刘庆达

(1.天津泰达水业有限公司 天津300457；2.天津市裕川微生物制品有限公司 天津300457)

党的十八大首次提出“美丽中国”，将生态文明纳入“五位一体”总体布局，生态环境保护已逐渐上升至国家战略层面。活性污泥作为污水处理的衍生物，含有易降解有机物、恶臭物质、病原体等，在运输和处置环节中易发生二次污染，但长期以来却得不到应有的重视，“重水轻泥”的尴尬局面长期难以摆脱。预计至2020年，全国污泥产量将突破6000万t[1]，若得不到有效处置，将给我国环境带来极大的安全隐患。

高温热水解预处理技术是通过高温高压热水解及卸压时产生的闪蒸爆破条件，使得污泥中的微生物细胞破壁，致其胶体结构溶解、有机质充分释放，黏度大幅降低[2]。经处理后的污泥能极大提高后续脱水性能，提高能源回收效率。

江苏地区经济发达，人口众多，污水处理率较高，污泥产量大于全国大多省份。截至2015年底，全省共建有污水处理厂797座，实际处理污水量46.22亿t，污泥产生量314万t[3]。2016年江苏省13个省辖市产生的活性污泥为22万t，其中苏南经济发达地区的无锡、常州、苏州三市的产生量占全省总产生量的76%，其余10个省辖市的产量只占24%。所以本文所述中试试验选择苏州某市政污水处理厂作为试验对象，针对苏州地区污泥有机质高的特点，论证污泥热水解技术在苏州地区的适用性，为该地区污泥处理处置提供思路。

1 试验设计

1.1 试验目的

本实验选定污水厂主要处理苏州城区西南片区的生活污水，设计处理能力18万t，具有一定的地域代表性。本实验设定工艺目标为含水率降至40%，有机质含量降解40%，通过实验获取合理的工艺条件并记录固化残渣及滤液的理化性质。

1.2 试验方法

如图1所示，将脱水污泥与水、水解药剂按一定比例进行调和，在加热的环境下进行水解反应，反应后物料进入闪蒸系统，经过剧烈的降温降压进一步促使微生物细胞裂解，释放胞内水分，反应后物料进入板框压滤机进行固液分离，分离后残渣及滤液分别取样检测含水率、有机质、重金属等理化指标。

图1 工艺流程图Fig.1 Process flow chart

1.3 试验装置

本试验在选定污水厂内建设一套处理能力为1t/d的中试装置(图2)，设备安装在污泥脱水机房以便于接取物料。全套装置由反应釜(带搅拌器)、闪蒸釜(带搅拌器)、板框压滤机、电气控制柜组成，采用人工进泥方式，每次进泥量为0.5t，每天可进泥1～2次。

图2 现场试验装置图Fig.2 Field equipment drawing

2 运行调试

试验共进行26次，由于设备调试期间工艺不稳定，造成6次试验数据不具备参考性，选择剩余20次试验作为分析对象。总脱水污泥处理量约9.8t，污泥平均含水率为79%，平均有机质含量58%，水解药剂添加比例为3%～7%。每批次试验检测原泥和残渣的总重、含水率、有机质，随机选择6个批次增加检测原泥、残渣、滤液的重金属、蛔虫卵、粪大肠杆菌等其他指标。

3 试验结果

3.1 减量化处理效果

由图3可知，试验用单批次脱水污泥平均重量为492kg，干化残渣平均重量为194kg，平均减量比为60.6%。

干化残渣平均含水率为47%，自然晾晒48h后含水率均降至40%以下。

图3 污泥热水解处理减量化效果Fig.3 Reduction effect of thermal hydrolysis of sludge

3.2 稳定化处理效果

由图4可知，试验用单批次脱水污泥平均有机质含量为61.0%，干化残渣有机质含量为32.5%，平均降解率为46.7%。

图4 污泥热水解稳定化处理效果Fig.4 Stabilization effect of thermal hydrolysis of sludge

3.3 无害化处理效果

处理后污泥残渣检测结果显示蛔虫卵死亡率100%，粪大肠杆菌群小于0.3MPN/g，满足相关卫生学指标要求。

由图5可知，污泥中的重金属大部分进入残渣中，滤液中重金属含量可忽略不计，保证了滤液用于厌氧消化等能源回收方式的可行性。

图5 污泥热水解对重金属的削减效果Fig.5 Reduction effect of sludge thermal hydrolysis on heavy metals

4 结 论

试验分析表明，污泥热水解预处理技术在苏州地区具有适用性。其减量化效果明显，但板框压滤机脱水后的残渣含水率未能直接降至40%以下，需要继续处理才能达到相关标准要求。稳定化、无害化效果较好，微生物破壁明显，胞内水分能够充分释放，有机质含量明显降低，重金属等有害物质多固化在干化残渣中，大幅降低了二次污染的可能性，提高了滤液回收利用时的安全保障。

考虑到国内污水厂进水水质的不稳定性，污泥性状存在大幅波动的可能，热水解技术在实际应用时应综合考虑环境生态效益、经济效益、处理成本、技术限制等因素，采取模块化思维，积极组合其他的污泥处理技术，实现污泥处理处置的经济效益和环境效益最大化。