4年穩(wěn)定運行：高安屯污泥熱水解厭氧消化及資源化利用工程

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高安屯污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用工程

項目名稱：高安屯污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用工程

推薦單位：北京北排建設(shè)有限公司

參與環(huán)節(jié)：工程總包及運維

項目所在地：北京市朝陽區(qū)金盞鄉(xiāng)高安屯北街高安屯再生水廠

項目概況

為實現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化、減量化和資源化處理處置，2015年，北京排水集團啟動建設(shè)高安屯污泥處理中心項目，處理能力為1836噸/日，為目前全球最大同等規(guī)模的市政工程污泥處理中心。該污泥處理工程采用“熱水解+厭氧消化+板框脫水+熱電聯(lián)產(chǎn)+土地利用”工藝，實現(xiàn)污泥處理處置全鏈條解決方案，打造綠色降碳、節(jié)能替碳、環(huán)保固碳的能源工廠，2020年熱電聯(lián)產(chǎn)完工，滿負荷運行時可實現(xiàn)全年發(fā)電量約3258萬kwh，電能自給率可達66%，還可提供熱能2.8×106萬kcal，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，年節(jié)省標煤量約2.6萬噸。

高安屯污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用工程為全國市政污泥處理處置提供可復(fù)制的典型性整體解決方案，同時為首都碳減排、碳中和做出貢獻。

項目示范意義

隨著黨中央、國家對生態(tài)環(huán)境治理的規(guī)劃和要求進一步提升，人民群眾對生活環(huán)境的需求不斷提高，根據(jù)生態(tài)環(huán)境部2020年6月《第二次全國污染源普查公報》全國集中式污水廠干污泥產(chǎn)生量1026.71萬噸，污泥處理處置已成為我國亟待解決的問題之一。

本項目采用的污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術(shù)是一種綠色低碳、節(jié)能減排、可實現(xiàn)碳中和的典型技術(shù)方案，該技術(shù)對市政污泥處理行業(yè)技術(shù)進步起到了典范性引領(lǐng)作用，具有普遍的適用性，特別是對國內(nèi)區(qū)域性污泥處理及大型城市污泥處理技術(shù)來說，是成功的、可復(fù)制的典型模式，具有在全國適宜地區(qū)推廣應(yīng)用的價值。

該技術(shù)可高效的實現(xiàn)污泥的無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化處理處置，全流程整體解決污泥從產(chǎn)生到最終處置的要求，實現(xiàn)“變廢為寶”能源循環(huán)利用，達到碳中和的目標。

該技術(shù)的成功應(yīng)用為分散的小規(guī)模污泥產(chǎn)生提供了集中式處理處置的項目技術(shù)思路，還可為傳統(tǒng)污水廠污泥消化項目的升級擴容改造及效能提升提供有效方案。該技術(shù)還可應(yīng)用于城市有機固廢，包括餐廚、糞便等與市政污泥協(xié)同的處理處置，具有較為廣泛的實用意義。

該技術(shù)曾入選多項國家、部委及地區(qū)的技術(shù)名錄及技術(shù)儲備。

“基于熱水解高級消化技術(shù)的城市水務(wù)污泥整體解決方案”2019年入選《雄安新區(qū)水資源保障能力技術(shù)支撐推薦短名單》;

《污泥熱水解-厭氧消化及林地應(yīng)用資源化處置技術(shù)》2019年入選《國家先進污染防治技術(shù)名錄(水污染防治領(lǐng)域)》

“污泥熱水解-厭氧消化及林地應(yīng)用資源化處置技術(shù)”入選《2020年綠色“一帶一路”技術(shù)儲備庫入選技術(shù)》

“污泥高級厭氧消化及資源化利用技術(shù)”2020年入選《國家先進污染防治技術(shù)” (固廢處理領(lǐng)域)名錄》

項目亮點介紹

(1)實施效果

1)高安屯污泥處理中心投入商業(yè)化運行滿4年，年有效運轉(zhuǎn)時長8760小時，無停運記錄，運行安全穩(wěn)定;

2)該項目目前產(chǎn)氣率可達300Nm3/干噸;

3)脫水后污泥有機物降解率不低于40%，糞大腸菌群值不低于0.01 ，蠕蟲卵死亡率不低于95%，熱水解系統(tǒng)出泥細菌總數(shù)不大于108，可滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)品林地施用技術(shù)規(guī)程》(Q/BDG 43046-2019)的要求，同時可以達到美國環(huán)保署class A污泥品質(zhì)要求;

4)污泥減量化率達到60%，大大節(jié)約后端的運輸、處置綜合成本;

5)污泥處理的同時，污水/臭氣一并得以妥善解決，確保無二次環(huán)境污染問題;

6)沼氣處理及沼氣利用系統(tǒng)實現(xiàn)污泥資源化，產(chǎn)能除全部滿足泥區(qū)能耗要求外，還能反哺污水區(qū)能源消耗。

(2)社會效益

該技術(shù)全鏈條的解決了污泥處理處置的難題，為首都完成“污染防治攻堅戰(zhàn)”目標提供了有力支撐，同時為首都碳減排、碳中和做出貢獻。該技術(shù)環(huán)境友好，項目運行綠色環(huán)保，對周邊環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，社會效益顯著。

