高温热水后，往往不足100ppm。 ——消化池中H2S的含量与pH有关，pH越低对消化反应的抑制作用就越大。 ——高温热水后，消化池内的pH值为7.5~8.0。 ——pH值7.3意味着比pH值为7.8溶液的H 摩尔浓度高3倍多。氢离子浓度低了，也就降低了形成硫化氢的可能性。 ——硫化氢含量低是沼气利用的福音。 6、降低了重金属的溶解性。由于氢离子浓度的降低，为硫与重金属离子的结合创造了条件，形成难溶解的硫化与重金属的化合物，而且是难溶解的。 ——离子态重金属，成为非离子态的重金属。 ——这就是“固定”或者“钝化”作用。 ——重金属的毒性——一定要结合重金属的形态变化来讲。 7、提高稳定化水平。热水解厌氧消化后的污泥有机物降解率高，消化后的“污泥”不粘手，也没有令人作呕的气味。 ——德国DIN4045定义：稳定化处理是指减少气味物质和有机物含量的处理，与此同时改善脱水性能，减少病原菌的污泥处理过程。 ——稳定化的实质是：微生物不再具有发生作用条件。 对策二，从装备和运行上予以应对。 1、积极应对砂和渣。我国污泥中高砂和高渣含量直接影响着输送和消化设施的安全运行。 ——美国旋流沉砂池可以做到对0.07mm砂子的去除率达到85%。 ——弥补措施，采取对进泥进行分离的办法。 2、设备形式要改进。主动从设备形式上和设备配备上进行改进，适应我国的泥性。 ——不同的高温热水解罐形式。 3、强化消化池搅拌。搅拌好了就能够有效避免浮渣和沉砂。 对策三，从生物质利用高度解决出路 1、了解一下日本。日本最近更改了下水道的定义，新的下水道定义是：收集从城市排放出的资源、能源并进行再生的设施。 2009年3月日本《社会资本建设重点计划》进行了修改，将下水污泥循环利用率进行了修改，采用新的指标——生物质循环利用率。 生物质循环利用率的定义是：下水道污泥中的有机物被有效用于气体发电等能源利用和绿农地利用的比例。 ——这一定义的修改，更加体现了日本对下水污泥生物质资源化利用的重视。 ——目标是由2008年的23%，提高到2012年的39%。 2、看看我们自己。差距在哪里？ ——把好氧发酵和厌氧消化处理后产物，仍然称为污泥，才有了污泥处置。 ——污泥处置，提法科学吗？ ——处理后的产物，为什么不能够叫“生物碳土”。 ——处置是处理后产物的利用。 ——处理是满足产物利用的要求。 3、如何有出路。有机物、氮、磷进入水体——富营养化；进入大气——温室气体、PM2.5； 只有把有机物、氮、磷变成生物质——能源和生物碳土加以利用才有出路，而且不会污染。 可借鉴的经验： 1、充分注重与污泥实情相结合。不但要应对砂子，还要应对“老泥”的处理。 ——鱼梁洲污水处理厂日产污泥约150~200吨/d（含水率80%），在该污泥处理厂建成之前，由于污泥未加处理，导致近15万吨的污泥（含水率80%）堆积在厂内，所以该污泥处理厂除要处理每日脱水的新鲜污泥外，在近期还要承担堆积污泥的处理任务，目前每天约处理堆积污泥100吨。 2、充分利用高温热水解带来优势。襄阳工程沼气的硫化氢含量为50-100ppm（消化池出泥pH为7.8）。现厌氧消化池每天约产生沼气8000~10000m3，除系统自用外，其余提纯处理——约为1000~15000 m3，达到国家压缩车用天然气标准，用于加气站，供汽车使用，售价4.5元/ m3。 ——上海市白龙港污水处理厂沼气的硫化氢含量为350~800ppm（消化池出泥平均pH为7.34）。 ——除硫的简化——省事、省钱。 3、充分挖掘设施潜力。