介紹了高安屯污泥處理中心項目的基本情況，重點分析調(diào)試與運行中的關鍵技術(shù)參數(shù)，并與國內(nèi)、行業(yè)內(nèi)同類項目進行對比。針對項目特點，對于項目運行中存在的問題，提出建議與對策。

1 項目概況

高安屯污泥處理中心項目位于北京朝陽與通州交接處，臨近朝陽區(qū)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園。主體工程包括污泥處理廠1座，處理規(guī)模1 836 t/d（以含水率80%計），為目前國內(nèi)最大的集中式污泥處理工程。配套再生水廠1座，處理規(guī)模20萬m³/d，再生水廠工程分兩期建設。

截至2018年6月底，污泥處理廠設施全部建成，除A系列消化池外（消化系統(tǒng)分為Ａ、Ｂ兩個系列，每個系列包含４座消化池），建成設施全部投入運行，沼氣發(fā)電設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m³/d）建成投產(chǎn)，再生水廠二期工程預計2018年10月試運行。

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，用于林地綠化等。工藝流程見圖1。

污泥處理廠的進泥來源于兩部分，少量為再生水廠預脫水污泥，通過泵送入熱水解進泥緩存?zhèn)}；大量為外廠裝車運輸來的污泥，卸入污泥接收倉。污泥在接收倉暫存后送入熱水解進泥緩存?zhèn)}；然后進入熱水解系統(tǒng)進行細胞破壁。經(jīng)熱水解處理的污泥，冷卻降溫后，進入污泥消化池進行厭氧消化。消化后的污泥在板框脫水機房進行脫水至含水率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水提升泵房。

計劃處理的外廠運輸污泥為北苑、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。再生水廠設計處理規(guī)模為20萬m³/d。污水采用A2/O工藝進行生化處理，再進入砂濾池進行深度處理。高品質(zhì)再生水通過配水泵房，進入再生水水管網(wǎng)，進行綜合利用，部分出水補充景觀用水。再生水廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水后被泵送到污泥處理廠，進行污泥處理。工藝流程見圖2。

3 運行調(diào)試

3.1 系統(tǒng)啟動

2017年9月29日，污泥處理中心項目正式啟動調(diào)試。為不影響再生水廠的正常生產(chǎn)，采用外廠污泥進行熱水解和消化系統(tǒng)的同步調(diào)試。

啟動前，消化池實施污泥接種，種泥來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)步提升負荷，先期啟動B系列消化池中的8#消化池。計劃待8#消化池啟動成功后，再進行其他消化池的啟動。根據(jù)計劃，為避免消化池出現(xiàn)酸化，嚴格控制消化池進泥量。根據(jù)消化池的每日進泥量，來計算熱水解的處理批次，進而確定每日外接最大污泥量，來確保系統(tǒng)平穩(wěn)調(diào)試。

啟動階段，以熱水解系統(tǒng)穩(wěn)定運行、沼氣產(chǎn)量增加和沼氣中甲烷含量穩(wěn)定為階段性標志。

3.1.1 熱水解系統(tǒng)

由前述工藝流程敘述可知，污泥經(jīng)熱水解細胞破壁后，進入消化池進行厭氧消化。所以，首先進行熱水解系統(tǒng)的調(diào)試。熱水解原理是污泥在165 ℃和12.5 kg蒸汽中蒸煮后閃爆，閃蒸后污泥溫度約105 ℃，需降溫，才可進入消化池。實際工藝中，是通過換熱和添加稀釋水進行降溫的。熱水解系統(tǒng)的調(diào)試，主要是自控測試和稀釋水比例的調(diào)整。

由于熱水解系統(tǒng)進料基本穩(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)定運轉(zhuǎn)的熱水解處理后的污泥（即消化池進泥）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)定的標志。

