污泥干化處理工程以江蘇某大型污泥處理中心為案例，從污泥處理運(yùn)行中調(diào)試和運(yùn)行參數(shù)為研究對(duì)象，對(duì)處理中存在的問(wèn)題提出解決方案。江蘇污泥產(chǎn)量逐年增大，污泥處理工藝也要改進(jìn)來(lái)滿足日益增長(zhǎng)需求。該污泥處理中心位于蘇州某工業(yè)園區(qū)，處理規(guī)模1836t/d（以含水率80%計(jì)），配套再生水廠1座，處理規(guī)模20萬(wàn)m3/d，是當(dāng)前江蘇內(nèi)最大的污泥處理中心。
　　
　　截至2018年6月底，污泥處理廠設(shè)施全部建成，除A系列消化池外（消化系統(tǒng)分為Ａ、Ｂ兩個(gè)系列，每個(gè)系列包含４座消化池），建成設(shè)施全部投入運(yùn)行，沼氣發(fā)電設(shè)備因沼氣綜合利用規(guī)劃調(diào)整，暫未安裝。再生水廠一期工程（10萬(wàn)m3/d）建成投產(chǎn)，再生水廠二期工程預(yù)計(jì)2018年10月試運(yùn)行。
　　
　　2工藝流程
　　
　　2.1污泥處理工藝流程
　　
　　污泥處理工藝流程為熱水解-厭氧消化-板框脫水，脫水后污泥外運(yùn)，用于林地綠化等。工藝流程見(jiàn)圖1。

　　
　　污泥處理廠的進(jìn)泥來(lái)源于兩部分，少量為再生水廠預(yù)脫水污泥，通過(guò)泵送入熱水解進(jìn)泥緩存?zhèn)}；大量為外廠裝車運(yùn)輸來(lái)的污泥，卸入污泥接收倉(cāng)。污泥在接收倉(cāng)暫存后送入熱水解進(jìn)泥緩存?zhèn)}；然后進(jìn)入熱水解系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞破壁。經(jīng)熱水解處理的污泥，冷卻降溫后，進(jìn)入污泥消化池進(jìn)行厭氧消化。消化后的污泥在板框脫水機(jī)房進(jìn)行脫水至含水率60％以下。消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫處理后，輸送至蒸汽鍋爐房，做為燃料氣源，生產(chǎn)熱水解所需的蒸汽。板框脫水濾液收集后，送至“紅菌”系統(tǒng)處理，降解濾液中氨氮、COD等污染物，出水排入再生水廠進(jìn)水提升泵房。
　　
　　計(jì)劃處理的外廠運(yùn)輸污泥為北苑、酒仙橋、北小河等再生水廠脫水后污泥。
　　
　　2.2污水處理工藝流程
　　
　　再生水廠污水收集范圍北起京順路，南至姚家園路，西起東五環(huán)路，東至溫榆河。再生水廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20萬(wàn)m3/d。污水采用A2/O工藝進(jìn)行生化處理，再進(jìn)入砂濾池進(jìn)行深度處理。高品質(zhì)再生水通過(guò)配水泵房，進(jìn)入再生水水管網(wǎng)，進(jìn)行綜合利用，部分出水補(bǔ)充景觀用水。再生水廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水后被泵送到污泥處理廠，進(jìn)行污泥處理。工藝流程見(jiàn)圖2。
　　
　　
　　
　　3運(yùn)行調(diào)試
　　
　　3.1系統(tǒng)啟動(dòng)
　　
　　2017年9月29日，污泥處理中心項(xiàng)目正式啟動(dòng)調(diào)試。為不影響再生水廠的正常生產(chǎn)，采用外廠污泥進(jìn)行熱水解和消化系統(tǒng)的同步調(diào)試。
　　
　　啟動(dòng)前，消化池實(shí)施污泥接種，種泥來(lái)自其他污泥處理中心的消化污泥。接種量為消化池有效容積的36%。
　　
　　消化池溫度確保38℃左右，加熱熱源為蒸汽鍋爐提供的熱水。由于沼氣還未產(chǎn)出，且市政天然氣外管線還未連通，前期蒸汽鍋爐的氣源采用壓縮天然氣罐車供給。
　　
　　考慮消化池需要穩(wěn)步提升負(fù)荷，先期啟動(dòng)B系列消化池中的8#消化池。計(jì)劃待8#消化池啟動(dòng)成功后，再進(jìn)行其他消化池的啟動(dòng)。根據(jù)計(jì)劃，為避免消化池出現(xiàn)酸化，嚴(yán)格控制消化池進(jìn)泥量。根據(jù)消化池的每日進(jìn)泥量，來(lái)計(jì)算熱水解的處理批次，進(jìn)而確定每日外接最大污泥量，來(lái)確保系統(tǒng)平穩(wěn)調(diào)試。
