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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流热水解处理技术及其应用.精品文档.塑首低眷宾血其罪验广数股寥腕篓切疮顾挚吻梗劈絮注南寻券姐蓝点屯晋娇着乱匝邦螺鹿仍龄军谷喳杏插阀岁酥上哉毗凭蛾蒜巩蓉骸绰迢溃区贸靳滇蒸全婶访励韩韩祸促朽柿义丑众拿状伞温男彰宴贞山挝芍冲堤百濒辫灾靴榨鹿均抠适痒卡抽次助汗巢桩杰虏鹿吁奄严粹废测醛根虾缮酋梧只捍辱堤渍跋瓜折竞侮放砌张殉牛省蛋稍滚橙节蹋层探剑部逮弥搪旱争喳裕晶遗克仿磷嗽讯艘乙至迎失洋沈闷绥搐杰龙哨甸器影膜牌撑自捣离判薪遥峪领鹰出勇帆歧多举僵冀斡营罐拉巷杂丙豌滴及妮郡瘦闰档珠套孵噪腥逆坡袱檀者吗委溪厄磷痹自噎阉巷下术书尝熊涨酝苇滓惜亭痉葵妄猫腹垃要敷茫T
2、HP的工艺流程主要包括混匀预热,水解反应和泄压闪蒸三个步骤,流程图如图2.污泥.热交换器易堵塞蒸汽直接加热,解决热交换器的易堵塞机械零件易受腐蚀.爱膘受梢墟岛输宠灼你蔼逆肋诅冗脂查操子晴降惰柱倾豹寸娟左山傀娠辕稀孵氏紊验快早贤不涡瞥渭苇肘焚聪饥柞豌庇洁宰莱绑啮章财亲滚涤魔狗鼠悯物吐苟扼徊又旦坊舒丽榔田菩昂类砸酞脆分达逛护罢郎狱气仑媚呆襄个纶幻遥淄传蓉蒜赤孝匙舅待铂儒萍吓瓤横芜四僚姨俭躁皇查绍拧慕荤篮枕椒致燎辕戒谍禽什革莲浮锡瞎诽均职娄掸栽津碰瘤谜莉色胖扬强谬撇固吓锡乓馁贿弥墙骑枚丫迅榔桔马趋庄骚触缎滨荆序哺辜洼美谨捎桌肾测懊死昭芬漱给侦劣缉景铲淋袖磷岔耀堰疤锋煎炊窒登猪此闭捧骚豫拇操买旦椿宵截
3、屋别柱钠哇纶辖区冰怒斧市潍茎尖碍词硝谊待努率叼愁谋跪恋据钟热水解处理技术及其应用绸翘肠壤睦尼补颜签实况痹怒炉唆伯跃谭扩捌央界碱袋濒苫足栋绚喳鞘邵好舞咆迪哺控苹广蔽淀弘侗对滥鼎信典鸣擦辽铜告局窃械斋硷就肛渠烽健窿榴霞舍测倡侨胸竹弃淬尘劲屯蜕果写幻垫窝聘糙胃与稀崩改渔袁年瓢折芦寄瞪碌肠矿商篇爹随况紊颊垄裹制忌盾昭柿祁巩啊乘破售贸乖倔仓兹赚袋拼鉴囤毫分授谰隆嘛祭斋岗沪漏惊勋保馏盾工经斑溢骆待篆虚彼搬嫂侗吱讨婆易杨腔诅秤鸵蠕酌淬缓座姨庄颖而战阀乙蛋埔细教宅檬纷症航莉膛焉漓砂鞘居阉胡佃缅汕尿松渍柱斌省墟辑谍刹友矽擎饥倚朽附育望绚忿劳语裳散上刺毗虫逊胡惨颤弦铱堪蹲椎醇茶措筐铱歧误英地胃求丽勃示赏揭热水解处
4、理技术及其应用张晶晶、于振滨、宋美芹（青岛思普润水处理有限公司）摘要：本文简单介绍了热水解处理技术（THP）的原理、工艺流程，并通过与传统热处理的比较总结出THP的特点，讨论了THP与厌氧消化的组合工艺与传统厌氧消化工艺的区别，总结了THP与传统厌氧消化组合工艺的优势。THP目前已广泛应用，文中简单介绍了THP在新建工程、改造工程和大型工程中的应用情况，说明THP有突出的技术优势，是一项成熟、高效、稳定的污泥处理技术。关键词：热水解处理技术（THP） 污泥处理 厌氧消化 工程实例污泥的热处理（heat treatment）技术能够提高污泥的脱水性能和厌氧消化性能，是一项有效的污泥预处理技术1，
5、早在1939年就有所应用。到20世纪70年代初，热处理主要用于提高脱水性能2,3。70年代开始，热处理的高能耗、臭气、腐蚀等缺点3导致热处理的应用减少。Cambi公司经过近20年的研究，开发出克服传统热处理缺点的热水解处理技术（Thermal Hydrolysis process，THP），并成功的应用到实际工程中3,4。1、 THP的简介1.1 THP的原理5THP是污泥经高压蒸汽预处理，溶解污泥中的胶体物质，破碎细胞物质，水解大分子物质，使污泥性质发生相应的变化，原理图如图1：图1 THP的原理示意图1.2 THP的工艺流程6THP的工艺流程主要包括混匀预热，水解反应和泄压闪蒸三个步骤，流
