刘明正

摘 要：以广东某污水厂的中试为基础，分析、探索自热式高温好氧消化技术对污泥消化程度的影响，并总结工艺优点。

关键词：污泥好氧消化；同步硝化反硝化；提高VS/TS的预处理

自热式污泥好氧消化-ATAD（Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion）技术是近年来受到关注的污泥稳定和减量技术。在好氧环境条件下，微生物通过自身的放热反应，将部分热量补充系统的能量消耗，其余热量用于提高反应系统的温度，达到高温好氧消化的目的。自热式好氧消化主要是以污泥中挥发性有机物为食料，在嗜热细菌的作用下发生融胞反应，将融胞释放的蛋白质、多糖等营养物质进行充分的降解，产生二氧化碳、水、高浓度的氨氮，反应释放出的热量把系统温度维持在55-65oC温度范围。自热式好氧消化处理的污泥是经过浓缩后含固率为3-7%的污泥，在系统内停留12天左右，持续在55-65oC高温范围下，达到巴氏灭菌的效果。挥发性有机物通过好氧消化的降解率为50-70%，从而达到了污泥减容的需求。其反应过程如下：

1 养料

ATAD使污泥达到彻底的稳定化，减量化，无害化的要求，当重金属不超标时也能达到污泥资源化的效果。其处理工艺流程如下图。

污泥经过自热式好氧消化单元处理后，会产生高浓度的含氨氮污水，浓度会高达500-2000mg/L，直接排到污水处理厂就会对污水处理厂造成冲击负荷，针对好氧消化单元产生比较高浓度的氨氮，我们配套建立一个同步硝化反硝化单元（SNDR），对高浓度的氨氮进行进一步降解。通过同步硝化反硝化之后，污泥基本上达到了稳定化，减量化，无害化、资源化的要求。因为里面挥发性有机份含量降得比较低，污泥中的无机份含量相对较高。采用离心脱水，就能取得含固率为30-35%的污泥，基本满足土地改良用泥质标准的需求。如果出泥需要满足园林绿化用泥质或者其他标准的要求，可以与其他的工艺路线相结合。

中国不同地方的污泥，VS和TS的比值范围差距很大，南方区域污泥的VS/TS比值约为30%。而北方的污泥比如北京高碑店污水厂的污泥VS/TS比值高达70%，针对比值过低的污泥应该在好氧消化之前进行预处理，来提高该比值到50%以上，以保证好氧消化所需要的足够的有机份。针对南方地区VS/TS比值过低的情况，应该在好氧消化前设置预处理工艺段，比较适宜的工艺路线是超细格栅+旋流分离相结合的方法，然后经过浓缩机浓缩后，得到约5%含固率的浓缩污泥，即可进入好氧消化单元进行正常的处理了。

结合我们在广东某污水厂的中试案列，厂内的剩余污泥经过超细格栅+旋流分离+污泥浓缩的预处理之后，进到了好氧消化单元，当温度逐渐的提高到了46oC以上时（嗜热细菌在高于这个温度后降解效果会逐步增加，这个温度是嗜热细菌能够逐步成为优势菌种的起始温度），接近一周的时间温度稳定在55-60oC的范围，在这个温度范围之间，我们取样进行了测试，致病菌基本上检测不到，对VS降解率达到50%以上，我们首次利用国内的污泥逐步培养驯化出了适应ATAD单元环境的嗜热细菌，并逐步使污泥达到了减量化、稳定化，无害化。同时因为这个项目重金属不超标，也可以作为后续资源化利用。

在好氧消化的工程中，有两个工艺段的设备是关键，包括集搅拌和曝气于一体的射流曝气装置和泡沫控制装置，在工程上尤其要重视。

进入到好氧消化单元的污泥为经过浓缩的含固率为6.8%的浓缩污泥，ATAD工艺温度范围55-65oC，PH8-8.5，通过同步硝化反硝化之后，不但对氨有了很好的去除效果，同时又有进一步减容的效果。在ATAD+SNDR这两个单元处理之后，可直接进后续的浓缩脱水单元而没有任何的臭味了，仅是一种泥煤的味道（因为绝大部分引起臭味的挥

发性有机物均已降解消化），脱水后的污泥在国外是作为土壤的改良剂来利用的，在国内，脱水后污泥在重金属不超标前提下，已满足土地改良用泥质标准要求。如果要满足更高的处理标准，比如园林绿化的需求，则还要对脱水污泥做进一步的干化，ATAD自热式好氧消化单元因其温度处于55-65oC的高温阶段，可从其中提取废热用于脱水之后泥饼的进一步干化。采用热泵来回收热量，在不太增加运行费用基础上就能够取得含固率60%的污泥，同样在重金属不超标的前提下，满足园林绿化的需求。

2 运行费用

ATAD+SNDR 折合80%含水率的污泥的運行费用约为：55元/吨；

污泥浓缩+ATAD+SNDR+干化床余热利用 折合80%含水率的污泥的运行费用约为：150元/吨。

污泥好氧消化ATAD单元具有以下优势：总固体减量50%，挥发固体减量60-70%，与传统厌氧消化相比可节省1/3以上池容，高温高PH环境几乎杀灭污泥中全部病原体，使产物彻底无害化，稳定化，资源化。达到美国A级生化固体（各项有毒有害指标达到环境允许标准）规格，容易作最终处理，回收热量用于脱水污泥干化处理，最终脱水泥饼含固率约30%-35%，污泥脱水后臭味低，没有厌氧消化的沼气爆炸危险。

由于好氧消化工艺具有操作简单、投资少、出泥性质好等优点，近年来在国外已经有大量应用案例，并在实际运行中验证了好氧消化的可行性。随着政府对污泥处理的进一步重视，随着环境监管的进一步加强，污泥好氧消化会在市场上得到大量的应用。