积极利用设施潜力，积极探索餐厨垃圾的同步处理。 4、充分实践“生物碳土”的利用。独到的“可移动式”苗木栽培技术，让处理后的产物——生物碳土有了出路。 （根据中国给水排水杂志2014年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会报告速记内容删减，未经报告人审核。） 实现低碳绿色循环终极目标——污泥热水解高级消化处理2016-05-05 廖足良  廖足良 康碧集团 亚太地区技术销售及 业务拓展总监 博士 （本文根据作者在“第七届中国城镇污泥处理处置技术与应用”会议报告整理） 一、热水解高级厌氧消化系统的特点及应用 热水解对市政污泥和有机垃圾处理带来价值见下图。 能效高而可靠的热水解蒸汽爆破工艺 进一步提高消化和降低粘稠度 热水解工艺描述 热水解预处理系统由一个浆化罐、四个到六个反应罐和一个卸压闪蒸罐组成。污泥经螺杆泵从储泥罐连续不断地送入浆化罐、再经过螺杆泵以批次方式送入各个反应罐、在批次加入蒸汽进行高压蒸煮后、在反应罐自身压力推动下污泥进入闪蒸罐卸压闪蒸。闪蒸后释放的蒸汽回到浆化罐，对污泥进行预热浆化。闪蒸后的热水解污泥在闪蒸罐停留一定时间，并通过螺杆泵连续不断地送出到下一步冷却工艺中。热水解预处理系统按照预定程序周而复始运行。
参数对比: 传统消化和Cambi热水解消化的区别 康碧消化后脱水产生类似堆肥的达到美国A级生物固体标准要求的产品 生物固体品质——并不需要进行任何的堆肥作用，作为肥料的原料，可以直接运用到土地上去。
1 颗粒状，多孔 2 松散，透气，微氧后整理 3 自然堆肥现象 4 全面杀灭病原菌 5 A级生物固体 华盛顿特区水务高级消化脱水泥饼卫生学指标——达到美国A级生物固体标准
二、高级消化处理污泥实现低碳绿色循环目标——经典工程实践 1华盛顿特区水务项目——生物固体产品土地利用
该项目目标是变每年7百万美元的沼渣处置成本为3百万美元的有机碳土收益
2北京城区污泥处理的三年行动计划（共5座污泥处理设施）康碧集团和北排建设战略合作，实施北京北排五个项目——高碑店，小红门，清河第二，郑王坟（槐房），高安屯
高碑店污水厂
2014原状：传统消化—16个罐，4组 ，每组4个，单罐7800 m3，直径21米
2015年改造，采用热水解 厌氧消化，效果图如下。 小红门污水厂污泥升级改造采用康碧热水解的现场图片，该厂处理约180吨干固体/天
3泰晤士水务的污泥管理战略不断采用各种成熟的新工艺，实现再生能源最大化，污泥产量最小化。 确保安全和可持续的循环利用，为农户和食品生产商提高信心，同时通过其他形式的处理和能源化减少对农用的依赖。 从2010年来，确定投入2.5亿英镑，通过建设8个热水解项目（Beckton, Crossness, Riverside, Basingstoke, Oxford, Crawley, Long Reach, Chertsey）提高污泥处理能力。服务大伦敦区域和周边地区，人口一千五百万人，350余污水厂站，污泥总量1000tDS/d. 有20余座消化焚烧设备（含Beckton和Crossness 2座焚烧），到2015年有7座有热水解THP设备，共约520 tDS/d,发电318 GWh 2020年前，还有约400tDS/d热水解扩能，基本处理所有污泥。 热水解高级消化后采用高干度脱水，达到40%以上（40%到45%）,大幅度改善焚烧的能量平衡。  Crossness污泥焚烧
污泥处理工艺 Crossness扩建中——热水解高级消化高干度脱水土地利用和部分焚烧
