中科院 王東升 : 熱水解厭氧污泥新型調(diào)理技術(shù)的開發(fā)及工程應(yīng)用
原創(chuàng)：中科院 王東升water8848
題 目：熱水解厭氧污泥新型調(diào)理技術(shù)的開發(fā)及工程應(yīng)用
報告人：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 王東升 研究員
王東升：大家晚上好。很高興來到潘家園，這是一個很特殊的地方，實際上大家到邊上可以套一下古玩，我們今天來這里的目的希望從污泥中淘到黑金。我主要是針對熱水解的消化污泥，因為污泥的報告內(nèi)容比較多，我想是重點結(jié)合一下熱水解污泥給我們帶來的一些挑戰(zhàn)以及它的一些將來怎么去做一些基礎(chǔ)開發(fā)與工程應(yīng)用。
污泥大家已經(jīng)非常了解了，從微觀過程中看污泥的結(jié)構(gòu)還是很好玩兒的結(jié)構(gòu)。那么我們可以看到這里面包括了很多東西，有無機顆粒物，也有有機的，更有EPS，剛才很多都提到了污泥的結(jié)構(gòu)。那么我們是從污泥的調(diào)理來看，如何來脫水，那么從這個結(jié)構(gòu)中，我們可以看到主要是有兩個方面。首先是污泥如何能夠脫水，它的可濾性拒絕域溶解性EPS的含量，脫水講究效率，要看污泥的結(jié)構(gòu)形成的濾餅的結(jié)構(gòu)，所以從這兩個方面考慮脫水性能。熱水解之后，對于這個又整個打破了。
熱水解的營養(yǎng)消化的污泥和剩余污泥來做一個對比，PH值，厭氧消化PH值達(dá)到7.6，堿性，剩余的污泥是弱酸性。另外這是有機質(zhì)的含量，當(dāng)然它這個污泥有機質(zhì)含量降低了一些，北京的泥有機分的含量非常之高，冬天的時候可以達(dá)到60-80。另外一個很重要的特點就是剛才很多都提，前面的提高都提到了，SCOD含量大幅度的上升，這樣對我們污泥的調(diào)理帶來嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，污泥調(diào)理劑藥劑投加量大幅度的上升，如何解決這個難題，后面會提到。另外污泥的含量，顆粒物的含量是大幅度上升，比我們一般性的污泥是在97-98%。湖南是可以達(dá)到91%，這樣我們在調(diào)理過程污泥最佳的一個含固率要做一些調(diào)整�？梢钥吹轿覀冏鲱}解CST值非常高，這是一個特點�？傮w來說SEPS含量高，主要是蛋白質(zhì)類，過濾性能比較差，碳酸鹽濃度高，PH緩沖能力比較強，熱水解之后，蛋白質(zhì)的含量上升了，從上面的熒光圖可以看到，SEPS組成會發(fā)生變化。
我們需要構(gòu)建一個熱水解厭氧污泥調(diào)理的評價體系，首先包括三個方面，一個是基本脫水性能，一個是濾液水質(zhì)含量，和泥餅的性質(zhì)�；镜拿撍阅馨ǹ蔀V性，進(jìn)泥量，泥餅含水率，其實我們后面會提到，污泥的脫水含量可以到55-50。那么濾液的水質(zhì)，推出了厭氧氨氧化工藝，要求的濃度比較高，盡量不降低它的堿度，這是比較大的挑戰(zhàn)。另外泥餅對PH值要求保持在中線，因為最后能夠農(nóng)用或者綠化使用。
進(jìn)一步看一下污泥中的調(diào)理有哪些問題。首先是EPS物質(zhì)，就是它有一定的酸堿的緩沖的作用。另外就是產(chǎn)生了大量的碳酸根、碳酸氫根，這些物質(zhì)如何在調(diào)理過程中，不把它消化掉，還有磷酸根，另外硫化物，如果硫化條件下變成硫化氫是惡臭氣體。這是污泥中的這么一些比較復(fù)雜的一些成份。熱水解之后，我們說還包含在這里面進(jìn)一步去考慮。最重要的因素就是濾后的水對后續(xù)，因為里面含有一些COD回到污水處理廠之后要進(jìn)行進(jìn)一步的處理，不能影響厭氧氨氧化過程。這里面紅菌PH值是6-8.5，如果以前小紅門，高碑店的控制的PH值在6左右，所以濾后水偏酸性的話就影響這個工藝過程，就會影響紅菌的活性，這是必須要注意的。
另外我們針對消化污泥，我們做的一些藥劑的選擇。我們發(fā)現(xiàn)不同的藥劑，它對CST值，調(diào)理有兩個參數(shù)，一個是CST值和SRF。這兩個參數(shù)都很好反映的污泥的可濾性。那么對不同的藥劑篩選之后，我們發(fā)現(xiàn)單一的藥劑只能脫到含水率70%左右就已經(jīng)，就是CST值達(dá)70很難下去了。后來我們采用了復(fù)合調(diào)理方式可以達(dá)到降到含水率40%左右，采用SRF的評價都可以做的很好。進(jìn)一步考察兩種藥劑復(fù)配之后進(jìn)行的調(diào)理，不同的投配率，絮體成長型非常好，顆粒得到快速的增長，熱水解之后的另一個特征就泥越來越細(xì)，實際上進(jìn)行高壓煮熟，都解體了。另外從熒光圖譜看到調(diào)理之后有機物組成的情況，這是熱水解的消化后的泥主要是含有蛋白質(zhì)和腐植酸之類的，單一的調(diào)理，去掉一部分，經(jīng)過復(fù)合調(diào)理得到大量的去除，對總氮和腐植酸的去除率得到上升。如果過高導(dǎo)致EPS釋放。這是一個優(yōu)化的過程。
