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江南,数据∣小红门热水解厌氧消化项目运行两周年的总结 来源 ：《中国给水排水》 宋晓雅（1971—），女，河北石家庄人，大学学历，教授级高级工程师，先后参与高碑店、小红门、槐房、高安屯等污水厂消化
时间：2023-11-24
焦点提醒：数据∣小红门热水解厌氧消化项目运转两周年的总结 宋晓雅（1971—），女，河北石家庄人，年夜学学历，传授级高级项目师，前后介入高碑店、小红门、槐房、高安屯等污水厂消化系统的启动调试，介入高碑店、延庆康庄、小红门再生水等污水和再生水系统的调试运转工作。 
编者案：作为国内首个采取康碧热水解+厌氧消化工艺的年夜型污泥进级革新项目，北京排水团体小红门热水解厌氧消化系统已运转两年多。对这两年热水解、厌氧消化、板框脱水的出产和手艺目标进行了系统引见，并与首要设想值进行对照。热水解处置后的污泥含水率不变，镜检显示活性污泥破壁结果较着，消化产气量、无机物分化率、板框脱水后泥饼含水率等目标均优在设想目标。沼气质量较好，但厂内操纵无限，需进一步斟酌沼气的分析操纵问题。同时，针对除渣、除砂装配运转效力低，热水解系统稀释水用量较多等问题，提出优化建议。
作者简介：宋晓雅（1971—），女，河北石家庄人，年夜学学历，传授级高级项目师，前后介入高碑店、小红门、槐房、高安屯等污水厂消化系统的启动调试，介入高碑店、延庆康庄、小红门再生水等污水和再生水系统的调试运转工作。
热水解厌氧消化，是现今国际上市政污泥处置的支流手艺。国内从2015年最先，引进国外进步前辈手艺，扶植和运转了一批采取热水解厌氧消化工艺的污泥处置举措措施。此中，小红门热水解厌氧消化项目（以下简称小红门项目）是国内第一个采取康碧热水解+厌氧消化的泥区进级革新项目。2016年7月18日启动，截至2018年7月18日该项目已不变运转两周年。
1.
革新与设想
1.1革新前设想
小红门项目位在北京市向阳区南四环东路小红门污水处置厂内，是泥区进级革新项目。革新前的泥区污泥处置能力为150tDS/d，原设想中初沉污泥和残剩污泥别离零丁浓缩后夹杂，经厌氧消化进入脱水机，脱水后泥饼含水率80%。消化池设想进泥量3000m3/d，沼气产量30000m3/d。运转温度35℃，采取沼气搅拌。消化池发生的沼气，用在驱动沼气拖动鼓风机，冬季可用在厂内供暖。过剩的沼气操纵废气燃烧器烧失落。但在现实运转中，只浓缩残剩污泥，初沉污泥不浓缩。进消化池的只要初沉污泥。即，经消化处置的初沉污泥和浓缩处置的残剩污泥均到脱水前夹杂，进行带式压滤脱水。消化池进泥量1200～3000m3/d，消化池产气量为12000～30000m3/d。
革新前首要举措措施有1座浓缩脱水机房、5座卵型消化池（单池有用容积12000m3）、3座沼气柜（单座容积4500m3）等。
1.2革新后设想
2016年小红门项目泥区实行进级革新。革新后的污泥消化系统设想处置能力900t/d（以含水率80%的泥饼计），沼气产量45000m3/d，无机物分化率≥40%（当污泥中无机物含量在60%以上，且COD/VS比例在1.4以上，无机物分化率≥45%；当污泥中无机物含量在45%以上，无机物分化率≥40%）。消化池运转温度39～41℃。全数热水解污泥消化后，板框脱水含水率≤60%。
革新后的小红门泥区首要以处置本厂污泥为主，还少许处置车载外接污泥。本厂污泥全数颠末预脱水。本厂预脱水后污泥和外接污泥在料仓夹杂。进入热水解+厌氧消化+板框脱水工艺。板框脱水滤液经厌氧氨氧化系统处置后，尾水排到污水处置厂（小红门污水处置厂设想处置能力60×104m3/d）进水泵前池。
革新后保存操纵原有消化池（利用4座消化池）、沼气柜，更新沼气搅拌用紧缩机，新增3条热水解出产线（单线处置量为60tDS/d，单线最年夜处置量为90tDS/d）、1座板框脱水机房、1座蒸锅炉炉房等。
2.