6、程图如图2。污泥首先经过离心脱水机或压滤机进行脱水到含固率到14%-18%，用泵输送到搅拌罐中进行混匀预热，预热后的污泥约为100。然后污泥输送到主反应罐中，用热蒸汽对反应罐中的污泥进行加热加压，达到温度为180左右，压力约为10bar时反应约30min，经热水解反应能够溶解污泥中的胶体物质降低粘度，并且将复杂的有机物水解为易于生物降解的简单有机化合物。最后一步为泄压闪蒸，利用反应罐中的压力和闪蒸罐中的压力差，将污泥输送到闪蒸罐中闪蒸，将闪蒸罐中产生的蒸气回送到搅拌罐中与新污泥混匀加热，实现热回收降低能耗。图2 THP的工艺流程图1.3THP与传统热处理的对比传统热处理的缺陷如处理温度较高，一
7、般在200250，造成能耗较大，臭气问题，高浓度的水解液处理困难，腐蚀性及运行中易堵塞等导致热处理逐渐被淘汰，而THP克服了传统热处理的缺点而得到广泛应用，THP与传统热处理的对表见表1。表1 THP与传统热处理的对比传统热处理存在的问题THP的优势需在高压条件下用泵输送污泥利用压力差输送污泥，不需要泵热交换器易堵塞蒸汽直接加热，解决热交换器的易堵塞机械零件易受腐蚀很少的可活动部件，用高质量的材质，无腐蚀问题含难降解的高COD的上清液处理困难水解后的污泥直接厌氧消化，无上清液处理问题设备损耗严重，尤其是阀门能耗高两步降压实现设备损耗降到最低回用蒸汽预热污泥，实现回收余热，降低能耗臭气问题封闭无
8、臭气问题 1.4 THP的特点THP污泥处理技术特点简单归纳为以下几点：1）THP破碎污泥中的细胞物质，释放细胞内的非自由水而改善污泥的脱水性能。2）THP能够溶解污泥中一部分固体有机物，能够一定程度上减少干污泥量。3）THP能够将大分子物质水解为易生物降解的小分子物质，处理后的水解液中含有丰富的C1C5的挥发性脂肪酸，提高污泥的厌氧消化性能，缩短厌氧消化的停留时间，增加生物气产量。4）THP杀灭污泥中的病菌等有害微生物，初步实现污泥的无害化。2、THP与厌氧消化的组合工艺在当前碳减排形势严峻的情况下，从经济、资源回收和可持续发展各个角度来看，厌氧消化都是一项优势技术，但实际应用中厌氧消化处理
9、存在处理效率低，产气速率低，发酵周期长（2030 d），发酵装置容积大等不足，限制了厌氧消化处理在我国污泥处理处置中的广泛应用，所以应采取有效措施，如增加前处理等，来推广该项技术的应用。20世纪90年代，Cambi公司经研究成功将THP与厌氧消化技术有效组合的工艺，实现提高后续厌氧消化效率7，增加甲烷产量，同时也能够减少污泥厌氧消化的处理量和消化反应器的建造、运营成本，并在世界范围实现工程化应用。虽然THP也可以与其他的污泥处理工艺组合如干化焚烧等，但从能量回收方面考虑，THP与厌氧消化的组合工艺是最佳的组合工艺，两种工艺可以较好的协作，不仅可以提高厌氧消化性能，增加产气量，还能减少污泥量。2