扩建中——污泥压滤， 高干度脱水 4曼切斯特地区Davyhulme污泥资产平衡方案，处理能力250吨干固体/天，欧洲最大项目：兴建高级消化中心达到以下目标: 1)提高污泥脱水性能提高能值
三、低碳绿色循环——减少碳足迹 热水解高级厌氧消化位居低碳前列——热水解-高级消化-沼气能源利用-沼渣土地利用
实现优质生物固体处理的碳足迹比较—热水解中温高级厌氧消化的碳足迹是最低的
21个国家54个项目年处理一百四十八万吨干固体。 年产六亿立方沼气，相当于三十六亿度电能，碳减排一百五十万吨二氧化碳当量。 四、结语 1.热水解高级厌氧消化以能源化资源利用为核心，全面达到稳定化、减量化、安全卫生化、能量利用、资源利用的五大目标。 2.热水解高级厌氧消化为传统消化的升级扩容改造提供了一条有效的途径。 3.热水解高级厌氧消化为利用一个厂现有消化罐建设区域污泥及有机垃圾处理中心提供有效途径。 4.热水解高级厌氧消化为新建项目提供低碳节能的整体解决思路。 5.热水解高级消化及高干度脱水为结合焚烧的处理处置路线提供优化的能源平衡，降低焚烧量，并提供消化后脱水的生物固体的土地利用途径，形成污泥多途径处置战略。 6.在现有焚烧设备前端结合高级消化，全面优化项目的能耗、运行、投资、经济和环境效益，为现有污泥焚烧项目转化为能量自持低碳提供更优化的解决方案。 7.热水解高级消化为污泥处理处置铺平一条实现低碳绿色循环目标的大道。 来源：中国给水排水杂志 天津津南污泥处理厂能源自平衡示范项目介绍原创 2016-05-12 李玉庆 下面我简单介绍一下津南污泥处理厂项目的主要特点，该项目污泥处理工艺是应用高浓度厌氧消化工艺，处理的污泥来源主要是中心城区的四座污水处理厂的污泥，其中包括东郊、咸阳路、北辰和津沽污水厂的污泥，污泥处理量大约在700多吨每天。进泥情况分别是，东郊厂、咸阳路厂和北辰污水厂等三厂的80%脱水污泥，和津沽污水厂浓缩后污泥直接进入津南污泥厂污泥接收调配站，调配站里的污泥有80%是从东郊、咸阳路、和北辰三厂运来的。污泥经过调配达后含水率在90%左右，目前是91%到92%，之后进行高浓度厌氧消化，消化之后的污泥进行高干度脱水，再进行薄层干化，繁华之后出来的废液进行磷回收和厌氧消化，产生的气分别用于薄层干化，给污泥厂厌氧消化池进行加温和为污泥热干化提供热能，目前津南污泥厂是全国唯一没有引进外部能源进行热干化的污泥处理厂，这样一来项目存在相当大的风险。 从产气速度上来看，投加增效菌剂后，消化系统启动时间快。投加增效菌剂封罐大约3天左右，即开始产生沼气，沼气中甲烷纯度达到70%以上，各位专家可能会存在一部分质疑，产生的甲烷含量为什么这么高，污泥原有机份约50%，同时通过投加增效菌剂将部分难降解的蛋白质进行了分解，提高了甲烷含量。 设计要求板框脱水后污泥含水率达到65%以下，板框脱水后污泥含水率越低对后期的干化越节省能源。 本项目采用将污泥消化产生的沼气用作污泥干化的热源，同时污泥干化处理中的余热回收用于进行消化加热的污泥综合处理工艺，整体工艺热能可实现自平衡，节约干化处理能耗，污泥综合处理的运行成本低。 同时厌氧增效菌剂对于厌氧消化具有显著的增效作用，可提高产气率及产气量。脉冲高电压污泥预处理装置可有效的使污泥破壁，从而提高有机物分解率约5%~10%，提高产气量10%~15%。 天津津南污泥处理厂工程（循环经济示范工程）项目简介2016-02-28 中国给水排水