再看實際運行的情況，這是小紅門水廠的調(diào)理系統(tǒng)，總共是一個8組240立方的調(diào)理池，這個調(diào)理池在設(shè)計的時候偏大了一點。壓濾機是800平米隔膜壓濾機，設(shè)計產(chǎn)能是180噸干泥，后來選擇了兩種復(fù)合藥劑進(jìn)行了一個實驗。我們看采用的原泥含水率是在95%左右，投加量固定，最后脫水污泥含水率在58%-60%之間。進(jìn)泥量在80。由于原泥的含固率增加，因為是剩余污泥的含量一般是97、98，進(jìn)泥量在80多，雖然減少了，但是處理率還是增加了。這是三個多月前的結(jié)果，剩余污泥跟熱水解消化污泥復(fù)配的泥，目前含水率降到55%左右。
來看一下復(fù)合調(diào)理和石灰鐵的綜合對比。都以一噸來算，復(fù)合調(diào)理之后干重，因為有一個投配率增加到1.1，氯化鐵石灰達(dá)到1.3噸。泥餅60，濕泥餅2.75，深度脫水系統(tǒng)產(chǎn)能達(dá)到20%�，F(xiàn)在控制在PH值在7.5左右，氯化鐵和石灰是強堿性。濾液可以削減30%左右，采用復(fù)合調(diào)理之后，盡量少損失一些。
調(diào)理是一個系統(tǒng)的工程，除了調(diào)理劑的反應(yīng)跟深度脫水的考慮，另外就是濾布，濾布選擇非常的關(guān)鍵，這對于深度脫水來說是一個很重要的。另外就是濾布的清洗，我們可以看到一個是表層的污染物，一個主要是蛋白質(zhì)污染物的和油脂物質(zhì)。另外有一些不可逆污染在濾布的生成。這是一些表觀的一些濾布的污染，經(jīng)過化學(xué)清洗可以很好的恢復(fù)。我們跟北排成立了公關(guān)小組對清洗的濾布也做了一些工作。
剛才提到了脫水是一個系統(tǒng)工程，我們主要根據(jù)我們的運行經(jīng)驗提出了四個方面。一個是提高污泥濃縮效率和選擇高效濃縮方式。這個我們要結(jié)合80%的泥，剩余污泥，還有熱水解的污泥，它的濃度，調(diào)理前的調(diào)理非常關(guān)鍵。前期的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，大概在96%左右是一個比較好的濃度的選擇。另外是化學(xué)調(diào)理精細(xì)化控制，這個濃度變化導(dǎo)致過量，導(dǎo)致污泥脫水性能惡化。編輯人工智能PLC的優(yōu)化，另外就是濾布的清洗。
今天在這里主要是能夠把污泥的產(chǎn)業(yè)能夠做到極致。污泥分成三大類，污染重的我們就要拿去燒掉或者生物活性炭也可以，如果資源化的，堅持走資源化。我接觸污泥2005年在銀川的開始做一些污泥的脫水和資源化，好氧堆肥進(jìn)行結(jié)合。從這里我們發(fā)現(xiàn)這個是很有意思的過程。我曾經(jīng)到澳大利亞想去推廣深度脫水的技術(shù)，后來發(fā)現(xiàn)根本行不通，因為在歐美或者是澳大利亞主要是它的成分，因為把工業(yè)污水截留開，所以一般是比較好的市政污泥，所以完全可以資源化。我們在銀川和大慶做的事情可以跟大家做一下分享。資源化要選擇一個，需要有一個很好的資源化的途徑，我們選擇了牡丹。牡丹是具有觀賞價值，又是屬于灌木可以做綠化，第三個就是還可以長牡丹仔榨油，牡丹仔是非常稀缺的油品，比橄欖油的油品還要好，大家可以去銀川看一看我們幾千畝的牡丹種植園。還有苜蓿草的養(yǎng)殖，這是在當(dāng)?shù)乜拷鼉?nèi)蒙，苜蓿草的需求量非常之大。還可以種有機葡萄，注冊有機肥，如果上化肥的葡萄糖分20%左右，而它可以達(dá)到28%、29%。因為我們發(fā)現(xiàn)污泥處置過程中還有不能忽視的臭味，臭味目前來說也是一個非常熱的技術(shù)，污泥除臭首先進(jìn)行溯源，進(jìn)行臭味分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。第二個污泥處置過程中經(jīng)過調(diào)理你在酸性條件下，中性條件下，堿性條件下，反映過程中臭味的控制和去除。我們和北排合作，進(jìn)行除臭的合作研發(fā)，進(jìn)行物化的除臭，擴(kuò)展到生物只要行業(yè)的臭味，污水廠，污泥的臭味，經(jīng)過物理法，化學(xué)法，生物法的集成可以很好的除臭。
最后也給大家一個參考，因為臭非常敏感，將來電子鼻，環(huán)保機器人這方面的研究也是一個非常熱點的方向。如果發(fā)展出電子鼻的技術(shù)，每個污水處理廠都要裝一臺，希望大家能夠一起去做探索性的工作，謝謝大家！
主持人（主持人： 單明煥 博士 國家特聘專家 艾爾旺新能源環(huán)境有限公司 首席科學(xué)家 ）：非常感謝王東升研究員做的精彩的報告，是針對熱水解解污泥后續(xù)帶來的問題怎么解決，加一些調(diào)理劑，他的工作結(jié)果工作內(nèi)容，工作經(jīng)驗給大家做了介紹。對以后的工作有借鑒的意義。
題 目：熱水解厭氧污泥新型調(diào)理技術(shù)的開發(fā)及工程應(yīng)用
報告人：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 王東升 研究員