　　
　　啟動(dòng)階段，以熱水解系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、沼氣產(chǎn)量增加和沼氣中甲烷含量穩(wěn)定為階段性標(biāo)志。
　　
　　3.1.1熱水解系統(tǒng)
　　
　　由前述工藝流程敘述可知，污泥經(jīng)熱水解細(xì)胞破壁后，進(jìn)入消化池進(jìn)行厭氧消化。所以，首先進(jìn)行熱水解系統(tǒng)的調(diào)試。熱水解原理是污泥在165℃和12.5kg蒸汽中蒸煮后閃爆，閃蒸后污泥溫度約105℃，需降溫，才可進(jìn)入消化池。實(shí)際工藝中，是通過(guò)換熱和添加稀釋水進(jìn)行降溫的。熱水解系統(tǒng)的調(diào)試，主要是自控測(cè)試和稀釋水比例的調(diào)整。
　　
　　由于熱水解系統(tǒng)進(jìn)料基本穩(wěn)定（外接污泥含水率在80%左右；本廠污泥含水率在82%左右），穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水解處理后的污泥（即消化池進(jìn)泥）含固量也比較穩(wěn)定。
　　
　　3.1.2沼氣產(chǎn)量
　　
　　消化系統(tǒng)內(nèi)，甲烷菌將有機(jī)物分解，產(chǎn)生沼氣。可將沼氣的產(chǎn)量作為消化系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定的標(biāo)志。
　　
　　3.1.3沼氣中甲烷含量
　　
　　隨著消化系統(tǒng)調(diào)試開(kāi)始，沼氣中甲烷含量從無(wú)到有逐漸穩(wěn)定。由于沼氣中甲烷含量與處理泥質(zhì)有關(guān)，在進(jìn)泥泥質(zhì)穩(wěn)定的前提下，沼氣中的甲烷含量趨于穩(wěn)定數(shù)值，可將沼氣成分中的甲烷含量作為調(diào)試穩(wěn)定的標(biāo)志。
　　
　　3.1.4小結(jié)
　　
　　圖3為8#消化池啟動(dòng)階段沼氣中甲烷含量的變化。從9月29日開(kāi)始，8#消化池率先進(jìn)泥。3d后，8#消化池沼氣甲烷含量達(dá)到40%。從第5天開(kāi)始,沼氣中甲烷含量穩(wěn)定在60%左右。熱水解系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，確保消化池進(jìn)泥含固量基本在8%左右。隨著消化池進(jìn)泥量增加，沼氣產(chǎn)量也明顯增加,且呈線性關(guān)系，詳見(jiàn)圖4、圖5。
　　

　　
　　借鑒8#消化池的啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，截至2017年11月7日，B系列4座消化池完成全部啟動(dòng)。觀察消化池內(nèi)主要指標(biāo)VFA、ALK和NH3-N變化情況，結(jié)果見(jiàn)圖6，進(jìn)入11月以來(lái)，各項(xiàng)指標(biāo)基本趨于穩(wěn)定。VFA均低于2000mg/L,ALK為10000~12000mg/L，NH3-N為2500~3000mg/L，VFA/ALK＜0.3。從2017年12月開(kāi)始，污泥處理中心轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。
　　
　　
　　
　　3.2運(yùn)行分析
　　
　　衡量污泥處理中心運(yùn)行情況，消化系統(tǒng)的運(yùn)行是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于消化系統(tǒng)，擬從設(shè)計(jì)參數(shù)、國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、同類項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)三方面進(jìn)行比較。選取運(yùn)行數(shù)據(jù)為2017年12月~2018年6月運(yùn)行數(shù)據(jù)。
　　
　　3.2.1與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比
　　
　　3.2.1.1處理量
　　