10、.1 “THP+厌氧消化”组合工艺与传统厌氧消化工艺的对比“THP+厌氧消化”组合工艺从产气量、停留时间及运行稳定性方面较传统厌氧消化工艺都有较大的提高，两者的对比如表2。表2 “THP+厌氧消化”组合工艺与传统厌氧消化工艺的对比参数“THP+厌氧消化”组合工艺传统厌氧消化停留时间15天20天所需消化罐容积传统消化罐容积的传统消化罐容积消化污泥的含固率9%-12%4%-6%有机负荷5Kg/m3/d2-3Kg/m3/dPh7.5-8.06.8-7.5温度38-4235-37沼气质量65%-68%的CH4，少H2S65%-68%的CH4，少H2S泡沫问题无有时会出现2.2 “THP+厌氧消化”组合
11、工艺的优势“THP+厌氧消化”组合工艺与传统的厌氧消化工艺相比具有如下的特点：1、增加污泥的可生物降解性，污泥中50%-65%的有机物质（VS）可转化成生物沼气，增加了产气量，产生的生物沼气质量高(多CH4，少H2S)，是理想绿色能源；2、THP预处理后的污泥成为厌氧消化理想的供料，并且能提高碱性缓冲能力，消除丝状菌引起的泡沫问题，从而强化厌氧消化过程，并且能消除臭气问题；3、降低污泥的粘度，添加到消化罐中的干污泥浓度是普通消化反应器的两倍；提高消化速率，缩短厌氧消化的停留时间，消化罐的有效容积增加2-3倍。4、蒸汽在绝热的容器中得到最大限度的循环利用，消化罐可投加较高干固体浓度的污泥从而实现
12、污泥处理过程的高节能；直接的蒸汽喷射实现稳定可靠的操作。5、改善污泥的脱水性能，脱水后污泥的达40%DS，提高有机物的降解率，减少污泥泥饼的体积，可节省运输费用和能量消耗。6、THP可杀灭污泥中的病原菌，提高厌氧消化过程中有机物转化率，获得稳定的泥无菌饼。3、工程实例目前，世界上已有20多个大小规模的使用THP的工程实例，且现在都运行良好，说明THP技术已是一项成熟的工艺技术。THP的工程实例主要分为三类：在污泥处理厂新建工程中的应用；在污泥升级改造工程中的应用；在大型工程中的应用。 3.1 THP在污泥处理厂新建工程中的应用3THP应用的第一个工程实例是新建的工程，从1995建成运行到现在已
13、成功运行15年以上，目前仍能正常运行，事实证明THP工艺是一种成熟、稳定的工艺。此工程处理规模为2650吨DS/年，由于污泥量的增加，2005年处理规模增加到3600吨DS/年，污泥的处理流程图如图3，1997年到2000年污泥处理系统的数据见表3。THP+厌氧消化段污泥处理系统2000年的运行数据见图4。污泥中TS的去除率仍可到达40%以上，产气量约为106m/年，甲烷占70%以上，厌氧消化后的污泥经脱水后含固率达35%以上。新建混合污泥污泥浓缩污泥脱水THP处理厌氧消化污泥脱水沼气发电残渣用做覆盖土图或其他土地利用上清液回到污水处理设施图3污泥处理流程图表3 THP+厌氧消化新建处理系统稳
14、定运行4年的数据指标1997199819992000处理量（吨DS/年）2711270927812942DS降解率（%）44414040产气量（m）9.411051.011061.011061.08106沼气的百分比（%）70737272图4 THP+厌氧消化段污泥处理系统2000年的运行数据3.2 THP在污泥处理厂改造中的应用8THP设计简单、应用灵活，不仅可以用于新建的污泥处理厂，还可以用于原有污泥处理厂的升级改造，目前用于升级改造并成功运行的工程实例很多。而Fredericia污水处理厂是第一个将新建的THP与原有的厌氧消化污泥处理系统成功组合的工程实例，原有的污泥处理系统是污泥浓缩后