全体回首
为削减对水区运转影响，在热水解、厌氧消化和板框脱水三个工艺板块中，板框最早运转，其次是厌氧消化，最初是热水解。以热水解启动为项目启动标记；以厌氧消化运转结果为项目首要权衡尺度。
以2017年3月9日为时候节点，疏忽运转预备期的工作，将两年运转回首分为启动不变期（2016年7月18日—2017年3月8日）和周全运转期（2017年3月9日—2018年7月18日）两部门。需申明的是，因为化验和取样缘由，致使部门时候段数据具有不持续的环境。
3.
启动不变期
3.1热水解启动
3.1.1进泥
启动时，热水解进泥为浓缩后预脱水的残剩污泥，进泥平均含水率为87.1%。采取残剩污泥，一方面是急在验证热水解对活性污泥破壁的现实结果，另外一方面，也是斟酌到残剩污泥间接脱水比力坚苦。污泥经热水解后，平均含水率为91.8%。热水解处置后出泥温度为101~107℃，还需降温，方可进入消化池。
图1 热水解进、出泥含水率转变
3.1.2热解结果
污泥热水解进程可细分为以下4个进程：污泥絮体布局的解体、污泥细胞破裂和无机物的释放、无机物的水解和无机物产生美拉德反映。响应的，对热水解前后污泥性状的转变，现实出产中采取微生物镜检、理化两类目标进行监测。
微生物镜检，就是采取常规的水处置利用的电子显微镜，不雅察热水解前后的细胞形态转变，如细胞絮体布局是不是解体和不雅察污泥细胞是不是破裂。
图2 热水解前后微生物镜检（目镜×物镜，10×20）
理化目标，就是检测热水解前后SCOD、氨氮等转变，首要是检测无机物的释放和水解。这两类目标，在现场均易在操作且检测便利。
表1 热水解前后SCOD和氨氮转变
日期
名称
SCOD
（mg/L）
氨氮
（mg/L)
2016/8/12
热水解进泥
1.75E+03
118
热水解出泥
1.44E+04
732
����APP2016/8/18
热水解进泥
1.64E+03
176
热水解出泥
1.08E+04
553
3.2消化池
3.2.1进泥
启动早期，因为热水解分阶段晋升处置负荷，热水解处置泥量较少，此时消化池进泥为初沉污泥和热水解后污泥。初沉污泥含水率平均为96.8%；热水解后污泥平均含水率91.8%。跟着热水解处置量的晋升，消化池中初沉污泥比例愈来愈少，慢慢被热水解污泥所代替，直至消化池进泥全数为热水解污泥。
图3 启动时消化池进泥环境
3.2.2产气量的转变
启动阶段，消化池进泥中有未经热水解处置的污泥和颠末热水解处置的污泥两种物料。且这两部门物料的比例不固定。出产中采取吨干泥产量（m3/tDS）来比力分歧物料的产气环境。从图4看出，在热水解启动之前，吨干泥产气量平均为200m3/tDS，跟着热水解泥量增添，吨干泥产气量的数值也增添；待消化池进泥全数调剂为热水解污泥时，吨干泥产气量晋升并不变在350m3/tDS摆布。
图4 消化池启动阶段进泥物料和产气量转变
4.