厌氧后的消化液约1730t/d经过消化混合液贮池调解后，进入消化液脱水间进行脱水处理，脱水采用板框压滤工艺。脱水污泥送热干化系统进一步干化至含水率40%以下，每天产生干化污泥约200吨，干化污泥作为园林绿化土/生物肥原料外运。脱水产生的废水回流至津南污水处理厂进行处理达标排放。 项目采用生物厌氧消化技术，利用微生物降解污泥中的有机污染物并产生生物质能源沼气，部分供给污泥处理系统作为自身用能，消化后污泥经过脱水及深度干化后，作为园林绿化/生物肥原料。 在污泥无害化处理的过程中，实现最大程度的资源化利用，不产生二次污染，同时可实现二氧化碳减排约17.78万吨/年，对减轻温室效应具有重大意义。 AirPrex磷回收处理系统 目前,在德国和荷兰等国家已有多个市政污水处理厂也采用了这一多功能磷回收处理工艺 (即污水处理厂在原来生物除磷的工艺上补充增加 MAP-沉淀处理工艺)，运转情况同样十分成功: 德国柏林 Wa?mannsdorf 污水厂(2000 m3 消化污泥/d) 德国 MG-Neuwerk 污水厂(1500 m3 消化污泥/d) 荷兰 Echten 污水厂 (400 m3 消化污泥/d) 荷兰 Amsterdam 污水厂 (2500 m3 消化污泥/d) 德国 Steinhof 污水处理厂(2014年投产) 德国 Uelzen 污水处理厂(2014年投产) 德国 Lingen 污水处理厂(2014年投产) 来源：water8848 长沙市污水处理厂污泥集中处置工程项目 项目名称:长沙污水厂污泥集中处理处置项目 2014年9月14日，参加中国给水排水杂志社主办的“2014年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第五届）”的约300多名代表参观了长沙市污水处理厂污泥集中处置工程，这一国内领先的污泥处理处置项目为污泥的资源化利用开辟了一条新的绿色之路。 项目全景图 长沙市污水处理厂污泥集中处置工程，由国家污泥处理处置技术创新战略联盟会员单位，上海同济普兰德生物质能股份有限公司牵头负责建设与调试。该项目坐落于长沙市黑糜峰垃圾填埋场内，四周绿树环绕，具有很好的地理位置。走近厂区，占地面积不大的工程现场，各工艺环节的设备安放井然有序，紧凑而美观，尤其是两个巨大的橙色厌氧消化罐，格外引人注目。厂区秩序井然，管理严格，污泥实现全密闭处理，运行实现了全程自动化。
参观人员从观景平台参观热水解系统
该项目处理规模500吨/日，其中脱水污泥434吨/日，餐厨66吨/日。主体工艺采用热水解 高含固高温厌氧联合消化 板框脱水 热干化处理。 来自长沙市内污水厂脱水后的污泥被集中收运至此，脱水污泥进入料仓后，由泵输送至污泥螺旋浆化机，再由浆化机进入污泥热水解系统进行热水解预处理，反应后的污泥经热交换后，进入储泥罐，与餐厨垃圾一起被送入橙色厌氧消化罐进行反应，进料含固率可高达12%以上。充分厌氧消化后的污泥经高压板框压滤机脱水，形成含固率约40%的泥饼和高负荷的滤液。泥饼经污泥干化设备后被制成颗粒，用于填埋场堆体覆盖土。滤液经DEMON厌氧氨氧化脱氮处理后，经由两级AO池进行进一步处理，出水经膜工艺处理后，一部分用于厂区回用，一部分达标排放。沼气经净化后，主要用于发电机发电或余热锅炉产蒸汽，补给整个系统热源。
高温厌氧消化系统
该项目的主要优点有：
