污泥熱水解技術(shù)在蘇州地區(qū)市政污泥處理中的適用性研究

劉慶達

(1.天津泰達水業(yè)有限公司 天津300457；2.天津市裕川微生物制品有限公司 天津300457)

黨的十八大首次提出“美麗中國”，將生態(tài)文明納入“五位一體”總體布局，生態(tài)環(huán)境保護已逐漸上升至國家戰(zhàn)略層面。活性污泥作為污水處理的衍生物，含有易降解有機物、惡臭物質(zhì)、病原體等，在運輸和處置環(huán)節(jié)中易發(fā)生二次污染，但長期以來卻得不到應(yīng)有的重視，“重水輕泥”的尷尬局面長期難以擺脫。預計至2020年，全國污泥產(chǎn)量將突破6000萬t[1]，若得不到有效處置，將給我國環(huán)境帶來極大的安全隱患。

高溫熱水解預處理技術(shù)是通過高溫高壓熱水解及卸壓時產(chǎn)生的閃蒸爆破條件，使得污泥中的微生物細胞破壁，致其膠體結(jié)構(gòu)溶解、有機質(zhì)充分釋放，黏度大幅降低[2]。經(jīng)處理后的污泥能極大提高后續(xù)脫水性能，提高能源回收效率。

江蘇地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，人口眾多，污水處理率較高，污泥產(chǎn)量大于全國大多省份。截至2015年底，全省共建有污水處理廠797座，實際處理污水量46.22億t，污泥產(chǎn)生量314萬t[3]。2016年江蘇省13個省轄市產(chǎn)生的活性污泥為22萬t，其中蘇南經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的無錫、常州、蘇州三市的產(chǎn)生量占全省總產(chǎn)生量的76%，其余10個省轄市的產(chǎn)量只占24%。所以本文所述中試試驗選擇蘇州某市政污水處理廠作為試驗對象，針對蘇州地區(qū)污泥有機質(zhì)高的特點，論證污泥熱水解技術(shù)在蘇州地區(qū)的適用性，為該地區(qū)污泥處理處置提供思路。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

本實驗選定污水廠主要處理蘇州城區(qū)西南片區(qū)的生活污水，設(shè)計處理能力18萬t，具有一定的地域代表性。本實驗設(shè)定工藝目標為含水率降至40%，有機質(zhì)含量降解40%，通過實驗獲取合理的工藝條件并記錄固化殘渣及濾液的理化性質(zhì)。

1.2 試驗方法

如圖1所示，將脫水污泥與水、水解藥劑按一定比例進行調(diào)和，在加熱的環(huán)境下進行水解反應(yīng)，反應(yīng)后物料進入閃蒸系統(tǒng)，經(jīng)過劇烈的降溫降壓進一步促使微生物細胞裂解，釋放胞內(nèi)水分，反應(yīng)后物料進入板框壓濾機進行固液分離，分離后殘渣及濾液分別取樣檢測含水率、有機質(zhì)、重金屬等理化指標。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

1.3 試驗裝置

本試驗在選定污水廠內(nèi)建設(shè)一套處理能力為1t/d的中試裝置(圖2)，設(shè)備安裝在污泥脫水機房以便于接取物料。全套裝置由反應(yīng)釜(帶攪拌器)、閃蒸釜(帶攪拌器)、板框壓濾機、電氣控制柜組成，采用人工進泥方式，每次進泥量為0.5t，每天可進泥1～2次。

圖2 現(xiàn)場試驗裝置圖Fig.2 Field equipment drawing

2 運行調(diào)試

試驗共進行26次，由于設(shè)備調(diào)試期間工藝不穩(wěn)定，造成6次試驗數(shù)據(jù)不具備參考性，選擇剩余20次試驗作為分析對象。總脫水污泥處理量約9.8t，污泥平均含水率為79%，平均有機質(zhì)含量58%，水解藥劑添加比例為3%～7%。每批次試驗檢測原泥和殘渣的總重、含水率、有機質(zhì)，隨機選擇6個批次增加檢測原泥、殘渣、濾液的重金屬、蛔蟲卵、糞大腸桿菌等其他指標。

3 試驗結(jié)果

3.1 減量化處理效果

由圖3可知，試驗用單批次脫水污泥平均重量為492kg，干化殘渣平均重量為194kg，平均減量比為60.6%。

干化殘渣平均含水率為47%，自然晾曬48h后含水率均降至40%以下。

圖3 污泥熱水解處理減量化效果Fig.3 Reduction effect of thermal hydrolysis of sludge

3.2 穩(wěn)定化處理效果

由圖4可知，試驗用單批次脫水污泥平均有機質(zhì)含量為61.0%，干化殘渣有機質(zhì)含量為32.5%，平均降解率為46.7%。

圖4 污泥熱水解穩(wěn)定化處理效果Fig.4 Stabilization effect of thermal hydrolysis of sludge

3.3 無害化處理效果

處理后污泥殘渣檢測結(jié)果顯示蛔蟲卵死亡率100%，糞大腸桿菌群小于0.3MPN/g，滿足相關(guān)衛(wèi)生學指標要求。

由圖5可知，污泥中的重金屬大部分進入殘渣中，濾液中重金屬含量可忽略不計，保證了濾液用于厭氧消化等能源回收方式的可行性。

圖5 污泥熱水解對重金屬的削減效果Fig.5 Reduction effect of sludge thermal hydrolysis on heavy metals

4 結(jié) 論

試驗分析表明，污泥熱水解預處理技術(shù)在蘇州地區(qū)具有適用性。其減量化效果明顯，但板框壓濾機脫水后的殘渣含水率未能直接降至40%以下，需要繼續(xù)處理才能達到相關(guān)標準要求。穩(wěn)定化、無害化效果較好，微生物破壁明顯，胞內(nèi)水分能夠充分釋放，有機質(zhì)含量明顯降低，重金屬等有害物質(zhì)多固化在干化殘渣中，大幅降低了二次污染的可能性，提高了濾液回收利用時的安全保障。

考慮到國內(nèi)污水廠進水水質(zhì)的不穩(wěn)定性，污泥性狀存在大幅波動的可能，熱水解技術(shù)在實際應(yīng)用時應(yīng)綜合考慮環(huán)境生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、處理成本、技術(shù)限制等因素，采取模塊化思維，積極組合其他的污泥處理技術(shù)，實現(xiàn)污泥處理處置的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益最大化。