周全运转期
在周全运转阶段，首要阐发数据为2016年3月9日—2018年7月18日的运转环境。
4.1外接污泥
小红门项目外接污泥首要以吴家村和卢沟桥为主。吴家村占46%，卢沟桥占27%。外接污泥平均量为213t/d，污泥含水率约81%。前期因为外接装备磨合，领受泥量较少，约30天后外接污泥量最先不变。在2017年9月高安屯污泥处置启动后，小红门项目本来衔接的酒仙桥、肖家河、清河、高安屯等污水处置厂的污泥分流到高安屯污泥处置中间。
图5 外接泥量环境
4.2 热水解
4.2.1处置量
热水解共3条出产线，平常运转2条出产线，平均日处置量为117tDS/d，为设想负荷（180tDS/d）的65%。
与设想量比拟，处置量较少的首要缘由一是流域内水量分流到槐房厂，本厂自产泥量少；二是外接污泥少。清河等外接污泥，逐步分流到新近投产运转的槐房和高安屯等污泥处置中间。
图6 热水解处置干泥量
4.2.2沼气耗量
热水解出产需要蒸汽。蒸汽来自消化池产的沼气驱动的蒸锅炉炉。出产中引入热水解吨干泥沼气耗量(m3/tDS)目标。运转时段内，热水解进泥含水率平均为86.99%，吨干泥沼气耗量平均为158.4m3/tDS。
图7 热水解沼气耗损量
4.2.3稀释水用量
热水解运转中需要添加稀释水。水源为污水处置厂深度处置出水。稀释水份为一次稀释水和二次稀释水。一次稀释水有两个添加点，别离是浆化罐前和闪蒸罐以后。添加前在浆化罐前，首要是稀释污泥，提高污泥的活动性，一般用管道压力节制添加量；添加在闪蒸罐后的一次稀释水，首要是下降闪蒸后的污泥温度，一般闪蒸后的污泥为103~110℃，颠末添加稀释水后，能降到87℃以下，一般采取按出泥比例添加；二次稀释水添加在一级换热器以后，也是首要下降污泥温度，稀释氨氮浓度，接收工艺气冷凝水，一般也是按比例添加。
从稀释水用处看，多用在污泥降温。稀释水用量多，热水解出泥含水率增添；稀释水用量少，污泥活动性差，在冬季易呈现管线梗塞。
运转时段内，热水解平均处置量为117tDS/d，一次稀释程度均添加量为647t/d，二次稀释程度均添加量为294t/d。从稀释水用量散布看，热水解一次稀释水用量较多。
4.3消化池
4.3.1进泥
从2017年3月9日最先周全运转阶段，消化池的进泥中逐步增添外接污泥。刚最先领受外接污泥时，因为外接污泥来历和含水率转变较年夜，致使消化池进泥含水率不不变。跟着稀释水、换热系统调剂，消化池进泥慢慢不变下来。消化池进泥含水率平均为93.5%，进泥无机分平均值为58.4%。
4.3.2消化效力
运转时段内，消化池内污泥脂肪酸（VFA）平均为552mg/L，碱度（ALK）平均值为6052mg/L，氨氮平均值为1532mg/L。酸碱比＜0.1。无机物分化率平均45.06%，跨越设想方针值40%。分化单元千克无机物沼气产量为1.17m3/VSS，消化池无机负荷为1.35kgVSS/（m3·d）。
与革新前比拟，革新后的无机物分化率45.06%要略低革新前51%，但与小试装配40℃时夹杂污泥热水解厌氧消化的无机物分化率46%很是接近。革新后的消化池分化单元千克无机物沼气产量1.17要优在革新前的0.93kgVSS/（m3·d）。与国内其他消化项目比拟，消化池的无机负荷根基分歧，可是与国外项目6.1～8.8kgVSS/(m3·d）和常规厌氧消化2～6kgVSS/(m3·d）比拟，还进一步晋升的空间。
图8 消化池理化目标转变
图9 消化效力首要权衡目标
4.3.3沼气产量
运转时段内，沼气产量约40319m3/d。平均值为352m3/tDS。跨越设想方针值222m3/tDS。与热水解启动不变不雅察期的产气量350m3/tDS根基分歧。
图10 沼气产量
4.3.4沼气成分
沼气中甲烷含量（体积分数）平均为60%。沼气中硫化氢含量（体积分数）为0.135%。
图11 沼气成分
4.3.5沼气操纵
从运转时段看，沼气产量约40319m3/d，此中用在出产蒸汽耗损量约18150m3/d，沼气充裕量约22000m3/d。充裕的沼气，现况用在沼气拖动鼓风机约7219m3/d。供暖季候，供热的热水汽锅已采取沼气作为气源。因为现况沼气拖动鼓风机（3台）利用年限跨越10年，装备毛病较多，操纵的沼气量无限，呈现即便在供暖季，沼气的充裕量也较多。现况残剩沼气经由过程废气燃烧器烧失落。
图12 沼气操纵
4.4板框脱水
板框脱水药剂利用的是复合药剂，平均药剂投配率（t/tDS）为11.4%。
板框脱水后泥饼pH值约在7摆布。平均泥饼含水率＜60%，到达设想值。
依照工艺设想，板框滤液进入北排自立研发的红菌手艺--厌氧氨氧化举措措施处置后，尾水排放到污水处置厂泵前池。今朝，因为厌氧氨氧化举措措施正在调试，处置的板框滤液量较少，现况板框滤液年夜部门排放到污水处置厂泵前池。
图13 板框脱水的首要目标
5.
