201310301437554692.zip更新時(shí)間：2013-10-30 來(lái)源：給水排水動(dòng)態(tài)
摘要：著重闡述了序批式污泥熱水解技術(shù)——Biothelys®工藝和連續(xù)式污泥熱水解技術(shù)——ExelysTM工藝的系統(tǒng)構(gòu)成、工藝原理及其優(yōu)越性。工程實(shí)踐證明，污泥熱水解技術(shù)是一種污泥減量化程度高、能源回收率大、安全可靠、清潔和環(huán)保的污泥處理工藝。
關(guān)鍵詞:污泥 熱水解 減量化
目前，在全世界范圍內(nèi)厭氧消化仍然是普遍采用的污泥處理技術(shù)。然而，厭氧消化工藝生物可降解性差、消化時(shí)間長(zhǎng)，揮發(fā)性固體( VS)去除率低等不利因素，在一定程度上制約了厭氧消化工藝的推廣。有資料表明，對(duì)厭氧消化污泥采用不同的預(yù)處理方法，在一定程度上可以加快污泥水解、縮短消化時(shí)間和提高沼氣產(chǎn)量。近10年來(lái)，技術(shù)人員一直致力于污泥中溫厭氧發(fā)酵預(yù)處理——熱水解技術(shù)的研究，并成功研發(fā)了兩種污泥熱水解工藝，分別是序批式的Biothelys®工藝和連續(xù)式的ExelysTM工藝。
06/2012
污泥減量化處理新技術(shù)
污泥熱水解工藝
宮曼麗 趙 欣 劉 洋 平文凱 丁明亮 陳曉華
（威立雅水務(wù)工程（北京）有限公司，北京 100004）
摘 要 著重闡述了序批式污泥熱水解技術(shù)——Biothelys®工藝和連續(xù)式污泥熱水解技術(shù)——ExelysTM工藝的系統(tǒng)構(gòu)
成、工藝原理及其優(yōu)越性。工程實(shí)踐證明，污泥熱水解技術(shù)是一種污泥減量化程度高、能源回收率大、安全可靠、清潔和
環(huán)保的污泥處理工藝。
關(guān)鍵詞 污泥 熱水解 減量化
目前，在全世界范圍內(nèi)厭氧消化仍然是普遍采用的污
泥處理技術(shù)。然而，厭氧消化工藝生物可降解性差、消化
時(shí)間長(zhǎng)，揮發(fā)性固體( VS)去除率低等不利因素，在一定程
度上制約了厭氧消化工藝的推廣。有資料表明，對(duì)厭氧消
化污泥采用不同的預(yù)處理方法，在一定程度上可以加快污
泥水解、縮短消化時(shí)間和提高沼氣產(chǎn)量。近10年來(lái)，技術(shù)
人員一直致力于污泥中溫厭氧發(fā)酵預(yù)處理——熱水解技術(shù)
的研究，并成功研發(fā)了兩種污泥熱水解工藝，分別是序批
式的Biothelys®工藝和連續(xù)式的ExelysTM工藝。
1 污泥熱水解技術(shù)
污泥熱水解技術(shù)是在150~170ºC，＜12.5 bar工作條
件下，將待水解污泥與190ºC飽和蒸汽在密閉壓力容器中
充分混合反應(yīng)，使污泥中的部分微生物細(xì)胞體受熱膨脹
而破裂，釋放出蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)以及細(xì)胞膜碎片（見(jiàn)圖
1）。該方法是目前研究較多、應(yīng)用較廣泛的污泥預(yù)處理
技術(shù)之一。其目標(biāo)是通過(guò)污泥中有機(jī)固體的水解，強(qiáng)化
污泥的可生物降解性能。污泥中一部分懸浮固體( SS)水
解成為更容易生物降解的溶解性物質(zhì)，使后續(xù)處理工藝
表現(xiàn)出更高的揮發(fā)性物質(zhì)(VM)去除率。
2 污泥熱水解工藝
2.1 Biothelys®工藝
2.1.1 Biothelys®工藝構(gòu)成
Biothelys®工藝是特定反應(yīng)條件下的污泥熱水解工藝
與中溫厭氧消化工藝的結(jié)合。污泥厭氧消化的目的是為了
去除熱水解污泥中的VM，使污泥減量最大化并發(fā)揮其二
次利用價(jià)值。由于熱水解反應(yīng)使得污泥的可生物降解性大
大改善，因此后續(xù)的中溫厭氧消化工藝效率也得到相應(yīng)提
高，即在更短的水力停留時(shí)間( HRT)條件下得到了更高的
VM去除率。
2.1.2 工藝描述
B i o t h e l y s ®工藝可由多條線組成， 每條線由兩
個(gè)或三個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)間歇運(yùn)行。運(yùn)行條件為： 高溫
（150～170℃），高壓（<12.5 ba r）條件下，反應(yīng)