項目技術(shù)工藝/裝備簡介

(1)技術(shù)工藝/裝備名稱

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術(shù)。

(2)技術(shù)工藝/裝備原理

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術(shù)旨在有效解決城市污水廠污泥處理處置以及資源化利用問題。

該技術(shù)包括污泥處理單元(熱水解、厭氧消化、板框脫水)、臭氣收集和處理單元、熱電聯(lián)產(chǎn)單元(沼氣處理、沼氣發(fā)電、發(fā)電并網(wǎng)、沼氣鍋爐、余熱利用)、生物碳土應(yīng)用單元。

其中，污泥處理單元中熱水解的主要原理是：將污泥在165℃飽和蒸汽壓條件下反應(yīng)約30分鐘，分解細胞結(jié)構(gòu)和胞外聚合物等，使細胞內(nèi)容物流出，增加污泥流動性，提高有機物分解率;

厭氧消化的主要原理為：有機物在38~40℃的環(huán)境中，利用微生物作用產(chǎn)生沼氣;

臭氣收集和處理單元的主要原理為：對全工藝流程中產(chǎn)生的氣體污染物進行有效收集，通過生物、化學(xué)、物理的方法降低氣體污染物排放濃度，實現(xiàn)環(huán)境友好;

熱電聯(lián)產(chǎn)單元主要原理為：消化后產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過脫硫、過濾，然后用于沼氣發(fā)電機發(fā)電及沼氣鍋爐，產(chǎn)生的電能反哺水廠，產(chǎn)生的熱能補充熱水解系統(tǒng)及冬季采暖，達到污泥處理過程中的資源化利用，實現(xiàn)“降碳”、“替碳”;

生物碳土應(yīng)用單元能在林地、礦山修復(fù)、園林等方向進行土地利用，實現(xiàn)“固碳”。

(3)技術(shù)工藝/裝備特點

1) 技術(shù)特點：

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術(shù)中熱水解污泥進泥含固率為15~17%，反應(yīng)溫度165℃;厭氧消化段采用中溫消化，消化池溫度38~40℃，進泥含固率為8~10%，水力停留時間18~21天;板框脫水后含固率40%，可達到如下性能指標：

1)減量化，有機物分解率提高至大于40%，污泥脫水性能好，板框脫水后含水率低于60%。

2)熱水解高溫高壓的反應(yīng)條件提供了良好的滅菌環(huán)境，可為生產(chǎn)無病原體的高品質(zhì)生物碳土提供有利條件。通過熱水解實現(xiàn)殺菌，糞大腸菌群值>0.01，細菌總數(shù)<108，蠕蟲卵死亡率>95%，穩(wěn)定品質(zhì)：《污泥高級厭氧消化制有機營養(yǎng)土》(Q/BDG 45045-2017)。

3)臭氣收集及處理系統(tǒng)確保從污泥接收車間到最終外運接駁點得全程臭氣收集和處理。

4)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)污泥資源化，產(chǎn)能反哺污水區(qū)能源消耗66%。

5)污泥產(chǎn)品資源化土地利用是指經(jīng)無害化和穩(wěn)定化處理后的污泥及污泥產(chǎn)品，以有機肥、基質(zhì)、腐殖土、營養(yǎng)土等形式可用于林業(yè)、礦山修復(fù)、園林綠化和土壤改良等方面，使污泥中的有機質(zhì)及氮磷等營養(yǎng)資源得以充分利用，同時污泥也可得以有效處置。

2)創(chuàng)新點：

完成了污泥處理處置全鏈條整體解決方案，在總體方案設(shè)計、引進消化吸收國內(nèi)外技術(shù)、項目實施、項目運行、生物碳土應(yīng)用等多個方面集成創(chuàng)新。

1)把關(guān)總體技術(shù)方案設(shè)計，引進吸收熱水解核心技術(shù)，標準化的設(shè)備，實現(xiàn)90%的國產(chǎn)化裝備集成。

2)問路“有機營養(yǎng)土利用”，用全鏈條管理手段助推資源化利用系統(tǒng)解決思路。

3)打造標準化的運行管理模式，建立可靠、高效、規(guī)范的運行管理制度，確保設(shè)施長期穩(wěn)定運行。

4)總結(jié)項目經(jīng)驗，調(diào)研國內(nèi)468個城市污泥泥質(zhì)和68個既有污泥消化項目，蓄力技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，不斷完善污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術(shù)，推進污泥行業(yè)標準化建設(shè)。

(4)工藝裝備流程圖

(5)廠區(qū)/項目地/工藝設(shè)備照片

廠區(qū)

主要工藝設(shè)備熱水解

主要工藝設(shè)備厭氧消化

主要工藝設(shè)備板框脫水