来源：water8848 白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析2014-12-12 中国给水排水 白龙港污水处理厂污泥厌氧消化系统的运行分析 蒋玲燕 (上海城投污水处理有限公司 白龙港污水处理厂，上海 201201) 上海市白龙港污水处理厂污泥厌氧消化工程是目前国内最大的污泥厌氧消化工程。该工程于2011年5月完成启动调试，其工程运行数据对污泥厌氧消化系统的工程设计与调试运行具有非常重要的借鉴意义。 1 工艺流程 白龙港厂厌氧消化系统工艺流程见图1。该厌氧消化系统设计日处理量204 tDs/d，进泥流量4080 m3/d，日产沼气44512m3/d。
图1 污泥厌氧消化处理工艺流程示意 2 工程调试情况 系统共有8座单体容积12400m3的消化池，从成本控制及经验积累的角度出发，采用了原始培养和接种培养两种启动模式。第一批启动的消化池为1#和3#，采用原污泥启动；第二批启动的消化池为2#和4#，通过1#和3#消化池内厌氧污泥进行接种启动，接种量约1000~2000m3。剩余4组消化池（5#~8#）采用第二批同样的方法启动。 3 运行控制措施 3.1 进泥及排泥系统 在运行过程中，由于消化池浮渣较严重，主要采用顶部进泥方式，通过进泥与搅拌同时作用击碎浮渣，使浮渣层不易形成。排泥则采用重力排泥。 3.2 加热系统 加热系统的控制（35~36℃）主要是通过在线温度计测定池内温度，通过启停热水循环泵对相应消化池进行加热。在每条独立的消化池管线中都安装了一个套管式热交换器，原污泥和消化池内的循环污泥并入同一根污泥管道进入套管式热交换器与热水进行热交换。热水通过锅炉供给，锅炉使用的燃料则是厌氧消化产生的沼气。 3.3 搅拌系统 搅拌系统采用池内导流式和池外泵循环相结合的水力循环搅拌。目前消化池采用连续搅拌方式，池顶搅拌机可正转和反转，由于正转后存在严重的泡沫问题，仅在搅拌效果不佳的情况下通过正转改善消化池搅拌效果。 3.4 沼气收集处理储存系统 沼气收集系统主要包括集气罩以及沼气管路。沼气处理设施主要由砾石粗过滤器、湿式脱硫塔和干式脱硫塔组成。 3.5 指标监测与分析 主要化验指标及检测频率如表1所示。进泥指标主要用以控制消化池运行负荷，出泥指标则用来分析消化池内微生物情况及其对有机物的处理能力，并通过控制VFA、碱度和pH以防止消化池过负荷并预防严重酸化现象的发生。 表1 白龙港污水处理厂消化池检测项目及频率 4 消化池运行情况 4.1 进泥量 2012年进泥体积量和绝干量平均值分别为3062.4±454.0m3/d和156.3±23.8 tDS/d。 4.2 产气量 沼气产率最大值和最小值分别出现于5月和8月，为1.04和0.64 m3/kgVSS，年平均值为0.82±0.11m3/kgVSS。 4.3 碱度与VFA VFA与碱度的比值可用于判断厌氧消化系统是否稳定，一般控制在0.20以下。2012年白龙港厂厌氧消化系统碱度控制在2400mg/L以上，VFA的控制范围为123~313 mg/L，两者比值为0.057，厌氧消化池运行良好。 4.4 沼气利用分析 系统所产生的沼气作为能源供锅炉使用，优先保证消化系统的自身加热需求，富余沼气作为污泥干化系统能源。厌氧消化池在满负荷条件下（进泥量4080m3/d）时，设计日平均产气量44512 m3/d，折合单位污泥产气量为10.91m3/m3污泥，日平均耗气量为21106m3/d。根据需热情况不同，夏季与冬季日平均耗气量分别为16275m3/d和28805m3/d。 单位污泥实际年均产气量为10.73 m3/m3污泥，与设计值较为接近。但由于污泥性质的季节性变化，产气量范围为7.24~13.82 m3/m3污泥。 