劉明正

摘 要：以廣東某污水廠的中試為基礎(chǔ)，分析、探索自熱式高溫好氧消化技術(shù)對(duì)污泥消化程度的影響，并總結(jié)工藝優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：污泥好氧消化；同步硝化反硝化；提高VS/TS的預(yù)處理

自熱式污泥好氧消化-ATAD（Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion）技術(shù)是近年來(lái)受到關(guān)注的污泥穩(wěn)定和減量技術(shù)。在好氧環(huán)境條件下，微生物通過(guò)自身的放熱反應(yīng)，將部分熱量補(bǔ)充系統(tǒng)的能量消耗，其余熱量用于提高反應(yīng)系統(tǒng)的溫度，達(dá)到高溫好氧消化的目的。自熱式好氧消化主要是以污泥中揮發(fā)性有機(jī)物為食料，在嗜熱細(xì)菌的作用下發(fā)生融胞反應(yīng)，將融胞釋放的蛋白質(zhì)、多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行充分的降解，產(chǎn)生二氧化碳、水、高濃度的氨氮，反應(yīng)釋放出的熱量把系統(tǒng)溫度維持在55-65oC溫度范圍。自熱式好氧消化處理的污泥是經(jīng)過(guò)濃縮后含固率為3-7%的污泥，在系統(tǒng)內(nèi)停留12天左右，持續(xù)在55-65oC高溫范圍下，達(dá)到巴氏滅菌的效果。揮發(fā)性有機(jī)物通過(guò)好氧消化的降解率為50-70%，從而達(dá)到了污泥減容的需求。其反應(yīng)過(guò)程如下：

1 養(yǎng)料

ATAD使污泥達(dá)到徹底的穩(wěn)定化，減量化，無(wú)害化的要求，當(dāng)重金屬不超標(biāo)時(shí)也能達(dá)到污泥資源化的效果。其處理工藝流程如下圖。

污泥經(jīng)過(guò)自熱式好氧消化單元處理后，會(huì)產(chǎn)生高濃度的含氨氮污水，濃度會(huì)高達(dá)500-2000mg/L，直接排到污水處理廠就會(huì)對(duì)污水處理廠造成沖擊負(fù)荷，針對(duì)好氧消化單元產(chǎn)生比較高濃度的氨氮，我們配套建立一個(gè)同步硝化反硝化單元（SNDR），對(duì)高濃度的氨氮進(jìn)行進(jìn)一步降解。通過(guò)同步硝化反硝化之后，污泥基本上達(dá)到了穩(wěn)定化，減量化，無(wú)害化、資源化的要求。因?yàn)槔锩鎿]發(fā)性有機(jī)份含量降得比較低，污泥中的無(wú)機(jī)份含量相對(duì)較高。采用離心脫水，就能取得含固率為30-35%的污泥，基本滿足土地改良用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的需求。如果出泥需要滿足園林綠化用泥質(zhì)或者其他標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以與其他的工藝路線相結(jié)合。

中國(guó)不同地方的污泥，VS和TS的比值范圍差距很大，南方區(qū)域污泥的VS/TS比值約為30%。而北方的污泥比如北京高碑店污水廠的污泥VS/TS比值高達(dá)70%，針對(duì)比值過(guò)低的污泥應(yīng)該在好氧消化之前進(jìn)行預(yù)處理，來(lái)提高該比值到50%以上，以保證好氧消化所需要的足夠的有機(jī)份。針對(duì)南方地區(qū)VS/TS比值過(guò)低的情況，應(yīng)該在好氧消化前設(shè)置預(yù)處理工藝段，比較適宜的工藝路線是超細(xì)格柵+旋流分離相結(jié)合的方法，然后經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)濃縮后，得到約5%含固率的濃縮污泥，即可進(jìn)入好氧消化單元進(jìn)行正常的處理了。