3.1.3 沼氣中甲烷含量

隨著消化系統(tǒng)調(diào)試開始，沼氣中甲烷含量從無到有逐漸穩(wěn)定。由于沼氣中甲烷含量與處理泥質(zhì)有關，在進泥泥質(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)定的標志。

3.1.4 小結(jié)

圖3為8#消化池啟動階段沼氣中甲烷含量的變化。從9月29日開始，8#消化池率先進泥。3 d后，8#消化池沼氣甲烷含量達到40%。從第5天開始,沼氣中甲烷含量穩(wěn)定在60%左右。熱水解系統(tǒng)運行穩(wěn)定，確保消化池進泥含固量基本在8%左右。隨著消化池進泥量增加，沼氣產(chǎn)量也明顯增加,且呈線性關系，詳見圖4、圖5。

借鑒8#消化池的啟動經(jīng)驗，截至2017年11月7日，B系列4座消化池完成全部啟動。觀察消化池內(nèi)主要指標VFA、ALK和NH3-N變化情況，結(jié)果見圖6，進入11月以來，各項指標基本趨于穩(wěn)定。VFA均低于2 000 mg/L,ALK為10 000~12 000 mg/L，NH3-N為2 500~3 000 mg/L，VFA/ALK＜0.3。從2017年12月開始，污泥處理中心轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運行階段。

3.2 運行分析

衡量污泥處理中心運行情況，消化系統(tǒng)的運行是關鍵環(huán)節(jié)。對于消化系統(tǒng)，擬從設計參數(shù)、國家/行業(yè)標準、同類項目運轉(zhuǎn)三方面進行比較。選取運行數(shù)據(jù)為2017年12月~2018年6月運行數(shù)據(jù)。

3.2.1 與設計參數(shù)對比

3.2.1.1 處理量

對比時間段內(nèi)，污泥處理中心平均處理量為564 t/d(以含水率80%計)，較設計處理量918 t/d要少30%。分析處理量較少的原因，主要是由于本廠板框濾液處理系統(tǒng)—“紅菌”系統(tǒng)正在調(diào)試，板框濾液COD、氨氮較高，對現(xiàn)況一期再生水廠沖擊負荷較大；另一方面的原因是為優(yōu)化污泥處理中心經(jīng)濟運行，外接污泥優(yōu)先調(diào)配到先期投運的其他污泥處理中心。因此，設計規(guī)模為1 836 t/d的污泥中心，暫時投運一半的處理設施，即918 t/d。

從處理量變化（見圖7）看，2018年5月中旬開始，處理量已經(jīng)提升到800 t/d，個別時段處理量已經(jīng)超過設計處理量。

3.2.1.2 有機物降解率

由圖8可知，消化池進泥有機分在54.02%~73.26%，平均進泥有機分為65.6%。4座消化池平均有機物降解率為49.54%。進入2018年6月以來，隨著進泥有機分略微降低，消化池有機物降解率有下降趨勢，但基本維持在42%左右。

3.2.1.3 小結(jié)

實際運行現(xiàn)狀與設計參數(shù)對比結(jié)果見表1�，F(xiàn)況消化系統(tǒng)性能穩(wěn)定，實現(xiàn)并超過設計有機物降解率�，F(xiàn)狀處理泥量要少于設計處理泥量，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，進一步測試處理能力。

3.2.2 國家/行業(yè)標準

3.2.2.1 沼氣產(chǎn)率

由圖9可見，運行期間的沼氣產(chǎn)率為0.75~1.4 m³/kgVSS，平均值為1 m³/kgVSS。數(shù)值波動較小，比較穩(wěn)定。

3.2.2.2 小結(jié)

運行數(shù)據(jù)與行業(yè)標準規(guī)范對比結(jié)果見表2，本項目中有機物分解率、沼氣產(chǎn)率均優(yōu)于上海市工程建設規(guī)范和國家行業(yè)標準。雖然沼氣中甲烷含量與進泥成分相關，但從實際運行數(shù)據(jù)（圖10）比較看，甲烷含量為50%~70.3%也在標準規(guī)范范圍內(nèi)。