　　對(duì)比時(shí)間段內(nèi)，污泥處理中心平均處理量為564t/d(以含水率80%計(jì))，較設(shè)計(jì)處理量918t/d要少30%。分析處理量較少的原因，主要是由于本廠板框?yàn)V液處理系統(tǒng)—“紅菌”系統(tǒng)正在調(diào)試，板框?yàn)V液COD、氨氮較高，對(duì)現(xiàn)況一期再生水廠沖擊負(fù)荷較大；另一方面的原因是為優(yōu)化污泥處理中心經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，外接污泥優(yōu)先調(diào)配到先期投運(yùn)的其他污泥處理中心。因此，設(shè)計(jì)規(guī)模為1836t/d的污泥中心，暫時(shí)投運(yùn)一半的處理設(shè)施，即918t/d。
　　
　　從處理量變化（見(jiàn)圖7）看，2018年5月中旬開(kāi)始，處理量已經(jīng)提升到800t/d，個(gè)別時(shí)段處理量已經(jīng)超過(guò)設(shè)計(jì)處理量。
　　
　　
　　
　　3.2.1.2有機(jī)物降解率
　　
　　由圖8可知，消化池進(jìn)泥有機(jī)分在54.02%~73.26%，平均進(jìn)泥有機(jī)分為65.6%。4座消化池平均有機(jī)物降解率為49.54%。進(jìn)入2018年6月以來(lái)，隨著進(jìn)泥有機(jī)分略微降低，消化池有機(jī)物降解率有下降趨勢(shì)，但基本維持在42%左右。
　　
　
　　
　　3.2.1.3小結(jié)
　　
　　實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。現(xiàn)況消化系統(tǒng)性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)并超過(guò)設(shè)計(jì)有機(jī)物降解率。現(xiàn)狀處理泥量要少于設(shè)計(jì)處理泥量，待“紅菌”系統(tǒng)調(diào)試完成后和二期再生水廠建成后，再提升處理泥量，進(jìn)一步測(cè)試處理能力。
　　
　　
　　
　　3.2.2國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　3.2.2.1沼氣產(chǎn)率
　　
　　由圖9可見(jiàn)，運(yùn)行期間的沼氣產(chǎn)率為0.75~1.4m3/kgVSS，平均值為1m3/kgVSS。數(shù)值波動(dòng)較小，比較穩(wěn)定。
　　
　　3.2.2.2小結(jié)
　　
　　運(yùn)行數(shù)據(jù)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2，本項(xiàng)目中有機(jī)物分解率、沼氣產(chǎn)率均優(yōu)于上海市工程建設(shè)規(guī)范和國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然沼氣中甲烷含量與進(jìn)泥成分相關(guān)，但從實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（圖10）比較看，甲烷含量為50%~70.3%也在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范圍內(nèi)。
　　
　　3.2.3同類項(xiàng)目對(duì)比
　　
　　選取近年來(lái)國(guó)內(nèi)投產(chǎn)運(yùn)行的大中型厭氧消化系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)有機(jī)物降解率和沼氣產(chǎn)率，可看出本項(xiàng)目主要運(yùn)行指標(biāo)較好。
　　
　　4問(wèn)題及建議
　　
　　4.1外接污泥的影響
　　
　　本項(xiàng)目，設(shè)計(jì)處理泥量以外接車載污泥為主。外接污泥處理量如圖11所示，從實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)看，外接污泥平均占比超過(guò)90%。由于外接污泥均為污水處理廠脫水后污泥，進(jìn)入中心后，需經(jīng)熱水解預(yù)處理，方可進(jìn)入消化系統(tǒng)。但是，由于外接污泥來(lái)自各個(gè)污水處理廠，其污水和污泥處理工藝差異較大，導(dǎo)致污泥有機(jī)分、含砂量、含渣量有波動(dòng)，對(duì)于污泥處理中心來(lái)說(shuō)，尤其需注意含渣量的影響。