20～60min。根據(jù)反應(yīng)器配置和反應(yīng)條件的不同，每個(gè)循
環(huán)持續(xù)約150~165min。熱水解后污泥儲(chǔ)存在密閉的緩沖
池中，熱水解后的污泥進(jìn)入消化池，在38℃的條件下進(jìn)
行中溫厭氧消化反應(yīng)15d。和中溫厭氧消化工藝聯(lián)合，保
證了熱水解工藝自平衡的能量需求。除此之外，還有更
多的沼氣產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)了能量需求的自平衡調(diào)節(jié)和能量產(chǎn)
出最大化。
2.1.3 Biothelys®業(yè)績(jī)
從2006年至今，共有6座應(yīng)用Biothelys®工藝的污泥
處理設(shè)施在建或已投入使用（見(jiàn)表1）。其中，Saumur污
水廠中Biothelys®工藝已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)20 000h。意
大利Monza的污泥處理項(xiàng)目污泥處理量為43.2tDS/d，其
中生物污泥28tDS/d使用Biothelys®工藝進(jìn)行處理，剩余
的15.2tDS/圖1 熱水解前后污泥特性變化d初沉池污泥經(jīng)過(guò)旁通與熱水解污泥一起進(jìn)入
WATER & WASTEWATER INFORMATION
熱點(diǎn)聚焦
22 給水排水動(dòng)態(tài)
06/2012
厭氧消化池。英國(guó)Esholt污泥熱水解項(xiàng)目日處理污泥量為
90tDS/d，采用單體容積為22.3m3的熱水解反應(yīng)器6座，這
是Biothelys®工藝目前最大的工程合同，項(xiàng)目預(yù)計(jì)于明年建
成并投入運(yùn)行。
表1 威立雅 Biothelys®工藝在建和已運(yùn)行業(yè)績(jī)
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)泥質(zhì)
處理能
力tDS/y
熱水解反應(yīng)
器容積/m3
消化池容
積/m3
運(yùn)行
時(shí)間
Saumur，法國(guó)
延時(shí)曝氣污
泥
1 600 4.6×2 500×1 2006
Château
Gontier，法國(guó)
延時(shí)曝氣污
泥+油脂
1 000 3.1×2 300×1 2007
Le Pertuiset，
法國(guó)
延時(shí)曝氣污
泥
2 000 4.9×2 940×1 2008
Tergnier，法國(guó)
延時(shí)曝氣污
泥
1 500 3.9×2 588×1 2009
Monza，意大利
延時(shí)曝氣污
泥
10 200 12.5×4 7 000×2 2010
Esholt，英國(guó)
延時(shí)曝氣污
泥
32 730 22.3×6 - 2013
2.2 ExelysTM工藝
2.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工藝簡(jiǎn)介
ExelysTM工藝是一種連續(xù)運(yùn)行的污泥熱水解工藝，能
夠處理含固量高達(dá)25%的生物污泥，工藝流程見(jiàn)圖2。
根據(jù)不同污泥性質(zhì)，采用不同的工藝能夠通過(guò)將
ExelysTM系統(tǒng)應(yīng)用于預(yù)處理，有效地強(qiáng)化厭氧消化過(guò)程。
其中，ExelysTM-DLD工藝作為效率最高的方案，采用兩座
標(biāo)準(zhǔn)消化池相連，其總體積與傳統(tǒng)消化工藝相同，但能夠
產(chǎn)生更多沼氣。
2.2.2 DLDTM業(yè)績(jī)介紹
自2010年10月起，一座應(yīng)用ExelysTM-DLD 系統(tǒng)的生產(chǎn)
性試驗(yàn)裝置在位于丹麥?zhǔn)锥几绫竟浇腍illerød污水處
理廠投入實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)運(yùn)行。截止目前為止，共有4個(gè)應(yīng)用
DLDTM構(gòu)型熱水解工藝的生產(chǎn)性和工程合同已經(jīng)簽訂執(zhí)行
（見(jiàn)表2）。
表2 DLDTM工藝在建和已運(yùn)行業(yè)績(jī)
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)