5 问题及对策 5.1 浮渣及泡沫 采取的主要措施为：(1) 加强消化池池顶的巡视力度，通过观察窗对池内泡沫情况进行判定，并及时采取措施；(2) 机械除泡无法满足需求时，添加除泡剂提高除泡效果；(3) 通过顶部进泥的方式击碎浮渣层；(4) 定期安排消化池顶部浮渣排放作业，使浮渣通过顶部浮渣门排出池外。 5.2 鸟粪石结晶 在实际运行中已发现较为严重的鸟粪石结垢问题。目前的应对措施是定期进行管路维护保养，根据经验对易发生鸟粪石结晶的消化池管路及外围管路进行定期疏通，尤其是弯头部位。 5.3 砂粒积累 主要采取的措施是开展污泥杂质前端分离研究，对含砂量较大的初沉污泥通过杂质分离器进行分离。 本文荣获《中国给水排水》2013年度“得利满”优秀论文二等奖 西安市第五污水处理厂卵形消化池的调试及运行2015-03-19 中国给水排水 西安市第五污水处理厂卵形消化池的调试及运行 马明华1，李立军2，石鑫1，程晓波2，张文婷1，卢江畔1，夏静1， 刘晓鹏1，武少华1,杜欣3 (1.西安市第五污水处理厂，陕西西安710021；2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055;3.西安市自来水有限公司,陕西西安710082) 1 工程概况 西安市第五污水处理厂一期工程设计规模为20×104 m3/d，采用改良A2/O二级生物处理工艺，污泥处理采用浓缩、中温厌氧消化和机械脱水工艺（见图1）。其中厌氧消化采用单池容量为12 000 m3的双曲线、无粘结预应力张拉结构的卵形消化池，共3座，其总高为53 m，地下部分深为4 m，最大内径为43 m。 该工程于2012年5月建成，2013年8月正式启动调试。
图1 污泥处理工艺流程 存在的问题以及对策 进水水质 第五污水处理厂实际进水水质见表２。
表2 进水水质对比 由表2可以看出：实际进水BOD5/COD与设计值相差较大，可生化性能有所下降，同时也是导致污泥有机分相对较低的直接原因。SS远远高于设计指标，如果除砂效果不好，必将加剧设备的磨损。 污泥有机物 第五污水处理厂实际运行检测的污泥有机质含量总体较低，初沉污泥有机物占39.4%,剩余污泥有机物占43.4%，混合污泥有机物仅占41.9%,这将直接影响沼气产量。为了提高产气量，应考虑提高进池污泥有机物含量。 影响产气量的原因以及对策 污泥厌氧消化运行的好坏，最直观地体现在产气量上，当产气量减少时，说明系统可能出现了问题，主要原因可能有： ① pH值降低或升高 进泥量过大，VFA大量积累，pH值降低，产甲烷菌活性降低，产气量自然下降。对策:减少进泥量或不进泥，必要时可向系统注水。进泥量过小，污泥停留时间过长，碱度增大，pH值升高，产气量降低。对策是在一定的负荷内适当增大进泥量。 ② 有机物投配负荷太低 由于浓缩池运行不佳，浓缩效果较差，大量有机固体随浓缩池上清液流失，导致进入消化池的污泥浓度降低，即相同体积进泥的情况下有机物数量减少。此时可通过加强对污泥浓缩工艺的控制，保证达到合格的浓缩效果。 ③ 甲烷菌活性降低 水力负荷过大、有机物投配负荷过大、温度波动过大、搅拌不均匀、进水存在毒物等因素均可使甲烷菌活性降低，要分析具体原因，采取相应的对策。 ④ 消化池有效容积减少 由于池内液面浮渣的积累和池底泥沙的堆积使消化池有效容积减小，整体消化效果下降，产气量也随之降低。此时应排空消化池进行清理，同时检查浮渣消除设施的运行情况和预处理设施沉砂池的除砂效率，对存在的故障及时消除。 ⑤ 沼气泄漏 消化池和输气系统的管道或设施出现漏气现象,使计量到的产气量比实际产气量小，此时应立即查找漏点并予以修补，以防止出现沼气爆炸等重大事故。 ⑥ 消化池内温度降低或升高 进泥量过大或加热设施出现故障使消化池内温度下降，产气量也随之降低。此时对策是把消化池内的污泥加热到规定的温度，同时减少进泥量和排泥量；进泥量过小或加热设施出现故障，产气量下降。解决方法是检查加热设施恢复正常，同时加大进泥量。 ⑦ 搅拌不均或搅拌过度 搅拌未能使污泥颗粒与厌氧微生物均匀地混合接触，造成产气量下降。对策是搅拌设计是否合理，延长搅拌时间，增设水力搅拌或沼气搅拌；污泥颗粒在高强度的搅拌下破裂，甲烷菌群受到破坏，气量下降。对策是缩短搅拌时间，改机械搅拌为水力或沼气搅拌。 ⑧ 营养物和微量元素不足 消化污泥菌群缺少必要的营养物和微量元素，造成菌种间的中间产物不能生成，影响后续反应，导致气量下降。对策是增加营养物和微量元素(Fe、Co、Ni)。 （本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第6期“运行与管理”栏目） 大连东泰夏家河污泥处理厂 是国内第一座以BOT方式建设的污泥处理厂，项目于2007年开建，2009年4月正式投产运行，2009年12月沼气脱碳及天然气并网一次试车成功。日处理城市污泥600吨，项目占地2.47公顷。将大连市中心城区污水处理厂产生的脱水污泥进行集中化的厌氧消化处理，沼气经提纯处理后，可日供生物燃气（天然气品质）16500立方米，同时每年生产6万吨腐殖土，可作为园林绿化营养土或填埋场覆盖土。该项目既治理了环境污染，又实现了节能减排，其建设方式、技术水平引起了建设部和环保总局的高度重视，为我国的城市市政污泥的处理起到了良好的示范作用。 奥地利Strass污水处理厂 处理规模约3.8万吨/日，处理工艺采用AB工艺，污泥厌氧消化并热电联产，号称是世界第一个实现能量自给的污水处理厂，Strass污水厂以实践主流厌氧氨氧化而闻名于世。
美国EBMUD污水处理厂 处理规模65万吨/日，处理工艺采用二级处理，污泥厌氧消化并热电联产，该厂是美国乃至全球污泥协同厌氧消化的典范。
德国汉堡污水处理厂 处理规模44万吨/日，处理工艺为AB工艺，污泥厌氧消化并热电联产，同时污泥干化并焚烧。
荷兰Apeldoorn污水处理厂 处理规模4.5万吨/日，处理工艺采用脱氮除磷工艺，污泥厌氧消化并热电联产，该厂在侧流应用了DEMON，并进一步准备实践污泥热水解。
丹麦Ejby Molle污水处理厂 处理规模5万吨/日，处理工艺采用氧化沟工艺，污泥厌氧消化并热电联产，该厂的曝气自控非常出色。 美国Sheboygan污水处理厂 处理规模4.3万吨/日，处理工艺为传统脱氮除磷工艺，污泥厌氧消化并热电联产，该厂的一个特色是热电联产设备采用了微型燃气轮机。 德国Steinhof污水处理厂 处理规模6万吨/日，处理工艺为A2O工艺，污泥厌氧消化并热电联产。 匈牙利North Pest污水处理厂 处理规模13万吨/日，采用脱氮除磷工艺，污泥厌氧消化并热电联产。 匈牙利South Pest污水处理厂 处理规模5万吨/日，生物处理，污泥厌氧消化并热电联产。 美国Gloversville-Johnstown污水处理厂 处理规模5.3万吨/日，污泥厌氧消化并热电联产。 来源：water8848 |
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