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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

參與環節： 工程總包及運維

項目所在地： 北京市朝陽區金盞鄉高安屯北街高安屯再生水廠

項目概況

為實現污泥無害化、穩定化、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+熱電聯產+土地利用”工藝，實現污泥處理處置全鏈條解決方案，打造綠色降碳、節能替碳、環保固碳的能源工廠，2020年熱電聯產完工，滿負荷運行時可實現全年發電量約3258萬kwh，電能自給率可達66%，還可提供熱能2.8×106萬kcal，實現資源循環利用，年節省標煤量約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、國家對生態環境治理的規劃和要求進一步提升，人民群眾對生活環境的需求不斷提高，根據生態環境部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是一種綠色低碳、節能減排、可實現碳中和的典型技術方案，該技術對市政污泥處理行業技術進步起到了典范性引領作用，具有普遍的適用性，特別是對國內區域性污泥處理及大型城市污泥處理技術來說，是成功的、可復制的典型模式，具有在全國適宜地區推廣應用的價值。

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

該技術的成功應用為分散的小規模污泥產生提供了集中式處理處置的項目技術思路，還可為傳統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。該技術還可應用于城市有機固廢，包括餐廚、糞便等與市政污泥協同的處理處置，具有較為廣泛的實用意義。

該技術曾入選多項國家、部委及地區的技術名錄及技術儲備。

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

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

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

“污泥高級厭氧消化及資源化利用技術”2020年入選《國家先進污染防治技術” (固廢處理領域)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化運行滿4年，年有效運轉時長8760小時，無停運記錄，運行安全穩定;

2)該項目目前產氣率可達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%，熱水解系統出泥細菌總數不大于108，可滿足《城鎮污水處理廠污泥產品林地施用技術規程》(Q/BDG 43046-2019)的要求，同時可以達到美國環保署class A污泥品質要求;

4)污泥減量化率達到60%，大大節約后端的運輸、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，確保無二次環境污染問題;

6)沼氣處理及沼氣利用系統實現污泥資源化，產能除全部滿足泥區能耗要求外，還能反哺污水區能源消耗。

(2)社會效益

該技術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”目標提供了有力支撐，同時為首都碳減排、碳中和做出貢獻。該技術環境友好，項目運行綠色環保，對周邊環境不產生二次污染，社會效益顯著。

項目技術工藝/裝備簡介

(1)技術工藝/裝備名稱

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術。

(2)技術工藝/裝備原理

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術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、熱電聯產單元(沼氣處理、沼氣發電、發電并網、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，分解細胞結構和胞外聚合物等，使細胞內容物流出，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℃的環境中，利用微生物作用產生沼氣;

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，實現環境友好;

熱電聯產單元主要原理為：消化后產生的沼氣經過脫硫、過濾，然后用于沼氣發電機發電及沼氣鍋爐，產生的電能反哺水廠，產生的熱能補充熱水解系統及冬季采暖，達到污泥處理過程中的資源化利用，實現“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“固碳”。

(3)技術工藝/裝備特點

1) 技術特點：

污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術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境，可為生產無病原體的高品質生物碳土提供有利條件。通過熱水解實現殺菌，糞大腸菌群值>0.01，細菌總數<108，蠕蟲卵死亡率>95%，穩定品質：《污泥高級厭氧消化制有機營養土》(Q/BDG 45045-2017)。

3)臭氣收集及處理系統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)熱電聯產系統實現污泥資源化，產能反哺污水區能源消耗66%。

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

2)創新點：

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、引進消化吸收國內外技術、項目實施、項目運行、生物碳土應用等多個方面集成創新。

1)把關總體技術方案設計，引進吸收熱水解核心技術，標準化的設備，實現90%的國產化裝備集成。

2)問路“有機營養土利用”，用全鏈條管理手段助推資源化利用系統解決思路。

3)打造標準化的運行管理模式，建立可靠、高效、規范的運行管理制度，確保設施長期穩定運行。

4)總結項目經驗，調研國內468個城市污泥泥質和68個既有污泥消化項目，蓄力技術產業化應用，不斷完善污泥熱水解-厭氧消化及資源化利用技術，推進污泥行業標準化建設。

(4)工藝裝備流程圖

(5)廠區/項目地/工藝設備照片

廠區

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