結(jié)合我們?cè)趶V東某污水廠的中試案列，廠內(nèi)的剩余污泥經(jīng)過(guò)超細(xì)格柵+旋流分離+污泥濃縮的預(yù)處理之后，進(jìn)到了好氧消化單元，當(dāng)溫度逐漸的提高到了46oC以上時(shí)（嗜熱細(xì)菌在高于這個(gè)溫度后降解效果會(huì)逐步增加，這個(gè)溫度是嗜熱細(xì)菌能夠逐步成為優(yōu)勢(shì)菌種的起始溫度），接近一周的時(shí)間溫度穩(wěn)定在55-60oC的范圍，在這個(gè)溫度范圍之間，我們?nèi)舆M(jìn)行了測(cè)試，致病菌基本上檢測(cè)不到，對(duì)VS降解率達(dá)到50%以上，我們首次利用國(guó)內(nèi)的污泥逐步培養(yǎng)馴化出了適應(yīng)ATAD單元環(huán)境的嗜熱細(xì)菌，并逐步使污泥達(dá)到了減量化、穩(wěn)定化，無(wú)害化。同時(shí)因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目重金屬不超標(biāo)，也可以作為后續(xù)資源化利用。

在好氧消化的工程中，有兩個(gè)工藝段的設(shè)備是關(guān)鍵，包括集攪拌和曝氣于一體的射流曝氣裝置和泡沫控制裝置，在工程上尤其要重視。

進(jìn)入到好氧消化單元的污泥為經(jīng)過(guò)濃縮的含固率為6.8%的濃縮污泥，ATAD工藝溫度范圍55-65oC，PH8-8.5，通過(guò)同步硝化反硝化之后，不但對(duì)氨有了很好的去除效果，同時(shí)又有進(jìn)一步減容的效果。在ATAD+SNDR這兩個(gè)單元處理之后，可直接進(jìn)后續(xù)的濃縮脫水單元而沒(méi)有任何的臭味了，僅是一種泥煤的味道（因?yàn)榻^大部分引起臭味的揮

發(fā)性有機(jī)物均已降解消化），脫水后的污泥在國(guó)外是作為土壤的改良劑來(lái)利用的，在國(guó)內(nèi)，脫水后污泥在重金屬不超標(biāo)前提下，已滿足土地改良用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。如果要滿足更高的處理標(biāo)準(zhǔn)，比如園林綠化的需求，則還要對(duì)脫水污泥做進(jìn)一步的干化，ATAD自熱式好氧消化單元因其溫度處于55-65oC的高溫階段，可從其中提取廢熱用于脫水之后泥餅的進(jìn)一步干化。采用熱泵來(lái)回收熱量，在不太增加運(yùn)行費(fèi)用基礎(chǔ)上就能夠取得含固率60%的污泥，同樣在重金屬不超標(biāo)的前提下，滿足園林綠化的需求。

2 運(yùn)行費(fèi)用

ATAD+SNDR 折合80%含水率的污泥的運(yùn)行費(fèi)用約為：55元/噸；

污泥濃縮+ATAD+SNDR+干化床余熱利用 折合80%含水率的污泥的運(yùn)行費(fèi)用約為：150元/噸。

污泥好氧消化ATAD單元具有以下優(yōu)勢(shì)：總固體減量50%，揮發(fā)固體減量60-70%，與傳統(tǒng)厭氧消化相比可節(jié)省1/3以上池容，高溫高PH環(huán)境幾乎殺滅污泥中全部病原體，使產(chǎn)物徹底無(wú)害化，穩(wěn)定化，資源化。達(dá)到美國(guó)A級(jí)生化固體（各項(xiàng)有毒有害指標(biāo)達(dá)到環(huán)境允許標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)格，容易作最終處理，回收熱量用于脫水污泥干化處理，最終脫水泥餅含固率約30%-35%，污泥脫水后臭味低，沒(méi)有厭氧消化的沼氣爆炸危險(xiǎn)。

由于好氧消化工藝具有操作簡(jiǎn)單、投資少、出泥性質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)有大量應(yīng)用案例，并在實(shí)際運(yùn)行中驗(yàn)證了好氧消化的可行性。隨著政府對(duì)污泥處理的進(jìn)一步重視，隨著環(huán)境監(jiān)管的進(jìn)一步加強(qiáng)，污泥好氧消化會(huì)在市場(chǎng)上得到大量的應(yīng)用。