　　
　　含渣量較多，導(dǎo)致熱水解等預(yù)處理工藝段出現(xiàn)儀表、泵和管線堵塞。由于本項(xiàng)目污泥接收、污泥熱解等均為密閉環(huán)節(jié)，對(duì)于浮渣堵塞管線問(wèn)題，一方面采取加水進(jìn)行污泥稀釋，改善污泥流動(dòng)性，減少堵塞發(fā)生；另一方面，堵塞嚴(yán)重情況下，進(jìn)行設(shè)備停機(jī)清理。加水進(jìn)行污泥稀釋，雖然能暫時(shí)減緩堵塞狀況，但是，由于加水降低了污泥含固量，導(dǎo)致系統(tǒng)水力負(fù)荷加大，有機(jī)負(fù)荷減少，會(huì)降低后繼消化系統(tǒng)的效率。設(shè)備停機(jī)清理，也會(huì)影響整體處理能力。
　　
　　針對(duì)堵塞情況，建議在實(shí)際生產(chǎn)中，一是通過(guò)固定儀表、設(shè)備、管線檢修維護(hù)周期來(lái)預(yù)防堵塞的發(fā)生；二是建議增加關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵備件的備用量；三是增設(shè)反沖管線，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管線反沖功能；四是有條件的情況下，外運(yùn)污泥的污水處理廠在其脫水段增設(shè)除渣、除砂裝置。
　　
　　4.2污泥降溫
　　
　　傳統(tǒng)中溫厭氧消化，是采用外熱源供給消化池加熱，尤其冬季，需要大量熱源來(lái)維持消化池內(nèi)溫度。而本項(xiàng)目采用的熱水解預(yù)處理工藝（熱水解工藝要求在165℃蒸汽中進(jìn)行污泥蒸煮），需關(guān)注污泥換熱降溫。尤其夏季，要密切關(guān)注換熱器換熱效率。
　　
　　建議根據(jù)不同季節(jié)，制定換熱器的清理周期；在循環(huán)水管路上增設(shè)過(guò)濾器，方便管道清洗；考慮設(shè)置緊急冷卻系統(tǒng)，以提升溫度應(yīng)急控制能力。
　　
　　4.3系統(tǒng)銜接
　　
　　本項(xiàng)目，按照工藝流程分為熱水解、消化、板框和濾液處理4個(gè)子系統(tǒng)。其中，熱水解系統(tǒng)是前提。在實(shí)際啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中，因極為重視熱水解和消化系統(tǒng)，極易忽略濾液處理系統(tǒng)。
　　
　　運(yùn)行期間測(cè)試，板框?yàn)V液中氨氦和COD情況如圖12所示。
　　
　　
　　
　　由圖12可知板框?yàn)V液中氨氮、COD含量較高。氨氮平均值為2232mg/L，COD平均值為2735mg/L，不單獨(dú)處理直接排到再生水處理廠，氨氮和COD對(duì)于生物處理將是極大的挑戰(zhàn)。
　　
　　本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的濾液處理系統(tǒng)是采用北排自主研發(fā)“紅菌”技術(shù)處理。但由于“紅菌”系統(tǒng)培養(yǎng)調(diào)試需要時(shí)間，實(shí)際“紅菌”系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行略滯后于熱水解、消化和板框系統(tǒng)的運(yùn)行，導(dǎo)致調(diào)試期間，配套再生水廠因進(jìn)水水質(zhì)面臨風(fēng)險(xiǎn)。
　　
　　針對(duì)這種情況，建議類似污泥處理中心在運(yùn)行調(diào)試之前，先期做好濾液處理系統(tǒng)的調(diào)試與接種培養(yǎng)，以降低配套再生水廠的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
　　

　　此污泥處理中心采用技術(shù)是熱水解-厭氧消化-板框脫水工藝，污泥毒性大、微生物多的特點(diǎn)，需要進(jìn)行熱水解處理系統(tǒng)，此工藝是目前最為安全高效。污泥厭氧消化，有機(jī)物分解率和沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)了集中式污泥處理中心污泥減量化和資源化的功能設(shè)置目標(biāo)。