處理能力
tDS/y
熱水解反應(yīng)器數(shù)
量及直徑/mm
運(yùn)行時(shí)間
Hillerød，法國(guó)1 140 1×DN125 2009
Bonneuil，法國(guó)365 1×DN100 2010
Carré-de-Réunion，法國(guó)8 250 2×DN400 2015
Marquette-lez-Lille，英國(guó)22 000 4×DN450 2013
3 結(jié)語(yǔ)
污泥熱水解技術(shù)的成功應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義上的污泥
質(zhì)量和體積的雙重減量化，穩(wěn)定化和衛(wèi)生化。污泥熱水解
預(yù)處理可以促進(jìn)污泥水解和胞內(nèi)物質(zhì)的釋放，提高了污泥
的消化性能，加快了消化速率，提高了沼氣產(chǎn)量。從而，
減少了消化池體積，無(wú)需消化池加熱系統(tǒng)，降低了工程投
資。熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了沼氣的綜合利用。實(shí)踐證明，污泥熱
水解技術(shù)是一種污泥減量化程度高、能源回收率大、安全
可靠、清潔和環(huán)保的污泥處理工藝。
‘DL’構(gòu)型‘DLD’構(gòu)型
Dreying
Incineration
Land
Spreading
Sludges
at
30% ~ 35%
of
dryness
Dewatering
Exelys
Biogas
Digester
Biogas vapour
Motor
Hot water
Thickening
Thickening
Biagas
Biagas
Dewatering
Digester
1
Hot water
vapour
Hot water
Digester
2
Motor
Exelys
EP
EP
圖3 ExelysTM-LD和ExelysTM-DLD構(gòu)型
圖2 ExelysTM工藝流程
去蒸汽發(fā)生器
反應(yīng)器換熱器
換熱器
能量回收
稀釋水
蒸汽混合器
+冷凝器
靜
態(tài)
混
合
器
蒸汽
污泥＞25%DS
污泥
60～100℃
20%DS
水解污泥
至消化池
具有高含固率的脫水污泥在壓力下被連續(xù)泵送入管
狀反應(yīng)器，與此同時(shí)，蒸汽也被注入反應(yīng)器，蒸汽在被冷
凝的同時(shí)也加熱了污泥。污泥在管狀反應(yīng)器內(nèi)呈柱塞流狀
態(tài)，在165ºC和9bar的壓力下，反應(yīng)時(shí)間至少為30min。這
一反應(yīng)條件滿足了生物污泥水解的要求，大大提高了進(jìn)入
厭氧消化池的污泥的產(chǎn)沼氣能力。在管狀反應(yīng)器末端，水
解污泥先通過(guò)換熱器回收熱能，再通過(guò)加水稀釋，進(jìn)一步
降低溫度，同時(shí)降低含固率，使其可以直接被送入?yún)捬跸?/div>
化工藝。
同傳統(tǒng)的序批式熱水解技術(shù)相比，ExelysTM能夠提供
相同的操作條件和水解產(chǎn)物，但這種方式的能量利用效率
更高。由于采用了連續(xù)的運(yùn)行方式，高含固率的污泥可以
被直接送入系統(tǒng)，在高效控制系統(tǒng)的幫助下，ExelysTM熱
水解工藝水解單位質(zhì)量的固體所消耗的能量更低，節(jié)省了
水解所需的蒸汽消耗，連續(xù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了能量的優(yōu)化回收。
同時(shí)，在該工藝的下游，產(chǎn)生的排放固體量減少，一
定程度上降低的固體廢物處置的成本。由于ExelysTM采用
模塊化設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有更高的靈活性，能夠降低投資成
本和運(yùn)行維護(hù)成本。在高溫高壓的管式反應(yīng)器內(nèi)，污泥得
到了完全的殺菌處理。
在ExelysTM工藝的基礎(chǔ)上，與現(xiàn)有工藝相結(jié)合開(kāi)發(fā)
了不同的組合工藝，如“DL”工藝（即消化-水解）、
“DLD”工藝（消化-水解-消化）和“LD”工藝（水解-
消化）工藝，見(jiàn)圖3。
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