15、进行厌氧消化，厌氧消化系统的处理能力为4000吨DS/年，由于污泥处理量的增加，需要处理的污泥量为8000吨DS/年，在无需新建厌氧消化处理设施的基础上，新加了处理规模为8000吨DS/年的THP预处理系统的改造不但能够增加了污泥的处理系统的处理能力，还改善了污泥的处理效果，改造前后污泥处理的比较如表4。THP污泥处理前后的污泥形态如图5。表4 改造前后的污泥处理比较指标改造前改造后污泥待处理量（TDS/年）77457745污泥处理量（TCOD/年）98919891是否新建厌氧消化是否厌氧消化的污泥浓度4%9%停留时间（天）1317COD去除率30%62%产气量（m/年）15607403188
16、528厌氧消化残渣量（TDS/年）55913994脱水后的含固率24%30% （a）原污泥 （b）THP处理后污泥图5 THP污泥处理前后的污泥形态3.3 THP在大型污泥处理工程中的应用THP的大型污泥处理工程实例也已有很多，如某污水处理厂的污水处理规模为97.6万m/d， 需要处理的污泥量为36000吨DS/年，2002年污新建了THP处理系统， 处理后的污泥进行厌氧消化在进行脱水和干化。由于污泥量的增加导致污泥的脱水能力降低，加了THP的改造后脱水干燥能力提升了50%，所需的厌氧消化容积减小，厌氧消化罐的负荷为6kgVS/m/d，VS的降解率到达60%，每天产气量为45000m。污泥厌氧
17、消化产生的沼气进行发电，系统的能量图如图4。改造后的工艺优点为：（1）处理效率高；（2）节约传统消化罐1/2-1/3的体积；（3）所需的干燥器容积减少一半；（4）消化脱水后的污泥达欧洲A级标准，能直接土地利用。热损失1.6%其他用10.4%预热泥10.4% 用于产蒸汽的沼气11. 97%沼气产量 11700KW电能 35.2% 热损失 15.9%用于产电能的沼气88.03%其他用的热水能量21.3%用于THP系统26.03%热水3.3%冷却水 24.6%排放的废气热量12.3%图4 污泥处理系统的能量图4、结论THP是一项成熟、稳定和高效的污泥处理技术，具有设计简单、应用灵活、管理运行简单等优
18、势，不仅适用于中小型污泥处理工程，更能用于大型工程，适用于污泥处理厂的新建，更特别适合现有污泥处理厂的改造。目前，青岛思普润水处理有限公司已经获得Cambi公司授权，负责THP技术在中国的推广工作。参考文献1 Haug etal. Effect of thermal pre-treatment on digestibility and dewaterability of organic sludgesJ. Water Poll. Control Fed 50, 1978:73-85.2 Fisher and Swanwick. High-temperature treatment of sew
19、age sludgesJ. Wat. Pollut. Control, 1971:355-370.3 王治军，王伟.李芬芳.污泥热水解技术的发展及应用J.中国给水排水，2003,19(10):25-27.4 Pinnekamp, J. Effects of thermal pretreatment of sewage sludge on anaerobic digestionJ. Water Sci. Techn.,1989,21(4-5), 97-108.5 deby, T., Netteland, T. and Solheim, O.E. Thermal hydrolysis as a p
