中科院 王东升 : 热水解厌氧污泥新型调理技术的开发及工程应用

原创：中科院 王东升water8848

题 目：热水解厌氧污泥新型调理技术的开发及工程应用

报告人：中国科学院生态环境研究中心 王东升 研究员

王东升：大家晚上好。很高兴来到潘家园，这是一个很特殊的地方，实际上大家到边上可以套一下古玩，我们今天来这里的目的希望从污泥中淘到黑金。我主要是针对热水解的消化污泥，因为污泥的报告内容比较多，我想是重点结合一下热水解污泥给我们带来的一些挑战以及它的一些将来怎么去做一些基础开发与工程应用。

污泥大家已经非常了解了，从微观过程中看污泥的结构还是很好玩儿的结构。那么我们可以看到这里面包括了很多东西，有无机颗粒物，也有有机的，更有EPS，刚才很多都提到了污泥的结构。那么我们是从污泥的调理来看，如何来脱水，那么从这个结构中，我们可以看到主要是有两个方面。首先是污泥如何能够脱水，它的可滤性拒绝域溶解性EPS的含量，脱水讲究效率，要看污泥的结构形成的滤饼的结构，所以从这两个方面考虑脱水性能。热水解之后，对于这个又整个打破了。

热水解的营养消化的污泥和剩余污泥来做一个对比，PH值，厌氧消化PH值达到7.6，碱性，剩余的污泥是弱酸性。另外这是有机质的含量，当然它这个污泥有机质含量降低了一些，北京的泥有机分的含量非常之高，冬天的时候可以达到60-80。另外一个很重要的特点就是刚才很多都提，前面的提高都提到了，SCOD含量大幅度的上升，这样对我们污泥的调理带来严重的挑战，污泥调理剂药剂投加量大幅度的上升，如何解决这个难题，后面会提到。另外污泥的含量，颗粒物的含量是大幅度上升，比我们一般性的污泥是在97-98%。湖南是可以达到91%，这样我们在调理过程污泥最佳的一个含固率要做一些调整。可以看到我们做题解CST值非常高，这是一个特点。总体来说SEPS含量高，主要是蛋白质类，过滤性能比较差，碳酸盐浓度高，PH缓冲能力比较强，热水解之后，蛋白质的含量上升了，从上面的荧光图可以看到，SEPS组成会发生变化。

我们需要构建一个热水解厌氧污泥调理的评价体系，首先包括三个方面，一个是基本脱水性能，一个是滤液水质含量，和泥饼的性质。基本的脱水性能包括可滤性，进泥量，泥饼含水率，其实我们后面会提到，污泥的脱水含量可以到55-50。那么滤液的水质，推出了厌氧氨氧化工艺，要求的浓度比较高，尽量不降低它的碱度，这是比较大的挑战。另外泥饼对PH值要求保持在中线，因为最后能够农用或者绿化使用。

进一步看一下污泥中的调理有哪些问题。首先是EPS物质，就是它有一定的酸碱的缓冲的作用。另外就是产生了大量的碳酸根、碳酸氢根，这些物质如何在调理过程中，不把它消化掉，还有磷酸根，另外硫化物，如果硫化条件下变成硫化氢是恶臭气体。这是污泥中的这么一些比较复杂的一些成份。热水解之后，我们说还包含在这里面进一步去考虑。最重要的因素就是滤后的水对后续，因为里面含有一些COD回到污水处理厂之后要进行进一步的处理，不能影响厌氧氨氧化过程。这里面红菌PH值是6-8.5，如果以前小红门，高碑店的控制的PH值在6左右，所以滤后水偏酸性的话就影响这个工艺过程，就会影响红菌的活性，这是必须要注意的。

另外我们针对消化污泥，我们做的一些药剂的选择。我们发现不同的药剂，它对CST值，调理有两个参数，一个是CST值和SRF。这两个参数都很好反映的污泥的可滤性。那么对不同的药剂筛选之后，我们发现单一的药剂只能脱到含水率70%左右就已经，就是CST值达70很难下去了。后来我们采用了复合调理方式可以达到降到含水率40%左右，采用SRF的评价都可以做的很好。进一步考察两种药剂复配之后进行的调理，不同的投配率，絮体成长型非常好，颗粒得到快速的增长，热水解之后的另一个特征就泥越来越细，实际上进行高压煮熟，都解体了。另外从荧光图谱看到调理之后有机物组成的情况，这是热水解的消化后的泥主要是含有蛋白质和腐植酸之类的，单一的调理，去掉一部分，经过复合调理得到大量的去除，对总氮和腐植酸的去除率得到上升。如果过高导致EPS释放。这是一个优化的过程。