3.2.3 同類項目對比

選取近年來國內(nèi)投產(chǎn)運行的大中型厭氧消化系統(tǒng)進行對比，結(jié)果見表3。根據(jù)有機物降解率和沼氣產(chǎn)率，可看出本項目主要運行指標較好。

4 問題及建議

4.1 外接污泥的影響

本項目，設計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，從實際運行數(shù)據(jù)看，外接污泥平均占比超過90%。由于外接污泥均為污水處理廠脫水后污泥，進入中心后，需經(jīng)熱水解預處理，方可進入消化系統(tǒng)。但是，由于外接污泥來自各個污水處理廠，其污水和污泥處理工藝差異較大，導致污泥有機分、含砂量、含渣量有波動，對于污泥處理中心來說，尤其需注意含渣量的影響。

含渣量較多，導致熱水解等預處理工藝段出現(xiàn)儀表、泵和管線堵塞。由于本項目污泥接收、污泥熱解等均為密閉環(huán)節(jié)，對于浮渣堵塞管線問題，一方面采取加水進行污泥稀釋，改善污泥流動性，減少堵塞發(fā)生；另一方面，堵塞嚴重情況下，進行設備停機清理。加水進行污泥稀釋，雖然能暫時減緩堵塞狀況，但是，由于加水降低了污泥含固量，導致系統(tǒng)水力負荷加大，有機負荷減少，會降低后繼消化系統(tǒng)的效率。設備停機清理，也會影響整體處理能力。

針對堵塞情況，建議在實際生產(chǎn)中，一是通過固定儀表、設備、管線檢修維護周期來預防堵塞的發(fā)生；二是建議增加關鍵設備、關鍵備件的備用量；三是增設反沖管線，以實現(xiàn)自動化管線反沖功能；四是有條件的情況下，外運污泥的污水處理廠在其脫水段增設除渣、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，需要大量熱源來維持消化池內(nèi)溫度。而本項目采用的熱水解預處理工藝（熱水解工藝要求在165 ℃蒸汽中進行污泥蒸煮），需關注污泥換熱降溫。尤其夏季，要密切關注換熱器換熱效率。

建議根據(jù)不同季節(jié)，制定換熱器的清理周期；在循環(huán)水管路上增設過濾器，方便管道清洗；考慮設置緊急冷卻系統(tǒng)，以提升溫度應急控制能力。

4.3 系統(tǒng)銜接

本項目，按照工藝流程分為熱水解、消化、板框和濾液處理4個子系統(tǒng)。其中，熱水解系統(tǒng)是前提。在實際啟動調(diào)試過程中，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)。

運行期間測試，板框濾液中氨氦和COD情況如圖12所示。

由圖12可知板框濾液中氨氮、COD含量較高。氨氮平均值為2 232 mg/L，COD平均值為2 735 mg/L，不單獨處理直接排到再生水處理廠，氨氮和COD對于生物處理將是極大的挑戰(zhàn)。

本項目設計的濾液處理系統(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)試需要時間，實際“紅菌”系統(tǒng)的調(diào)試運行略滯后于熱水解、消化和板框系統(tǒng)的運行，導致調(diào)試期間，配套再生水廠因進水水質(zhì)面臨風險。

針對這種情況，建議類似污泥處理中心在運行調(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行風險。

5 結(jié)論

高安屯污泥處理中心項目采用熱水解-厭氧消化-板框脫水工藝，自2017年9月運行以來，整體運行穩(wěn)定。處理外接污泥占總處理量的90%以上；采用先進的熱水解預處理系統(tǒng)，安全穩(wěn)定高效；污泥厭氧消化，有機物分解率和沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定。實現(xiàn)了集中式污泥處理中心污泥減量化和資源化的功能設置目標。

原標題:給水排水 |案例：國內(nèi)最大污泥集中式處理工程的調(diào)試與運行