污泥熱水解技術在蘇州地區市政污泥處理中的適用性研究

劉慶達

(1.天津泰達水業有限公司 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”，將生態文明納入“五位一體”總體布局，生態環境保護已逐漸上升至國家戰略層面?；钚晕勰嘧鳛槲鬯幚淼难苌?，含有易降解有機物、惡臭物質、病原體等，在運輸和處置環節中易發生二次污染，但長期以來卻得不到應有的重視，“重水輕泥”的尷尬局面長期難以擺脫。預計至2020年，全國污泥產量將突破6000萬t[1]，若得不到有效處置，將給我國環境帶來極大的安全隱患。

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

江蘇地區經濟發達，人口眾多，污水處理率較高，污泥產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，污泥產生量314萬t[3]。2016年江蘇省13個省轄市產生的活性污泥為22萬t，其中蘇南經濟發達地區的無錫、常州、蘇州三市的產生量占全省總產生量的76%，其余10個省轄市的產量只占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，針對蘇州地區污泥有機質高的特點，論證污泥熱水解技術在蘇州地區的適用性，為該地區污泥處理處置提供思路。

1 試驗設計

1.1 試驗目的

本實驗選定污水廠主要處理蘇州城區西南片區的生活污水，設計處理能力18萬t，具有一定的地域代表性。本實驗設定工藝目標為含水率降至40%，有機質含量降解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。

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和，在加熱的環境下進行水解反應，反應后物料進入閃蒸系統，經過劇烈的降溫降壓進一步促使微生物細胞裂解，釋放胞內水分，反應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、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建設一套處理能力為1t/d的中試裝置(圖2)，設備安裝在污泥脫水機房以便于接取物料。全套裝置由反應釜(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 現場試驗裝置圖Fig.2 Field equipment drawing

2 運行調試

試驗共進行26次，由于設備調試期間工藝不穩定，造成6次試驗數據不具備參考性，選擇剩余20次試驗作為分析對象?？偯撍勰嗵幚砹考s9.8t，污泥平均含水率為79%，平均有機質含量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，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含量為61.0%，干化殘渣有機質含量為32.5%，平均降解率為46.7%。

圖4 污泥熱水解穩定化處理效果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，滿足相關衛生學指標要求。

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 論

試驗分析表明，污泥熱水解預處理技術在蘇州地區具有適用性。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，需要繼續處理才能達到相關標準要求。穩定化、無害化效果較好，微生物破壁明顯，胞內水分能夠充分釋放，有機質含量明顯降低，重金屬等有害物質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。

考慮到國內污水廠進水水質的不穩定性，污泥性狀存在大幅波動的可能，熱水解技術在實際應用時應綜合考慮環境生態效益、經濟效益、處理成本、技術限制等因素，采取模塊化思維，積極組合其他的污泥處理技術，實現污泥處理處置的經濟效益和環境效益最大化。