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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、可復制的典型模式，具有在全國適宜地區(qū)推廣應用的價值。

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、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”;

生物碳土應用單元能在林地、礦山修復、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、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、生物碳土應用等多個方面集成創(chuàng)新。

1)把關(guān)總體技術(shù)方案設計，引進吸收熱水解核心技術(shù)，標準化的設備，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。

(4)工藝裝備流程圖

(5)廠區(qū)/項目地/工藝設備照片

廠區(qū)

主要工藝設備 熱水解

主要工藝設備 厭氧消化

主要工藝設備 板框脫水

主要工藝設備 發(fā)電機

主要工藝設備 沼氣鍋爐

主要工藝設備 余熱利用

主要工藝設備 臭氣收集和處理

生物碳土應用 林地應用

生物碳土應用 移動苗圃

生物碳土應用 礦山修復

編輯：趙凡