问题和对策
5.1 砂渣预处置
在现实出产中，虽在初沉污泥管线上设置了旋流除砂器和滚筒格栅装配，进行砂、渣和杂物去除，但因为砂、渣去除系统遍及运转不敷不变，呈现砂渣杂物等进入污泥料仓，梗塞浆化罐和闪蒸罐的排泥泵，梗塞污泥管道上的流量计、压力计等。2018年3月，小红门项目初次实行热水解出产线年夜修，对罐体泄空查抄时，发觉反映罐的蒸汽喷嘴呈现分歧水平的磨损，思疑与进泥砂渣杂物相关。
对砂渣杂物梗塞等，建议增强现况污泥区域内的除渣、除砂等举措措施装备的邃密运转。如进行除渣量和除砂量的计量统计；增强装备的保护维修等。
5.2热水解优化
热水解污泥在进入消化前，需要稀释和降温。目地在在下降污泥温度以庇护消化池进泥泵运转，下降污泥粘度和避免氨浓渡过高对厌氧消化发生按捺等。这就需要添加稀释水。可是，稀释水的年夜量添加，下降了消化池进泥的含固量，致使消化池进泥的含水率较高，致使消化池无机负荷较低。
建议此后展开出产性实验，兼顾斟酌热水解前的预脱水机系统，连系外接污泥处置量、稀释水量等，优化热水解系统的稀释、降温等功能。
可斟酌采取本厂未预脱水的残剩污泥替换少许一次稀释水，在浆化罐内进行污泥稀释，能削减部门预脱水药剂电耗等费用；可斟酌评估换热器换热能力与稀释水的用量。经由过程削减稀释水用量，提高消化池进泥的无机负荷，增添总产气量。可斟酌热水解系统各类换热系统发生的低温余热的分析操纵。
6.
结论
小红门项目，自2016年7月18日至2018年7月18日运转两年时代，从启动到周全运转，热水解厌氧消化系统全体运转安稳。
①沼气产气量年夜在350m3/tDS，跨越设想值222m3/tDS。
②无机物分化率＞45%，跨越设想值40%。
③板框脱水后泥饼含水率＜60%，到达设想尺度。
④建议采取生物镜检等作为热水解出产运转监控目标。
⑤建议用未预脱水的残剩污泥替换部门一次稀释水，分析评估换热器换热能力与稀释水用量，经由过程削减稀释水用量，晋升消化池进泥无机负荷，增添总产气量。进一步加年夜热水解换热系统低温余热的操纵。
本文颁发在《中国给水排水》2018年11月第22期“运转与治理”栏目。
本文参考文献尺度著录格局以下：
宋晓雅.小红门污泥热水解厌氧消化项目运转两周年之回首[J].中国给水排水，2018，34（22）：116-122.
SongXiaoya. Review of biennial operation of Xiaohongmen thermal hydrolysis anaerobic digestion system[J].China Water & Wastewater, 2018，34（22）：116-122(in Chinese).来历 ：《中国给水排水》