再看实际运行的情况，这是小红门水厂的调理系统，总共是一个8组240立方的调理池，这个调理池在设计的时候偏大了一点。压滤机是800平米隔膜压滤机，设计产能是180吨干泥，后来选择了两种复合药剂进行了一个实验。我们看采用的原泥含水率是在95%左右，投加量固定，最后脱水污泥含水率在58%-60%之间。进泥量在80。由于原泥的含固率增加，因为是剩余污泥的含量一般是97、98，进泥量在80多，虽然减少了，但是处理率还是增加了。这是三个多月前的结果，剩余污泥跟热水解消化污泥复配的泥，目前含水率降到55%左右。

来看一下复合调理和石灰铁的综合对比。都以一吨来算，复合调理之后干重，因为有一个投配率增加到1.1，氯化铁石灰达到1.3吨。泥饼60，湿泥饼2.75，深度脱水系统产能达到20%。现在控制在PH值在7.5左右，氯化铁和石灰是强碱性。滤液可以削减30%左右，采用复合调理之后，尽量少损失一些。

调理是一个系统的工程，除了调理剂的反应跟深度脱水的考虑，另外就是滤布，滤布选择非常的关键，这对于深度脱水来说是一个很重要的。另外就是滤布的清洗，我们可以看到一个是表层的污染物，一个主要是蛋白质污染物的和油脂物质。另外有一些不可逆污染在滤布的生成。这是一些表观的一些滤布的污染，经过化学清洗可以很好的恢复。我们跟北排成立了公关小组对清洗的滤布也做了一些工作。

刚才提到了脱水是一个系统工程，我们主要根据我们的运行经验提出了四个方面。一个是提高污泥浓缩效率和选择高效浓缩方式。这个我们要结合80%的泥，剩余污泥，还有热水解的污泥，它的浓度，调理前的调理非常关键。前期的数据表现，大概在96%左右是一个比较好的浓度的选择。另外是化学调理精细化控制，这个浓度变化导致过量，导致污泥脱水性能恶化。编辑人工智能PLC的优化，另外就是滤布的清洗。

今天在这里主要是能够把污泥的产业能够做到极致。污泥分成三大类，污染重的我们就要拿去烧掉或者生物活性炭也可以，如果资源化的，坚持走资源化。我接触污泥2005年在银川的开始做一些污泥的脱水和资源化，好氧堆肥进行结合。从这里我们发现这个是很有意思的过程。我曾经到澳大利亚想去推广深度脱水的技术，后来发现根本行不通，因为在欧美或者是澳大利亚主要是它的成分，因为把工业污水截留开，所以一般是比较好的市政污泥，所以完全可以资源化。我们在银川和大庆做的事情可以跟大家做一下分享。资源化要选择一个，需要有一个很好的资源化的途径，我们选择了牡丹。牡丹是具有观赏价值，又是属于灌木可以做绿化，第三个就是还可以长牡丹仔榨油，牡丹仔是非常稀缺的油品，比橄榄油的油品还要好，大家可以去银川看一看我们几千亩的牡丹种植园。还有苜蓿草的养殖，这是在当地靠近内蒙，苜蓿草的需求量非常之大。还可以种有机葡萄，注册有机肥，如果上化肥的葡萄糖分20%左右，而它可以达到28%、29%。因为我们发现污泥处置过程中还有不能忽视的臭味，臭味目前来说也是一个非常热的技术，污泥除臭首先进行溯源，进行臭味分析的标准方法。第二个污泥处置过程中经过调理你在酸性条件下，中性条件下，碱性条件下，反映过程中臭味的控制和去除。我们和北排合作，进行除臭的合作研发，进行物化的除臭，扩展到生物只要行业的臭味，污水厂，污泥的臭味，经过物理法，化学法，生物法的集成可以很好的除臭。

最后也给大家一个参考，因为臭非常敏感，将来电子鼻，环保机器人这方面的研究也是一个非常热点的方向。如果发展出电子鼻的技术，每个污水处理厂都要装一台，希望大家能够一起去做探索性的工作，谢谢大家！

主持人（主持人： 单明焕 博士 国家特聘专家 艾尔旺新能源环境有限公司 首席科学家 ）：非常感谢王东升研究员做的精彩的报告，是针对热水解解污泥后续带来的问题怎么解决，加一些调理剂，他的工作结果工作内容，工作经验给大家做了介绍。对以后的工作有借鉴的意义。

题 目：热水解厌氧污泥新型调理技术的开发及工程应用

报告人：中国科学院生态环境研究中心 王东升 研究员