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熱泵輔助的高固污泥厭氧消化技術(shù)

1 成果簡介利用水源熱泵實現(xiàn)污水廠出水中低品位熱能的回收，并為污泥高溫或中溫厭氧消化供應(yīng)熱源。污水處理廠產(chǎn)生的污泥經(jīng)機(jī)械濃縮至含固率 12%以上，經(jīng)過 60℃水解后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器進(jìn)行高溫厭氧消化，生成沼氣（見圖 1）。沼氣經(jīng)收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通過機(jī)械脫水、干化等一系列過程后獲得干化污泥，可用作優(yōu)質(zhì)肥料原料或覆蓋土。該方法及系統(tǒng)可以顯著實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和減量化，為污泥后續(xù)的減量化和資源化處置提供基礎(chǔ)，污水廠內(nèi)部水、熱、能的優(yōu)化配置，污水廠整體能耗降低 20%以上，而整體投資也比傳統(tǒng) 的污泥消化+干化節(jié)省 20%以上。圖 1 工藝流程圖2 應(yīng)用說明工藝采用了污水源熱泵和高固污泥厭氧消化技術(shù)，涉及了清華大學(xué)的 5 項專利技術(shù)。傳統(tǒng)污泥消化（含固率 3-5%） +干化工藝相比，它的優(yōu)點是：消化污泥濃度高，反應(yīng)器體積可以縮短 40%以上；耗熱量減少 40%以上；有機(jī)物降解率較高；適合處理有機(jī)物含量較低的污泥；處理后污泥的衛(wèi)生條件好；操作簡便，易控制。研究是在 863 課題和科技支撐項目的資助下完成，歷史 6 年。目前在我國南方的污水廠已經(jīng)完成中試（圖 2）。中試系統(tǒng)實際運(yùn)行取得的主要參數(shù)如下：進(jìn)泥 VSS/SS=0.57，停留時間 28d，進(jìn)泥含固率 12%時，污泥的平均 VSS 去除率達(dá)到48.2%；若將所產(chǎn)沼氣用于污泥干化，可獲得含水率 55%的污泥。圖 2 建成的中試系統(tǒng)3 應(yīng)用說明有機(jī)物含量 40%以上的污泥以及相似有機(jī)物料的厭氧消化。4 效益分析系統(tǒng)投資（熱泵+污泥消化+干化）大約為 18 萬元/噸污泥（ 80%含水率），運(yùn)行費(fèi) 110元/噸污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或者聯(lián)合推廣。

清華大學(xué) 2021-04-13

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