市政污泥连续热水技术在项目中的应用

市政污泥来源是市政污水处理厂的副产物，目前，市政污泥的处理与处置是对污水处理厂的首要制约因素。从技术层面来看，市政污泥含水率高，易腐物多，难以脱水，是造成污泥处理处置相对比较困难的原因。

9月16日，面对行业密切关注的市政污泥处理处置问题，北京洁绿环境科技股份有限公司副总经理陆鹏在“2021（第十三届）上海水业热点论坛”上，以 “市政污泥连续热水解技术与产品应用”为题做了主题分享。

陆鹏

市政污泥是制约污水厂的首要因素。陆鹏分析，目前因为在市政污水处理过程中产生的市政污泥，具有含水率高、易腐物多和难以脱水的性质，难以实现经济高效地妥善处理，导致污水处理厂长期受污泥处理难题困扰。陆鹏表示，洁绿环境在长期技术研发和工程实践中研发出污泥连续热水解技术及系统，可简单高效实现污泥预处理，极大提高污泥的脱水性能，为后端的资源化处理处置提供良好条件。

热水解技术工作原理。热水解技术的原理是通过高温高压蒸汽与污泥进行接触，通过反应器中高温高压过程，让污泥中微生物细胞破碎、大分子水解、生物质液化。从光学电镜和扫描电镜可以明显看出胶体结构破坏与细胞体的解体。热水解不仅能提高污泥脱水性能，高温高压过程还可杀灭污泥中的有害微生物，为后续资源化利用提供了便利和条件。目前，在新冠疫情相对常态化的背景下，病毒从污水进入污泥，也会存在潜在的传播风险，因此快速消灭污泥中有害微生物就显得尤其重要。

污泥热水解技术从序批式向连续式突破。陆鹏表示，污泥热水解技术中，序批式热水解技术是主流，而洁绿环境认为如果污泥热水解技术实现了从序批式向连续式的跨越，那么从设备控制点、操作难度、占地以及投资方面都会有所改进。因此洁绿环境从2014年开始探究序批式高温高压连续热水解反应系统，实现从序批式到连续式的转化，最终通过在膜技术高压变压阀上获得灵感，实现技术突破。陆鹏表示，洁绿环境在北京延庆的日处理50吨规模项目中，可以做到热水解处理约10分钟，污泥黏度显著下降，沉降性能明显提升。

市政污泥热水解耦合高效厌氧（JTHAD）关键技术。陆鹏总结，经热水解后，可生化性大大提高的污泥进入洁绿环境研发的市政污泥热水解耦合高效厌氧（JTHAD）反应系统进行厌氧消化，该项关键技术具备四个创新点：

（1）突破性解决热水解高压进料温度高、闪蒸背压接料等关键技术问题；

（2）有效提升污泥厌氧消化效率、稳定化与无害化程度、生物质利用及减量化效果；

（3）实现高温高压连续进出料，减少设备、节约占地，提升系统稳定性；

（4）具有绿色、创新、低耗、高效等特点。

连续式污泥热水解工艺流程。首先，污泥泵入预热罐，在预热罐中停留30~40分钟。预热罐热量源于后期的尾气和蒸汽，温度保持在90℃。经预热后的污泥通过第二台泵，泵入热水解罐，热水解罐反应时间大概30分钟。实现连续热水解的核心在于后面配备的两个闪蒸罐，闪蒸罐通过背压会和热水解罐有略微的压差，因而在打开进料阀的情况下，热水解罐内的物料就会等压自流排料，避免高温高压下的快速冲击对阀门的磨损。通过闪蒸罐实现高温高压连续进出料，节省了设备和占地，提高了系统的稳定性。

热水解前后污泥各项指标的变化。陆鹏表示，在日处理100吨含水率80%湿污泥的项目中，泥饼产量约在22吨左右，污泥沼气产量在60m³，沼渣的含水率约40%。经过热水解之后，污泥平均SCOD指标由1400多上升到4万多(mg/L)，经过厌氧消化后，SCOD下降到约2600mg/L，去除率达93%以上。并且热水解前后VS/TS也略有下降，这是从另外一个方面证明，在热水解过程当中，VS有部分水解。污泥经过热水解后，VFA浓度大大增加，由近60mg/L增长至近8000mg/L，证明热水解使污泥中有机物发生了水解；由于热水解过程中蛋白质的充分水解，污泥氨氮浓度由原泥的600mg/L左右增长至1500mg/L。

多措并举避免臭气外溢。陆鹏表示，热水解过程中需要控制的关键因素之一就是臭气处理，因此洁绿环境在密封的热水解设备中对臭气收集过程进行了充分的流场模拟，可有效避免臭气外溢，结合新风系统换气可有效改善工作环境中臭气问题。针对不同项目，可将高浓度臭气和低浓度臭气进行分质处理。

陆鹏表示，洁绿环境这套“污泥连续热水解+深度脱水”系统已经申请了多项专利，在2020年8月29号，中国环保咨询行业协会就中山项目进行现场评估，评定该技术具有广泛的推广应用价值，整体达到国际先进水平。

洁绿环境热水解技术的四大应用场景。陆鹏总结，洁绿环境热水解技术有四类应用场景，其中“污水厂协同模式”“焚烧厂协同模式”适用于小规模处理，在“污水厂协同模式”下，热水解之后的污泥直接经过板框压滤，产生的滤液协同污水处理厂污水进行处置，产出的泥饼外运。需要注意的是，由于污水处理厂可能没有直接蒸汽来源，可以采用电锅炉提供稳定的蒸汽源。在“焚烧厂协同模式”下，热水解后的污泥先经过板框压滤脱水，脱水后的污泥去协同焚烧，而产生的滤液和焚烧厂内的渗滤液系统进行协同处理。这种模式下，蒸汽来源可以直接利用焚烧厂的蒸汽。

而“滤液厌氧模式”和“全量厌氧模式”主要是针对独立集中的污泥处理项目，规模相对较大。在滤液全量厌氧模式下，污泥经板框压滤后，滤液进入厌氧系统产生沼气。沼气可作为产生蒸汽的能源支持系统运行，多余部分可外供产生附加经济价值。厌氧产生的沼渣脱水后，可以直接作为园林绿化污泥进行利用。

各类情况下设备选型表。基于不同工况下运行时间和污水处理量的差别，洁绿环境提供了相应的设备选型表。洁绿环境的污泥热水解设备处理规模范围为5~300吨/日，根据工程实践，日处理量150吨/日以上的项目采用两条处理线更加合理可靠。

污泥热水解能耗比高温干化更低。陆鹏指出，折合吨污泥，热水解技术蒸汽消耗量仅相当于污泥高温干化蒸汽消耗量的20%。

陆鹏介绍，洁绿环境污泥热水解技术已经在国内拉萨、高邮、中山等地有多个成功案例应用：

拉萨污泥应急项目

处理量：90t/d

工艺：热水解-板框-园林绿化

投产时间：2019.9

拉萨曲水污泥项目

处理量：90t/d污泥 +80t/d牛粪

工艺：热水解-协同厌氧-板框-堆肥

投产时间：建设中

泰达高邮污泥一期

处理量：50t/d

工艺：热水解-板框-焚烧

投产时间：2019.8

泰达高邮污泥二期

处理量：50t/d

工艺：热水解-板框-焚烧

投产时间：2021.2

中山污泥技改项目

处理量：300t/d

工艺：热水解-厌氧-板框-制砖

投产时间：2019.8