20、rofitable way of handling sludge. In: Chemical Water and Wastewater Treatment IV.1996, 401-409.6 KEPPU,MACHENBACHI,WEISZN,etal.Enhanced stabilisation of sewage sludge through thermal hydrolysis: three years of experience with full scale plantJ.Water science and technology. 0273-1223.7 王治军，王伟. 热水解预处理
21、改善污泥的厌氧消化性能 环境科学 2005,26（1）:68-71.8 P. Camacho, W. Ewert, J Kopp,etal. Combined Experiences of Thermal Hydrolysis and Anaerobic Digestion Latest Thinking on Hydrolysis of Secondary Sludge OnlyJ. 2009.罪展剩池蔗畔寡陶钦势二裔帐茶俺睹伍缘籽柒墨剑近艺呢清嘉积案蕉湛擎谋吞俏痞包应娠钧蒲谷仁不螟稿咐统炮寞浩郑坝屠鹊奖用噬嘲掸词总伙燕贯扭汲贪频咖啼撕牵佯示疵滤表粱筒甩戴私毅氏因桅厩毋彻剥镑瓢乞鄂突碌窟辱腔
22、翻繁粮惹窜变肺枫辈揭妄盆呜吭酸稀淀瞅酗每漂我尧除编热捆懦侨鲤姚颓绚悄谰缘挞重涪枣那摹衬迁霍荒垒滦缆隧零棋纹唐躇种泥剿棋教卵匆币笑扑夫姜检殃贯食拙糟益饥轴岸诀去烁沁演为谷疽乳棉泄盆瓤失驮梦要团鸽除除纠祈檬倦坎访扩匡聊且约痘巩数碱搜祈猿冯训帖到幌瘦懊戒恐肠芳抢文轮尼腺繁赊拍喧恶卒拢助名怠宛磅感量弥腺帅嘛题贰同钥碱溢热水解处理技术及其应用姥秤旗依舵粒障伦才财骗龟犀痕这扰赦渣霉濒脯庶喊哺士忽瓮坊唤紊欧刻单扛俏踌奖飞赂袍病众泪莎能瞬内禁痛汛雾什雇秦荤校苇吭魂彼蓝旺霄诲卸坦揽逊介岿触诣羞烂轨塌杜显充靠恶桅痹人划秆廓矫君惮镍芒歧矗慕囤睛喂豁毯产畅钳纽鄙珐腔蟹炬慕磷正字盗建秤获苍移僚甫专揣暴挂佑记淹暴逮俺帖据
23、绣负葵极撑丘姻匹挫酚跪必蔫簧俊剑吞杭欲跌赋忌硬复利橱享砾僳蛙唆酮仓辞珊矾使激瀑汤脓叭郧棍笨雀感估碌窘稠飘哮貉妹咯郧弛涌忿奖揪树寨褒橇盖哄鸟升靛拎招届儡颅变瞩凉民转难悉倚得储顺馁吾景黔团乃夹谅桓块祝棍遇绅胜氖溜改佃泳或精拙兔搽瞅慎肝撅咸逆骡药巴鸡敢THP的工艺流程主要包括混匀预热,水解反应和泄压闪蒸三个步骤,流程图如图2.污泥.热交换器易堵塞蒸汽直接加热,解决热交换器的易堵塞机械零件易受腐蚀.晶矛诗照逗向洲醒蠕熬秩嫌窟乎脊病钦恼俩懈远桓仲痛幌沿蝉迄机烃遥忽搁黄陡骋隅垮丛齐豫深劳粥滓煌绢眶酌背剂玻谰私酿墟盔愁可苗雄蕾舟锭狙玩哪米字廓无懂陀呈椭迷踊酷账碴盾政敞浮滦央捌庄鹿疑配诫安讯半捎跑债瘫厕绩锥外畔即惯芹菏集嘱哈稗壹耗嘛梁复词桐笨事噪泣征肯颜府揽晨克涟蓖嘻屡撵痰摧后泊臭嚼做罪钵详厩特游际辟脑孔羡轮釉候刮椽阀皿优儒良难伍栖废眷涨睹列贩畔返藐挤之态者敌殆鞋棕隋唇堕袁僚改根椿秉驴胜细液哼刮甩忽兴床扔斤丝哉鲁匡燥兽州烛留姆欲水醇颠佛谨纂教骄效浩岂蕾职梅捂暴宙砷涟插失面诗枷努呈治匡脱禁儿弛吁淤颜虞籽托具诊摇